(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静的チャーピングの影響を低減可能な発光装置であって、
第１および第２の端面を備える半導体光集積素子と、前記第１の端面によって反射された戻り光の位相を変更するための直流バイアスの制御信号を提供する電源とを備え、
前記半導体光集積素子は、さらに、
第１の電極と、
変調信号を受けるための第２の電極と、
前記制御信号を受けるための第３の電極と、
前記第１の端面と前記第２の端面との間に設けられ前記第１の電極に加えられる電力に応答して光を発生可能なIII−V半導体層を有する発光素子部と、
前記発光素子部と前記第１の端面との間に設けられ前記変調信号に応答して前記発光素子部からの光を変調可能なIII−V半導体層を有する光変調素子部と、
前記発光素子部と前記第１の端面との間に設けられ前記制御信号に応答して屈折率が変わるIII−V半導体層を有する制御素子部と
を備え、
前記発光素子部はＤＦＢレーザであり、
前記制御素子部、前記光変調素子部および前記発光素子部のIII−V半導体層は、互いに異なるMQW構造を有し、
前記制御素子部の前記MQW構造は、前記発光素子部において発生された光の波長においてＱＣＳＥ効果により屈折率が変更可能なように構成されており、
前記発光素子部において発生された光の波長において、前記制御素子部の前記MQW構造における光吸収係数の電圧依存性は、前記光変調素子部の前記III−V半導体層における光吸収係数の電圧依存性より小さい、発光装置。
【請求項２】
前記制御素子部は前記発光素子部と前記光変調素子部との間に位置する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記制御素子部と前記光変調素子部との間に配置された分離素子部と、
前記制御素子部と前記発光素子部との間に配置された別の分離素子部と
を更に備える請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記制御素子部は、前記第１の端面と前記光変調素子部との間に位置する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記制御素子部と前記光変調素子部との間に配置された分離素子部と、
前記光変調素子部と前記発光素子部との間に配置された別の分離素子部と
を更に備える請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記制御素子部は、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を有しており、
前記制御素子部の前記MQW構造は、前記第１導電型III−V半導体層と第２導電型III−V半導体層との間に設けられている、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記変調信号を提供する別の電源を更に備え、
前記電源は、前記直流バイアスに加えて、前記変調信号の位相からπだけシフトされた駆動信号を提供する、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光素子部を順方向にバイアスするための更なる別の電源を備える、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体光集積素子を備える発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体光集積素子は、光通信のための光信号を生成するために利用されている。半導体光集積素子は、光を発生する発光素子部と、この発光素子部からの光を変調するための光変調素子部と備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、半導体光集積素子の開発に従事している。発明者の研究によれば、半導体光集積素子においては、電界吸収(ＥＡ)型変調素子部の屈折率変化により光信号にチャーピングが生じている。光変調素子部により生じたチャーピングは、この光信号が光伝送路を伝搬する際に信号劣化を引き起こしている。
【０００４】
また、発明者は、光出射端面からの戻り光も信号劣化を引き起こしていることを発見した。発明者の研究によれば、この戻り光による影響は、光変調素子部および発光素子部の両端面の位相条件により、負チャーピングおよび正チャーピングのいずれも生じる可能性があることが明らかになった。
【０００５】
動的な負チャーピングはパルス圧縮を引き起こすけれども、静的な負チャーピングおよび正チャーピングはパルス信号の劣化を引き起こす。故に、求められていることは、戻り光の静的なチャーピングの影響を低減することである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、戻り光の静的なチャーピングの影響を低減可能な半導体光集積素子を備える発光装置を提供することとした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、静的チャーピングの影響を低減可能な発光装置に関する。発光装置は、第１および第２の端面を備える半導体光集積素子と、前記第１の端面によって反射された戻り光の位相を変更するための直流バイアスの制御信号を提供する電源とを備える。
半導体光集積素子は、第１および第２の端面と、発光素子部と、光変調素子部と、第１〜第３の電極と、制御素子部とを備える。第１の電極は、発光素子部のために設けられている。第２の電極は、変調信号をうけるように設けられている。第３の電極は、制御信号を受けるように設けられている。発光素子部は、第１の端面と第２の端面との間に設けられ、第１の電極に加えられた電力に応答して光を発生可能なIII−V半導体層を含む。光変調素子部は、発光素子部と第１の端面との間に設けられ、変調信号に応答して発光素子部からの光を変調可能なIII−V半導体層を有する。制御素子部は、発光素子部と第１の端面との間に設けられ、制御信号に応答して屈折率が変わるIII−V半導体層を有する。発光素子部はＤＦＢレーザであり、制御素子部、光変調素子部および発光素子部のIII−V半導体層は、互いに異なるMQW構造を有し、制御素子部のMQW構造は、発光素子部において発生された光の波長においてＱＣＳＥ効果により屈折率が変更可能なように構成されており、発光素子部において発生された光の波長において、制御素子部のMQW構造における光吸収係数の電圧依存性は、光変調素子部の活性層における光吸収係数の電圧依存性より小さい。制御素子部のIII−V半導体層は制御信号に応答する屈折率の変化により、第１の端面から発光素子部へ向かう戻り光の位相が変更される。
【０００８】
