(57)【要約】  埋込部で両側が挟まれ、第１端部と第２端部とを有する光導波路と、光導波路の第１端部に接続され、少なくとも出力側の端面が埋込部と接する光合波器と、埋込部の中に設けられた凹部からなり、光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、光導波路から遠ざかる方向に反射する反射溝とを含み、光合波器から出た光が光導波路を通って第２端部から出射する半導体光素子において、反射溝は、光導波路に対して平行な側面を有さない。さらに、光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、光導波路に入らないように反射する埋込部を有しても良い。
2019111401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋込部で両側が挟まれ、第１端部と第２端部とを有する光導波路と、
前記光導波路の第１端部に接続され、少なくとも出力側の端面が前記埋込部と接する光合波器と、
前記埋込部の中に設けられた凹部からなり、前記光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、前記光導波路から遠ざかる方向に反射する反射溝と、を含み、
前記光合波器から出た光が前記光導波路を通って前記第２端部から出射する半導体光素子であって、
前記反射溝は、前記光導波路に対して平行な側面を有さないことを特徴とする半導体光素子。
【請求項２】
前記光導波路の片側の前記埋込部に、複数の前記反射溝が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子。
【請求項３】
前記反射溝は、前記光導波路の両側に、前記光導波路を挟んで対称となるように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光素子。
【請求項４】
前記光導波路は、コア層と、前記コア層を挟むクラッド層との積層構造を有し、前記反射溝の凹部の深さは、前記コア層より深いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記反射溝の開口部の形状は、三角形、矩形、またはそれ以外の多角形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項６】
さらに、前記光導波路の、前記反射溝より第２端部側に配置され、前記埋込部の中に設けられた凹部からなる掘込溝を含み、
前記掘込溝は、前記光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、前記光導波路に入らないように反射することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項７】
前記掘込溝は、前記光導波路の両側に、前記光導波路を挟んで対称となるように設けられたことを特徴とする請求項６に記載の半導体光素子。
【請求項８】
前記光導波路は、コア層と、前記コア層を挟むクラッド層との積層構造を有し、前記掘込溝の凹部の深さは、前記コア層より深いことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体光素子。
【請求項９】
前記掘込溝の開口部の形状は、三角形、矩形、またはそれ以外の多角形であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項１０】
前記反射溝および／または前記掘込溝の凹部の側壁が、金属層により覆われていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子に関し、特に、良好なビーム形状の出射光が得られる集積型半導体光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体光素子を小型化、低コスト化のために、複数の光源を１つのチップに集積した集積型半導体光素子が用いられている。集積型半導体光素子では、湾曲部分を有する光導波路や光合波器などが１つのチップの上に形成されているが、光合波器と出力端面との間の光導波路で信号光が迷光と干渉し、出力端面から出射する光のＦＦＰ（Far Field Pattern）形状が乱れるという問題があった。これに対して、光合波器と出力端面との間の光導波路の両側に反射溝を設け、出力端面に向かう迷光を反射して低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００７−２５０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光合波器と出力端面との間の光導波路の両側に反射溝を設けた特許文献１に記載の集積型半導体光素子でも、なおもＦＦＰ形状が乱れ、特に光導波路が短い場合にＦＦＰ形状の乱れが大きくなるという問題があった。【０００５】
そこで、本発明は、さらに迷光を除去して出射光のビーム形状の乱れを抑制した集積型半導体光素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