この半導体光集積素子は、制御素子部が発光素子部と光変調素子部との間に位置する形態を有することができる。この形態の半導体光集積素子は、第１および第２の分離素子部を有することができる。第１の分離素子部は、制御素子部と光変調素子部との間に配置され、これらの素子部の素子分離を可能にする。第２の分離素子部は、制御素子部と発光素子部との間に配置され、これらの素子部の素子分離を可能にする。
【０００９】
また、この半導体光集積素子は、制御素子部が前記第１の端面と前記光変調素子部との間に位置する形態を有することができる。この形態の半導体光集積素子は、第１および第２の分離素子部を有することができる。第１の分離素子部は、制御素子部と光変調素子部との間に配置され、これらの素子部の素子分離を可能にする。第２の分離素子部は、光変調素子部と発光素子部との間に配置され、これらの素子部の素子分離を可能にする。
【００１０】
半導体光集積素子では、制御素子部は、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を含むように構成されている。制御素子部のIII−V半導体層は、第１導電型III−V半導体層と第２導電型III−V半導体層との間に設けられている。
【００１１】
半導体光集積素子では、制御素子部のIII−V半導体層はMQW構造を有しており、発光素子部のIII−V半導体層はMQW構造を有しており、また、光変調素子部のIII−V半導体層はMQW構造を有している。制御素子部、光変調素子部および発光素子部のIII−V半導体層のMQW構造は互いに異なるように構成できる。
【００１２】
この発光装置は、変調信号を提供する別の電源を更に備えることができる。電源は、直流バイアスに加えて、変調信号の位相からπだけシフトされた駆動信号を提供する。
【００１３】
また、この発光装置は、発光素子部を順方向にバイアスするための更なる別の電源を備えることができる。
【００１４】
半導体光集積素子では、制御素子部のMQW構造は、発光素子部において発生された光の波長においてＱＣＳＥ効果により屈折率が変更可能なように構成できる。
【００１５】
本発明の別の側面は半導体光集積素子に関する。半導体光集積素子は、第１および第２の端面と、発光素子部と、光変調素子部と、第１〜第３の電極と、位相変更手段とを備える。位相変更手段は、半導体発光部からの光が第１の端面において反射された反射光成分の位相を制御信号に応答して変更するように設けられている。この位相変更手段は、制御信号に応答する屈折率の変化により第１の端面から発光素子部へ向かう戻り光の位相を変更するように動作する。
【００１６】
上記形態の半導体光集積素子は、第１の端面から提供される光が通過する窓領域を更に備えるようにしてもよい。
【００１７】
上記形態の半導体光集積素子では、発光素子部は、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を有するようにしてもよい。発光素子部のIII−V半導体層は、第１導電型III−V半導体層と第２導電型III−V半導体層との間に設けられている。また、半導体光集積素子では、発光素子部は回折格子を更に有するようにしてもよい。回折格子は、発光素子部のIII−V半導体層と光学的に結合されるように設けられている。
【００１８】
上記形態の半導体光集積素子では、光変調素子部は、第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を有している。光変調素子部のIII−V半導体層は、第１導電型III−V半導体層と第２導電型III−V半導体層との間に設けられている。
【００１９】
発光装置は、上記形態の半導体光集積素子と、第１の電極に発光電力を提供する電源と、第２の電極に変調信号を提供する電源と、第３の電極に接続された可変電源とを備える。
【００２０】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易に明らかになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面と共に以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解される。図面に共通な同一要素を示すために、可能な場合には、同一の参照番号が使用される。
【００２２】
(第１の実施の形態)
図１は、第１の実施の形態に係わる半導体光集積素子を示す斜視図である。図２は、Ｉ−Ｉ線で示された断面図である。図１および図２を参照しながら、第１の実施の形態に係わる半導体光集積素子を説明する。この半導体光集積素子１ａは、半導体発光素子部２ａ、半導体変調素子部２ｂおよび半導体制御素子部２ｃを備える。この半導体光集積素子１ａは、一対の端面３ａ及び３ｂを有している。半導体発光素子部２ａ、半導体変調素子部２ｂおよび位相変更素子部２ｃは、端面３ａと端面３ｂとの間に設けられている。半導体変調素子部２ｂは、半導体発光素子部２ａと半導体制御素子部２ｃとの間に位置している。半導体発光素子部２ａと半導体変調素子部２ｂとの間には、第１の分離素子部２ｄが位置している。半導体変調素子部２ｂと半導体制御素子部２ｃとの間には、第２の分離素子部２ｅが位置している。半導体制御素子部２ｃと端面３ａとの間には、窓素子部２ｆが設けられている。半導体発光素子部２ａは、第１の分離素子部２ｄを介して半導体変調素子部２ｂに結合されている。半導体変調素子部２ｂは、第２の分離素子部２ｅを介して位相変更素子部２ｃに結合されている。半導体発光素子部２ａは、所定の波長の光を発生できる。半導体変調素子部２ｂは、半導体発光素子部２ａから受けた光を変調できる。半導体制御素子部２ｃは、端面３ａにおいて反射された戻り光の位相を変更できる。第１の分離素子部２ｄは、半導体発光素子部２ａと半導体変調素子部２ｂとの間の分離抵抗を高めるように設けられている。第２の分離素子部２ｅは、半導体変調素子部２ｂと半導体制御素子部２ｃとの間の分離抵抗を高めるように設けられている。半導体発光素子部２ａ、半導体変調素子部２ｂ、分離素子部２ｃ、第１の分離素子部２ｄおよび第２の分離素子部２ｅは、ｎ型ＩｎＰ半導体基板といった半導体基板４に設けられている。
【００２３】
半導体発光素子部２ａは、半導体メサ部１２を備えている。半導体メサ部１２は、活性層６と、ｎ型クラッド層といったｎ型半導体層８と、ｐ型クラッド層といったｐ型半導体層１０を備えている。活性層６は、基板４の主面４ａ上に設けられている。活性層６は、III−Ｖ系化合物半導体を含む。活性層６は、III−Ｖ系化合物半導体を含むｎ型半導体層８とIII−Ｖ系化合物半導体を含むｐ型半導体層１０との間に設けられている。ｎ型半導体部８およびｐ型半導体層１０は、基板４上に設けられている。活性層６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
また、活性層６とｎ型半導体層８との間には、ｎ型光ガイド層といったｎ型半導体層７が設けられている。活性層６とｐ型半導体層１０との間には、ｐ型光ガイド層といったｐ型半導体層９が設けられている。活性層６、ｎ型半導体層７及びｐ型半導体層９の屈折率は、ｎ型半導体層８およびｐ型半導体層１０の屈折率より大きいので、これらの半導体層６〜１０は光導波路１２ａを構成する。ｎ型半導体層７及びｐ型半導体層９は、活性層にキャリアを閉じ込めるように働く。
【００２５】
半導体メサ部１２は、光導波路１２ａの両側面に電流狭窄部１２ｂを有する。電流狭窄部１２ｂは、光導波路１２ａの半導体層に比べて比抵抗が大きい半導体層１４を有する。半導体層１４上には、ｐ型半導体層１０と異なる導電型のｎ型半導体層１６が設けられている。半導体層１６は、半導体層１４を伝導してしまうホールをトラップするように働く。このような構造により、電流狭窄部１２ｂは、電流を光導波路１２ａに導くように働く。
【００２６】
半導体メサ部１２は、光導波路１２ａおよび電流狭窄部１２ｂ上に設けられｐ型半導体層２０を備える。ｐ型半導体層２０は第２のクラッド層として働く。半導体メサ部１２はｐ型半導体層２０上にコンタクト層２２を更に備える。
【００２７】
また、半導体発光素子部２ａは、半導体メサ部１２を形成するように設けられた凹部１８を有する。凹部１８は、半導体層１４、１６、２０、２２を貫通して基板４に到達している。なお、凹部１８内に埋込部を設けるようにしてもよい。埋込部は、例えば、ポリイミド樹脂により形成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
半導体発光素子部２ａは、半導体メサ部１２上に設けられたオーミック電極２８を備える。電極２８は、アノードのためのために設けられている。半導体発光素子部２ａは、電極２８と半導体層との間に、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜といった絶縁性シリコン無機化合物層２６を備える。絶縁層２６はコンタクト層２２に通じる開口部を有する。電極２８は、この開口部を介してコンタクト層２２に電気的に接続されている。また、半導体発光素子部２ａは、基板４の裏面４ｂ上に設けられたオーミック電極３２を備える。電極３２は、裏面４ｂの全面にカソードのためのために設けられている。
【００２９】
好適な実施例としては、下記のものが例示される。
活性層６：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１１５ナノメートル)
ｎ型半導体層７：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚８００ナノメートル)
ｎ型半導体層８：ＩｎＰ層(膜厚５５０ナノメートル)
ｐ型半導体層９：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚８００ナノメートル)
ｐ型半導体層１０：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
高抵抗半導体層１４：ＦｅドープＩｎＰ層(膜厚１０００ナノメートル)
ｎ型ホールトラップ層１６：ＩｎＰ層(膜厚１０００ナノメートル)
第２のｐ型半導体層２０：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層２２：ＧａＩｎＡｓ層(膜厚５００ナノメートル)
無機絶縁膜層２６：シリコン窒化物層(膜厚３５０ナノメートル)
本実施の形態では、半導体変調素子部２ｂは、半導体制御素子部２ｃと同一の構造の半導体メサ部５２を備える。
【００３０】
半導体変調素子部２ｂにおいては、半導体メサ部５２は、活性層４６、ｎ型クラッド層といったｎ型半導体層４８及びｐ型クラッド層といったｐ型半導体層５０を備えている。活性層４６は基板４の主面４ａ上に設けられている。活性層４６はIII−Ｖ系化合物半導体を含む。活性層４６は、III−Ｖ系化合物半導体を含むｎ型半導体層４８とIII−Ｖ系化合物半導体を含むｐ型半導体層５０との間に設けられている。ｎ型半導体部４８及びｐ型半導体層５０は基板４上に設けられている。活性層４６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
また、活性層４６とｎ型半導体層４８との間には、ｎ型光ガイド層といったｎ型半導体層４７が設けられている。活性層４６とｐ型半導体層５０との間には、ｐ型光ガイド層といったｐ型半導体層４９が設けられている。活性層４６、ｎ型半導体層４７およびｐ型半導体層４９の屈折率は、ｎ型半導体層４８およびｐ型半導体層５０の屈折率より大きいので、これらの半導体層４６〜５０は光導波路５２ａを構成する。
【００３２】
半導体メサ部５２は、電気絶縁部１２ｂと同じ構造の電気絶縁部５２ｂを光導波路５２ａの側面に有する。電気絶縁部５２ｂは、光導波路５２ａの半導体層に比べて比抵抗が大きい半導体層１４を有する。半導体層１４上には、ｎ型半導体層１６が設けられている。半導体変調素子部２ｂにおいては、光導波路５２ａは、光導波路１２ａと同様に、電流狭窄部１２ｂと同じ構造である電気絶縁部５２ｂにより挟まれている。
【００３３】
また、半導体変調素子部２ｂは、半導体メサ部５２を形成するように設けられた凹部１８を有する。凹部１８は、半導体層１４、１６、２０、５４、５６を貫通して基板４に到達している。凹部１８内には、半導体発光素子部２ａと同様に埋込部が設けられていてもよい。
【００３４】
半導体メサ部５２は、光導波路５２ａおよび電気絶縁部５２ｂ上に設けられｐ型半導体層２０を備える。ｐ型半導体層２０は第２のクラッド層として働く。半導体メサ部５２は、半導体変調素子部２ｂのためのコンタクト層５４をｐ型半導体層２０上に更に備える。
【００３５】
半導体変調素子部２ｂは、半導体メサ部５２上に設けられたオーミック電極５８を備える。電極５８は、アノード用に設けられている。半導体変調素子部２ｂは、電極５８と半導体層との間に、絶縁性シリコン無機化合物層といった絶縁層２６を備える。無機絶縁層２６は、コンタクト層２２と分離されているコンタクト層５４に通じる開口部を有する。電極５８は、この開口部を介してコンタクト層５４に電気的に接続されている。また、半導体変調素子部２ｂは、基板４の裏面４ｂ上に設けられたオーミック電極３２を備える。また、半導体変調素子部２ｂは、半導体発光素子２ａと共用されるオーミック電極３２を備える。電極３２は、半導体変調素子部２ｂのカソードとして利用できる。
【００３６】