埋込部で両側が挟まれ、第１端部と第２端部とを有する光導波路と、
光導波路の第１端部に接続され、少なくとも出力側の端面が埋込部と接する光合波器と、
埋込部の中に設けられた凹部からなり、光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、光導波路から遠ざかる方向に反射する反射溝と、を含み、
光合波器から出た光が光導波路を通って第２端部から出射する半導体光素子であって、
反射溝は、光導波路に対して平行な側面を有さないことを特徴とする半導体光素子である。
【発明の効果】
【０００７】
このように、本発明にかかる半導体光素子では、光導波路に沿って伝搬する迷光を減らし、信号光と迷光との干渉を抑制して、出射光のビーム形状を良好にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図２】図１の集積型半導体光素子をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる他の集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子の平面図である。
【図５】（ａ）従来構造の集積型半導体光素子と、（ｂ）本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子の、出射光のＦＦＰの分布を示す。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる他の集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる他の集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる集積型半導体光素子の一部を示す平面図である。
【図１１】図１０の集積型半導体光素子をＸＩ−ＸＩ方向に見た場合の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子の一部を示す平面図であり、図２は、図１の集積型半導体光素子１００をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の断面図である。
【００１０】
図１に示すように、集積型半導体光素子１００は、光合波器３０と、光合波器３０の出力ポート３１に接続された埋め込み型の光導波路２０を含む。光導波路２０の両側の埋込部４０、４１には、光導波路２０を挟んで対称となるように反射溝１０、１１がそれぞれ設けられている。光合波器３０には、マルチモード干渉型（ＭＭＩ：Multi-Mode Interference）光結合器、Ｙ字型光分岐導波路、方向性結合器、マッハツェンダ干渉計型光分岐素子などが用いられる。
【００１１】
図２に示すように、集積型半導体光素子１００は、表面と裏面を備えたｎ型基板８３を有する。ｎ型基板８３の裏面上には電極８１が設けられている。一方、ｎ型基板８３の表面上には、光導波路２０と、光導波路２０を両側から挟む埋込部４０、４１が設けられている。
【００１２】
光導波路２０は、ｎ型クラッド層８４、ｐ型クラッド層８６、およびｎ型クラッド層８４とｐ型クラッド層８６との間に挟まれたｉ型コア層８５を有する。一方、埋込部４０、４１は、ｎ型基板８３の上に順次積層されたｐ型埋込層８７およびｎ型埋込層８８を有する。
【００１３】
ｎ型埋込層８８の上には、光導波路２０に設けられたｐ型クラッド層８６が延在している。さらにｐ型クラッド層８６の上にはｐ型キャップ層８９が設けられ、その上に電極８２が設けられている。
【００１４】
光導波路２０、光合波器３０、埋込部４０、４１はそれぞれ、例えば、インジウム−リン（ＩｎＰ）、インジウム−ガリウム−ヒ素−リン（ＩｎＧａＡｓＰ）、アルミニウム−ガリウム−インジウム−ヒ素（ＡｌＧａＩｎＡｓ）、インジウム−ガリウム−ヒ素（ＩｎＧａＡｓ）等の半導体材料から形成される。電極８１、８２は、金等の導電性金属材料から形成される。
【００１５】
各層の導電型（ｐ型、ｎ型）は、逆にしても良い。埋込部４０、４１は、アンドープ層を含んでもかまわないし、鉄をドーピングした層としてもかまわない。また、基板８３を半絶縁性の基板とし、電極８１を電極８２と同様に素子表面に配置する構造でもかまわない。
【００１６】
埋込部４０、４１には、電極８２からｐ型埋込層８７までの層を除去して、反射溝１０、１１がそれぞれ形成されている。反射溝１０の底面の深さは、コア層の底面の深さより深いことが好ましい。反射溝１０、１１は、それぞれ４つの側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、および側面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有するが、それぞれの側面と光導波路２０とは、互いに平行にならないように配置される。反射溝１０、１１の内部は中空で、空気で満たされるため、側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、および側面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、半導体−空気界面となる。