半導体制御素子部２ｃは、半導体メサ部５２上に設けられたオーミック電極６０を備える。電極６０は、アノード用に設けられている。半導体制御素子部２ｃは、電極６０と半導体層との間に、シリコン系絶縁性無機化合物層といった無機絶縁層２６を備える。無機絶縁層２６は、コンタクト層５４と分離されているコンタクト層５６に通じる開口部を有する。電極６０は、この開口部を介してコンタクト層５６に電気的に接続されている。また、半導体制御素子部２ｃは、半導体発光素子２ａと共用されるオーミック電極３２を備える。電極３２は、半導体制御素子部２ｃのカソードとして利用できる。
【００３７】
好適な実施例としては、下記のものが例示される。
活性層６：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１５０ナノメートル)
アンドープ半導体層４７：(膜厚１０ナノメートル)
ｎ型半導体層４８：ＩｎＰ層(膜厚５５０ナノメートル)
アンドープ半導体層４９：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１０ナノメートル)
ｐ型半導体層５０：ＩｎＰ層(膜厚２００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層５４：ＧａＩｎＡｓ層(膜厚５００ナノメートル)
ｐ型コンタクト層５６：ＧａＩｎＡｓ層(膜厚５００ナノメートル)
半導体光集積素子１ａにおいて、活性層４６は、ｎ型半導体層４８およびｐ型半導体層５０により挟まれており、活性層４６のフォトルミネッセンス波長は、活性層６のフォトルミネッセンス波長よりわずかに小さい(活性層４６が単一の半導体層から成る場合には、活性層４６のバンドギャップは、活性層６のバンドギャップよりも大きい)。活性層６と活性層４６とのフォトルミネッセンス波長差は、４０ナノメートル以上６０ナノメートル以下といった程度である。この素子構造は、半導体変調素子部２ｂが電界吸収型変調素子として動作するために好適であり、半導体制御素子部２ｃが半導体発光素子部において発生された光の波長においてＱＣＳＥ効果により屈折率が変更可能な位相変調素子として動作するために好適である。
【００３８】
図１を参照すると、分離素子部２ｄは、半導体発光素子部２ａを半導体変調素子部２ｂから電気的に分離するように働く。このために、分離素子部２ｄにおいては、コンタクト層が除かれて分離部６２ａが形成されている。分離部６２ａにおいては、コンタクト層２２をコンタクト層５４から分離できるように凹部が形成され。この構造により、半導体発光素子部２ａがコンタクト層を介して半導体変調素子部２ｂと電気的に接続されることが防止されている。分離素子部２ｅは、半導体変調素子部２ｂを半導体制御素子部２ｃから電気的に分離するように働く。このために、分離素子部２ｅにおいては、コンタクト層が除かれて分離部６２ｂが形成されている。分離部６２ｂにおいては、コンタクト層５４をコンタクト層５６から分離できるように凹部が形成されている。この構造により、半導体変調素子部２ｂがコンタクト層を介して半導体制御素子部２ｃと電気的に接続されることが防止されている。素子分離のための構造は、本実施形態の構造に限定されるものではない。本実施の形態では、分離素子部２ｄ及び２ｅの光導波路の構造は、半導体発光素子部２ａまたは半導体変調素子部２ｂのものと同一であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
半導体発光素子部２ａは、半導体層９と半導体層１０との境界に形成された回折格子３４を備えることができる。回折格子３４は、半導体基板９と半導体層１０との界面の形状を周期的に変化させることにより構成される。回折格子３４は、活性層６と光学的に結合されるように設けられている。この構成により、半導体発光素子部２ａは、分布帰還型半導体レーザ素子として動作するために好適である。
【００４０】
半導体変調素子部２ｂ、半導体制御素子部２ｃおよび分離素子部２ｅの光導波路５２ａは、半導体発光素子部２ａおよび分離素子部２ｄの光導波路１２ａに境界面６４において突き当てられており、この突き当てにより、光導波路１２ａは光導波路５２ａに光学的に結合される。
【００４１】
半導体光集積素子１ａは、放出光の広がりを調整するための窓領域３０を有する窓素子部２ｆを備えている。窓領域３０は、半導体メサ部５２の端部と端面３ａとの間に設けられており、電流狭窄部１２ｂと同じ半導体材料により構成されている。
【００４２】
図３は、半導体光集積素子と電源とを示す模式図である。図３においては、端面３ａには、発光波長において相対的に低い反射率を有する低反射膜５ａが設けられており、例えば低反射膜５ａの反射率は０．１％以下である。端面３ｂには、発光波長において相対的に高い反射率を有する高反射膜５ｂが設けられており、例えば高反射膜５ｂの反射率は８０％〜９５％である。
【００４３】
半導体発光素子部２ａは、電源７０により順方向にバイアスされている。半導体変調素子部２ｂは、電源７２により逆方向にバイアスされている。電源７２は、外部信号に応じて変調された駆動信号を半導体変調素子部２ｂに提供する。この構造により、半導体変調素子部２ｂは、半導体発光素子部２ａから連続的に提供される光を外部信号７４に応答して変調する。半導体制御素子部２ｃは、電源７６により逆方向にバイアスされている。電源７６は、外部信号７８に応じた制御信号を半導体制御素子部２ｃに提供する。半導体制御素子部２ｃは、この制御信号に応答して、活性層部分の屈折率が変わる。この屈折率の変化により、端面３ａからの戻り光Ｒの位相が所望の値に変更された後に発光素子部２ａに戻る。これにより、静的なチャーピングが低減される。
【００４４】
引き続いて、第１の実施の形態に係わる半導体光集積素子１ａの動作原理を説明する。以下の説明において、比較用の半導体光集積素子は、半導体発光素子部２ａと半導体変調素子部２ｂとを備える。比較用半導体光集積素子では、直接変調方式の半導体発光素子に比べてチャーピングを小さくできる。しかしながら、発明者の実験によれば、このような構造の半導体光集積素子においてもわずかなチャーピングが観測された。発明者の理解によれば、このチャーピングには動的なチャーピングと静的なチャーピングとがあるということである。動的なチャーピングは、半導体変調素子部の屈折率変化により引き起こされる。静的なチャーピングは、半導体光集積素子の端面からの戻り光によって半導体発光素子部における共振波長が変動することに起因して生じる。詳述すれば、半導体変調素子部に電気信号を印加して半導体変調素子部をスイッチングさせたとき、半導体変調素子部の端面からの戻り光の位相および強度が変化してしまう。この戻り光が半導体発光素子部に入射すると、レーザ光の共振波長が変化してしまう。このチャーピングは、光変調信号が変化しないとき(光変調信号が定常のとき)にも生じるので、発明者は、静的チャーピングと呼んでいる。
【００４５】
このチャーピングを低減するためには、半導体変調素子部の端面における反射率をできるだけ小さくすることが有効と考えられてきた。しかしながら、発明者の検討によれば、光出射端面からの戻り光の位相を調整することにより、半導体発光素子部におけるレーザ光の共振波長の変化を低減できることを発見した。
【００４６】
発明者は、この検討に計算機実験の手法を用いた。この手法を用いた理由は、静的チャーピングの影響を動的チャーピングの影響から分離して検討できるからである。この手法により、半導体変調素子部の端面からの戻り光が半導体発光素子部の発振状態に与える影響を得られる。
【００４７】
図４は。計算機実験のモデルを示す模式図である。このモデルにおいて、半導体変調素子部におけるαパラメータおよびキャリア密度が一定とした。モデルは、ＥＡ変調器とＤＦＢ−ＬＤ素子とを含んでいる。ＥＡ変調器は、１０ＧｂｐｓのＮＲＺパターン信号(τrise＝τfall＝３０ｐｓｅｃ)により駆動されている。ＥＡ変調器の透過率(ＯＮ)は−３ｄＢであり、透過率(ＯＦＦ)は−１３ｄＢであるとした。ＤＦＢ−ＬＤ素子には、直流電流７５ｍＡが流れている。ＥＡ変調器とＤＦＢ−ＬＤ素子との分離抵抗は５ｋΩである。ＤＦＢ−ＬＤ素子の端面においては、反射率ＲDFBは８０％であり、位相φDFBはゼロである。
【００４８】
図５は、計算機実験の結果を示す図面である。図５においては、ＥＡ変調器の端面における反射率は、１．０％及び０．１％における共振周波数のずれ(Ｂｒａｇｇ条件からのずれ)、ミラーロス(ｃｍ-1)、及びＥＡ変調器の端面における位相φMODの関係を示している。図６は、共振周波数のずれと位相φMODとの関係を示すグラフである。図６は、反射率ＲMOD＝０．１％における結果を示す。
【００４９】
これらの結果によれば、共振周波数のずれは、発振周波数の変化において最大でも２ＧＨｚ程度であり、位相φMODにより変化することが明らかになった。故に、位相φMODを調整することにより、共振周波数のずれ(以下、チャーピング１と呼ぶ)を小さくできる。
【００５０】
発明者の検討によれば、戻り光が半導体発光素子部に入射すると、半導体発光素子部内のキャリア密度が変化する。この変化により、半導体発光素子部の屈折率が変化する。故に、この屈折率変化によっても共振周波数が変化(以下、チャーピング２と呼ぶ)する。したがって、静的チャーピングを低減するためには、チャーピング１およびチャーピング２の和を低減する必要がある。
【００５１】
図７(ａ)は、所定の駆動信号により生じるチャーピング１の過渡特性を示すグラフである。横軸は時間を示しており、縦軸はチャーピング１を示す。図７(ｂ)は、所定の駆動信号により生じるチャーピング２の過渡特性を示すグラフである。横軸は時間を示しており、縦軸はチャーピング２を示す。図７(ｃ)は、所定の駆動信号により生じるチャーピング和の過渡特性を示すグラフである。横軸は時間を示しており、縦軸はチャーピング和を示す。特性線Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、それぞれ、位相φMOD＝１．５π、１．０π、０．５π、０(ラジアン)の特性を示している。これらの数値実験の結果によれば、位相φMODを調整することによりチャーピング和が変化することを示している。
【００５２】
図８(ａ)は、所定の駆動信号により所定の時刻において生じるチャーピング１を示すグラフである。横軸はラジアン単位で位相φMODを示し、縦軸はチャーピング１を示す。特性線Ｃ１800は、チャーピング１の位相φMODに対する依存性を示しており、図７(ａ)における時刻８００ｎｓｅｃにおけるチャーピング量を表している。図８(ｂ)は、所定の駆動信号により所定の時刻において生じるチャーピング２を示すグラフである。横軸はラジアン単位で位相φMODを示しており、縦軸はチャーピング１を示す。特性線Ｃ２rise、Ｃ２fall、Ｃ２800は、チャーピング２の位相φMODに対する依存性を示しており、図７(ｂ)におけるパルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ、並びに時刻８００ｎｓｅｃにおけるチャーピング量を表している。図８(ｃ)は、所定の駆動信号により所定の時刻において生じるチャーピング和を示すグラフである。横軸はラジアン単位で位相φを示しており、縦軸はチャーピング和を示す。特性線Ｃ１２800、Ｃ１２maxは、チャーピング和の位相φMODに対する依存性を示しており、特性線Ｃ１２800は図７(ｃ)における時刻８００ｎｓｅｃにおけるチャーピング量を表しており、特性線Ｃ１２maxは時間軸上でのチャーピング量の最大値を表している。
【００５３】
これらの数値実験の結果によれば、位相φMODを調整することによりチャーピング和が変化することを示している。また、図８(ｃ)に示された数値実験の結果によれば、位相φMODを調整することによりチャーピング和を小さくできることが理解される。
【００５４】
そこで、発明者は、戻り光の位相φMODを変化させる方法を検討し、半導体光集積素子に位相変更手段を設けるという着想に至った。位相変更手段としては、半導体制御素子部が例示される。
【００５５】
図９は、半導体変調素子部２ｂおよび半導体制御素子部２ｃの光導波路の光吸収係数および屈折率の波長依存性を示すグラフである。横軸は光の波長を示しており、縦軸は光吸収率の相対変化および屈折率の相対変化を示している。測定値は、電圧を０ボルトから−１ボルトに変化させた際における相対変化を表している。この屈折率の変化はＱＣＳＥ効果により引き起こされている。
【００５６】
このグラフよれば、半導体変調素子部２ｂおよび半導体制御素子部２ｃへの印加電圧により光吸収係数および屈折率をそれぞれ変更できるが理解される。半導体制御素子部２ｃは、電圧を加えたときに光吸収係数があまり変化せず屈折率が変化するような波長領域において使用される。
【００５７】
(第２の実施の形態)
図１０は、半導体光集積素子と電源とを示す模式図である。半導体光集積素子１ｂは、半導体発光素子部２ａ、半導体変調素子部２ｂ、および半導体制御素子部２ｃを備える。半導体発光素子部２ａ、半導体制御素子部２ｃ、および半導体変調素子部２ｂは所定の軸方向に順に配置されている。図１０においては、端面３ａには、発光波長において相対的に低い反射率を有する低反射膜が設けられており、端面３ｂには、発光波長において相対的に高い反射率を有する高反射膜が設けられている。
【００５８】
半導体発光素子部２ａは、電源７０により順方向にバイアスされている。半導体変調素子部２ｂは、電源７２により逆方向にバイアスされている。電源７２は、駆動信号を提供する半導体変調素子部２ｂに提供する。電源７２は、また、外部信号７３に応じて変調された駆動回路７９から駆動信号７５ａを受ける。この構造により、半導体変調素子部２ｂは、半導体発光素子部２ａから連続的に提供される光を外部信号７５ａに応答して変調する。半導体制御素子部２ｃは、電源７６により逆方向にバイアスされている。電源７７は、外部信号７３に応じて変調された駆動回路７９から駆動信号７５ｂを受ける。電源７７は、駆動信号７５ｂに応じた制御信号を半導体制御素子部２ｃに提供する。半導体制御素子部２ｃは、駆動信号７５ｂに応答して活性層部分の屈折率が変わる。この屈折率の変化により端面３ａからの戻り光Ｒの位相が所望の値に変更された後に、位相が変更された光が発光素子部２ａに戻る。これにより、静的なチャーピングが低減される。駆動信号７５ａの位相は、駆動信号７５ｂの位相からπだけシフトされている。
【００５９】
(第３の実施の形態)
図１１は、別の実施の形態に係わる半導体光集積素子を示す模式図である。半導体光集積素子１ｃにおいては、半導体発光素子部２ａ、半導体変調素子部２ｂ、および半導体制御素子部２ｃは所定の軸方向に順に配置されている。半導体発光素子部２ａと半導体変調素子部２ｂとの間には、分離素子部２ｄが配置されている。半導体変調素子部２ｂと半導体制御素子部２ｃとの間には、分離素子部２ｅが配置されている。
【００６０】
本実施の形態では、半導体発光素子部２ａ、半導体変調素子部２ｂおよび半導体制御素子部２ｃの各々は、それぞれ、別の複数の半導体層から構成されている。半導体制御素子部２ｃについて例示すれば、
半導体変調素子部２ｂ
活性層６ａ：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１５０ナノメートル)
アンドープ半導体層７ａ：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１０ナノメートル)
ｎ型半導体層８ａ：ＩｎＰ層(膜厚５５０ナノメートル)
アンドープ半導体層９ａ：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１０ナノメートル)
ｐ型半導体層１０ａ：ＩｎＰ層(膜厚２１００ナノメートル)
半導体制御素子部２ｃ
活性層６ｂ：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１５０ナノメートル)
ｎ型半導体層７ｂ：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１０ナノメートル)
ｎ型半導体層８ｂ：ＩｎＰ層(膜厚５５０ナノメートル)
ｐ型半導体層９ｂ：ＧａＩｎＡｓＰ層(膜厚１０ナノメートル)
ｐ型半導体層１０ｂ：ＩｎＰ層(膜厚２１００ナノメートル)
となる。
【００６１】
半導体光集積素子１ｃでは、半導体発光素子部２ａの活性層６、半導体光変調素子部２ｂの活性層６ａ、および位相制御素子部２ｃの活性層６ｂは互いに異なるMQW構造を有している。半導体発光素子部２ａの活性層６は信号光波長に好適なMQW構造を有しており、半導体光変調素子部２ｂの活性層６ａは信号光の変調に好適なMQW構造を有しており、位相制御素子部２ｃの活性層６ｃは戻り光の位相調整に好適なMQW構造を有している。特に、位相制御素子部２ｃのMQW構造は、半導体発光素子部２ａにおいて発生された光の波長においてＱＣＳＥ効果により屈折率が変更可能なように構成できる。
【００６２】
図１２は、半導体光変調素子部２ｂの活性層６ａ及び位相制御素子部２ｃの活性層６ｂにおける光吸収率変化および屈折率変化の波長依存性を示す特性図である。半導体光集積素子１ｃでは、半導体光変調素子部２ｂの活性層６ａの光吸収率変化と位相制御素子部２ｃの活性層６ｂの屈折率変化とをそれぞれ独立に決定できる。図１２を参照すると、波長λ1とλ2との範囲の波長領域が好適な範囲である。この波長領域では、半導体光変調素子部２ｂの活性層６ａにおいて光吸収係数の電圧依存性が比較的大きく、位相制御素子部２ｃの活性層６ｂにおいて屈折率の電圧依存性が比較的大きく且つ光吸収係数の電圧依存性が比較的小さい。
【００６３】
図１３(ａ)及び１３(ｂ)は、半導体光集積素子と、このためのバイアス源とを含む発光装置を示す模式図である。これらの図面は、また、本明細書に開示された半導体光集積素子に対するバイアス印加方式を示す。
【００６４】
図１３(ａ)を参照すると、直流バイアス印加方式が適用された発光装置２００ａが示されている。発光装置２００ａは、半導体光集積素子１と、ＤＦＢ用バイアス源７１ａと、ＥＡ用バイアス源７１ｂと、位相変更素子用バイアス源７１ｃとを備える。この方式では、静的な制御であり、信号の“１”−“０”間のチャーピングが最小になるように位相変更素子部に対する電圧を調整できる。
【００６５】
図１３(ｂ)を参照すると、直流バイアス印加に加えて変調信号を印加する方式が適用される発光装置２００ｂが示されている。発光装置２００ｂは、半導体光集積素子１と、ＤＦＢ用バイアス源７３ａと、ＥＡ用バイアス源７３ｂと、位相変更素子用バイアス源７３ｃとを備える。この方式では、動的な制御であり、位相変更素子部への印加電圧を変調信号に同期させて、“１”レベルのチャーピング量と“０” レベルのチャーピング量が最小になるように位相変更素子部に対する直流電圧および変調信号を調整できる。
【００６６】
(第４の実施の形態)
別の実施の形態は、半導体光集積素子を製造する方法に関する。図１４(ａ)、図１４(ｂ)、図１５(ａ)、図１５(ｂ)、図１６(ａ)、図１６(ｂ)、図１７(ａ)、図１７(ｂ)を参照しながら半導体光集積素子を製造する方法について説明する。
【００６７】
(第１の半導体多層膜形成工程)
図１４(ａ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰ基板８０ａ上には、ｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂが形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板８０ａとｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂとは、基板８２を構成する。半導体基板８２は、半導体発光素子部領域８２ａ、半導体変調素子部領域８２ｂ、位相制御素子部領域８２ｃ、および窓領域８２ｄを備える。これらの領域８２ａ〜８２ｄは、所定の軸方向に沿って配置されている。基板８２の半導体発光素子部領域８２ａには、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８４、半導体活性層膜８６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜８８が、例えば有機金属気相成長(ＯＭＶＰＥ)法により、順にエピタキシャルに成長されている。これらの半導体膜は、バッファ層８０ｂの全面に所定の多層半導体膜およびマスク９０ａ(例えば、絶縁性シリコン無機絶縁膜マスク)を形成した後に、半導体変調素子部領域８２ｂ、位相制御素子部領域８２ｃおよび窓領域８２ｄの多層膜を選択的に除去することにより形成される。半導体多層膜の形成に先立って、半導体発光素子部領域８２ａには回折格子９２として機能する周期的に凹部が形成されている。
【００６８】
(第２及び第３の半導体多層膜形成工程)
図１４(ｂ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂ上には、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８３、半導体活性層膜８５およびｐ型ＩｎＰ半導体膜８７が、例えばＯＭＶＰＥ法により、順にエピタキシャルに形成される。これらの半導体多層膜は、半導体変調素子部領域８２ｂ、位相制御素子部領域８２ｃおよび窓領域８２ｄに、マスク９０ａを用いて選択的に形成される。この後に、マスク９０ａを除去する。
【００６９】
次いで、半導体発光素子部領域８２ａ及び位相制御素子部領域８２ｃを覆うマスク(例えば、絶縁性シリコン無機化合物膜マスク)９０ｂを用いて、半導体変調素子部領域８２ｂおよび窓領域８２ｄの半導体多層膜を選択的に除去する。次いで、ｎ型ＩｎＰバッファ層８０ｂ上に、ｎ型ＩｎＰ半導体膜９４、半導体活性層膜９６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜９８が、例えばＯＭＶＰＥ法により、順にエピタキシャルに形成される。これらの半導体多層膜は、半導体変調素子部領域８２ｃおよび窓領域８２ｄに、マスク９０ｂを用いて選択的に形成される。この後に、マスク９０ｂを除去する。
【００７０】
(光導波路メサ形成工程)
図１５(ａ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃが形成されている。光導波路メサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃを形成するために、導波路用マスク１０２を形成する。マスク１０２は、マスク(例えば、絶縁性シリコン無機化合物膜マスク)である。マスク１０２は、光導波路メサ１００ｃの一端部に窓領域８２ｄを形成するために、他端からある距離だけ離れた位置まで、半導体多層膜の一端から所定の方向に伸びている。マスク１０２を用いて、半導体発光素子部領域８２ａ、半導体変調素子部領域８２ｂ、位相制御素子部領域８２ｃおよび窓領域８２ｄに形成された半導体多層膜をエッチングする。このエッチングは、好適な実施例ではウエットエッチングにより行われる。エッチング溶液は、ブロムメタノ−ル液である。このエッチングは、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８４、半導体活性層膜８６、ｐ型ＩｎＰ半導体膜８８、ｎ型ＩｎＰ半導体膜８３、半導体活性層膜８５、ｐ型ＩｎＰ半導体膜８７、ｎ型ＩｎＰ半導体膜９４、半導体活性層膜９６およびｐ型ＩｎＰ半導体膜９８が除去され基板８２が露出するまで行われる。エッチング工程の結果、光導波路部メサ１００ａは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)８４ａ、半導体活性層８６ａ、ｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)８８ａを備える。光導波路部メサ１００ｂは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)８３ａ、半導体活性層８５ａおよびｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)８７ａを備える。光導波路部メサ１００ｃは、ｎ型ＩｎＰ半導体層(ｎ型クラッド層)９４ａ、半導体活性層９６ａおよびｐ型ＩｎＰ半導体層(ｐ型クラッド層)９８ａを備える。
【００７１】
(埋込半導体膜形成工程)
図１５(ｂ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃを埋め込むように、高抵抗ＩｎＰ半導体膜１０４及びｎ型ＩｎＰ半導体膜１０６が形成されている。半導体膜１０４及び１０６は、半導体発光素子部領域８２ａ、半導体変調素子部領域８２ｂ、および位相制御素子部領域８２ｃ、および窓領域８２ｄにマスク１０２を用いて選択的に形成される。好適な実施例では、半導体膜１０４及び１０６は、有機金属気相成長(ＯＭＣＶＤ)法により形成される。高抵抗ＩｎＰ半導体膜１０４は、例えばＦｅドープＩｎＰ半導体から成り、光導波路部メサ１００ａの側面と、光導波路部メサ１００ｂ、光導波路部メサ１００ｃの側面とに接触するように形成されている。ｎ型ＩｎＰ半導体膜は、ＩｎＰ半導体膜１０４上に形成されており、ｐ型ＩｎＰ半導体層８８ａ、ｐ型ＩｎＰ半導体層８７ａ及びｐ型ＩｎＰ半導体層９８ａの側面に接触するように形成されている。埋込半導体部が形成された後に、マスク１０２を除去する。
【００７２】
光導波路メサ１００ａにおいて、ｎ型ＩｎＰ半導体膜１０６は、ＦｅドープＩｎＰ半導体内を伝導してしまうホールを捕獲するホールトラップ層として機能するように形成されており、また、高抵抗ＩｎＰ半導体膜１０４は、電子を阻止すると共に光導波路メサ１００ａに電流をガイドするように構成されている。
【００７３】
(コンタクト半導体膜形成工程)
図１６(ａ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ及び１００ｃ並びに埋込半導体部１０８上に、ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２が形成されている。ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０は、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ及び１００ｃ上に形成されるので、光導波路メサ１００ａと光導波路メサ１００ｂとの境界部および光導波路メサ１００ｂと光導波路メサ１００ｃとの境界部を覆っている。ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２もまた、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ及び１００ｃ上に形成されている。ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２は、半導体発光素子部領域８２ａ、半導体変調素子部領域８２ｂ及び位相制御素子部領域８２ｃのためのコンタクト層として利用されると共に、後の工程において分離素子部領域のコンタクト層は除去される。
【００７４】
(トレンチマスク形成工程)
図１６(ａ)を参照すると、ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２上に、トレンチマスク１１４が形成されている。トレンチマスク１１４は、所定の方向に伸びており、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ及び１００ｃを含む半導体メサ部を形成するために用いられる。
【００７５】
(トレンチ形成工程)
図１６(ｂ)を参照すると、トレンチ溝１１６が形成されている。トレンチ溝１１６は、埋込半導体部１０８、ｐ型ＩｎＰ半導体膜１１０及びｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜１１２を貫通して基板８２に到達するように形成されている。トレンチ溝１１６により、半導体メサ部１１８が形成される。半導体メサ部１１８は、光導波路メサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、埋込半導体部１０８ａ、第２のクラッド層１１０ａ、並びにコンタクト層１１２ａを備える。半導体メサ部１１８は、半導体発光素子部領域８２ａのための半導体メサ部１１８ａ、半導体変調素子部領域８２ｂのための半導体メサ部１１８ｂ、および位相制御素子部領域８２ｃのための半導体メサ部１１８ｃ、窓領域８２ｄのためのメサ部１１８ｄから構成される。トレンチ溝１１６を形成した後に、トレンチマスク１１４を除去する。
【００７６】
(オーミック電極形成工程)
図１７(ａ)に示されるように、２つの分離素子部領域のコンタクト層１１２ａをエッチングして、半導体発光素子部、半導体変調素子部及び位相制御素子部の各々のためのコンタクト層１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃを形成する。
【００７７】
コンタクト層を分離した後、絶縁性シリコン無機化合物膜１２４を形成する。次いで、半導体メサ部１１８上の絶縁膜１２４に開口部を形成する。これらの開口部は、素子部毎のコンタクト層に到達するコンタクト孔として利用される。
【００７８】
コンタクト孔を形成した後に、ポジレジストマスクを形成する。このポジレジストマスクは、電極のためのパターンを有する。この上に金属を蒸着した後に、リフトオフ法を用いてポジレジストマスクを溶剤で溶かして、ｐオーミック電極１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃを形成する。また、基板８２の裏面には、その全面にｎオーミック電極１４０が形成される。これらの工程により、図１７(ｂ)に示されるような半導体光集積素子１４２が完成した。
【００７９】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更されることができることは、当業者によって認識される。以上、説明した半導体素子は特定の半導体材料から形成されているけれども、必要なように変更され得る。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、戻り光の静的なチャーピングの影響を低減可能な半導体光集積素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係わる半導体光集積素子を示す斜視図である。
【図２】図２は、Ｉ−Ｉ線で示された断面図である。
【図３】図３は、半導体光集積素子と電源とを示す模式図である。
【図４】図４は。計算機実験のモデルを示す模式図である。
【図５】図５は、計算機実験の結果を示す図面である。
【図６】図６は、反射率０．１％における計算機実験の結果を示すグラフである。
【図７】図７(ａ)は、所定の駆動信号により生じるチャーピング１を示すグラフであり、図７(ｂ)は、所定の駆動信号により生じるチャーピング２を示すグラフであり、図７(ｃ)は、所定の駆動信号により生じるチャーピング和を示すグラフである。
【図８】図８(ａ)は、所定の駆動信号により所定の時刻において生じるチャーピング１を示すグラフである。図８(ｂ)は、所定の駆動信号により所定の時刻において生じるチャーピング２を示すグラフである。図８(ｃ)は、所定の駆動信号により所定の時刻において生じるチャーピング和を示すグラフである。
【図９】図９は、半導体変調素子部及び半導体制御素子部の光導波路の光吸収係数変化および屈折率変化の波長依存性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、半導体光集積素子と電源とを示す模式図である。
【図１１】図１１は、別の実施の形態に係わる半導体光集積素子を示す模式図である。
【図１２】図１２は、半導体光変調素子部および位相制御素子部の活性層における光吸収率変化および屈折率変化の波長依存性を示す特性図である。
【図１３】図１３(ａ)及び１３(ｂ)は、半導体光集積素子に対するバイアス印加方式を示す模式図である。
【図１４】図１４(ａ)は、第１の半導体多層膜形成工程を示す斜視図である。図１４(ｂ)は、第２及び第３の半導体多層膜形成工程を示す斜視図である。
【図１５】図１５(ａ)は、光導波路メサ形成工程を示す斜視図である。図１５(ｂ)は、埋込半導体膜形成工程を示す斜視図である。
【図１６】図１６(ａ)は、トレンチマスク形成工程を示す斜視図である。図１６(ｂ)は、トレンチ形成工程を示す斜視図である。
【図１７】図１７(ａ)は、オーミック電極形成工程を示す斜視図である。図１７(ｂ)は、半導体光集積素子の完成品を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ…半導体光集積素子、２ａ…半導体発光素子部領域、２ｂ…半導体変調素子部領域、２ｃ…位相制御素子部領域、４…半導体基板、６、４６…活性層、８、１０、４８、５０…クラッド層、１２…半導体メサ部、１４…埋込半導体層、１６…ホールトラップ層、１８…シリコン系無機絶縁膜、２０…クラッド層、２２、５４…コンタクト層、２８、３２、５８…電極、３４…回折格子、１ｂ…半導体光集積素子、１５２ａ…半導体発光素子部領域、１５２ｂ…半導体変調素子部領域、１５２ｃ…位相制御素子部領域、１５４…半導体基板、１５６、１７６…活性層、１５８、１６０、１７８…クラッド層、１６２…半導体メサ部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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