【００１７】
なお、反射溝１０、１１の位置、深さ、平面形状（図１の平面図に表されるＺ軸方向に見た場合の形状）は、図１、２に示すように同一でも、反射溝１０と反射溝１１との間で異なってもよい。さらに、反射溝１０、１１の平面形状は、反射溝１０、１１の平面形状のうち光導波路２０に近接している側面（例えば図１では側面１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）が光導波路２０と平行にならなければ、言い換えれば光導波路２０に近接している側面が埋込部４０、４１を挟んで光導波路２０と平行配置とならなければ、以下で述べる図３のような三角形、矩形、他の多角形とすることも可能である。また、直線ではなく湾曲した形状でも構わない。
【００１８】
図３は、全体が１５０で表される、本発明の実施の形態１にかかる他の集積型半導体光素子の平面図であり、図３中、図１と同一符合は同一または相当箇所を示す。集積型半導体光素子１５０では、反射溝１０、１１の平面形状は三角形で、図１の符号１０ｄ、１１ｄに相当する側面が無い構造となっている。
【００１９】
図４に、集積型半導体光素子１００の全体の概略図を示す。集積型半導体光素子１００では、複数の半導体レーザ７０が、アレイ状に平行に設けられている。半導体レーザ７０は、例えばＤＦＢ−ＬＤ（Distributed Feedback LD）からなる。それぞれの半導体レーザ７０は、光導波路５０により光合波器３０に結合されている。光導波路５０は、Ｘ方向に直線に延びるものの他に、湾曲したものも含む。光導波路２０には、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）が設けられても良い。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子１００の特徴について、光合波器３０としてマルチモード干渉型光結合器（以下「ＭＭＩ光結合器」という。）を用いた場合を例に述べる。入力ポート３２の数がＮ、出力ポート３１の数が１のＭＭＩ光合波器では、入力光強度の（Ｎ−１）／Ｎは出力ポート３１に結合しない。メサ型の光導波路の場合、ＭＭＩ光合波器の出力ポート側の端面は空気中に露出して、半導体−空気界面となる。半導体と空気は屈折率の差が大きいため、出力ポート３１に結合しない光の多くは入力ポート３２に再結合し、光導波路５０を通って半導体レーザ７０に戻ってしまう。このような戻り光は、光波形の乱れや出射波長のずれ、注入電流−出力パワーのグラフにおけるキンクの発生等の原因となる。
【００２１】
そこで、集積型半導体光素子１００では、メサ型の導波路に代えて、埋込型の光導波路２０を採用し、少なくともＭＭＩ光合波器の出力側を半導体の埋込部材により埋め込む構造としている。これにより、ＭＭＩ光合波器の出力側の端面が埋込部４０、４１と接して、ＭＭＩ光合波器の出力側の端面での屈折率差を低減し、光の反射による戻り光を抑制することができる。
【００２２】
しかし、一方で、ＭＭＩ光合波器の出力側の端面における反射率が下がると、ＭＭＩ光合波器の出力側の端面から集積型半導体光素子１００の出射側の端面２５に向かって迷光が放射されてしまう。この迷光は、光導波路２０を伝搬する信号光と干渉を起こし、信号光のビーム形状が乱れるという問題が起きる。また、特許文献１に記述されているように、迷光が光ファイバと結合せずにパワーモニタＰＤに入射することで、光ファイバ出力が変動するという問題も起きる。
【００２３】
上述の特許文献１では、後者の問題に対し、光導波路２０を埋め込む埋込部４０、４１に、幅方向（Ｙ方向）に反射溝１０、１１を設けている。その際、光導波路２０を導波する光が、反射溝１０、１１と干渉しないように、光導波路２０と反射溝１０、１１の間に隙間を空けている。しかしながら、反射溝１０、１１の平面形状のうち、光導波路２０に近接している部分が光導波路２０と平行になるように設けられているため、光導波路２０と反射溝１０、１１との間の隙間を迷光が長い距離伝搬してしまう。このため、特にＭＭＩ光合波器の出力側の端面（出力ポート３１の位置）と素子の出射側の端面２５との間の距離が短い場合や、ＭＭＩ光合波器の入力ポート数が少なく、放射される迷光強度が大きい場合は、十分な迷光除去効果が得られず、光ファイバ出力が変動するという問題が解決できない。これは前者の課題に対しても同様であり、光導波路２０と反射溝１０、１１との間の隙間を迷光が長い距離伝搬してしまうと、十分な迷光除去効果が得られず、出射後のビーム形状が乱れてしまう。また、特許文献１とは異なり、半導体光増幅器を有しない構成の場合、ＭＭＩ光合波器から出力された光が増幅されないため、半導体光増幅器を有する場合に比べて信号光と迷光との強度比が小さくなり、これらの問題がさらに顕著になる。
【００２４】
そこで、本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子１００では、反射溝１０、１１の平面形状において、光導波路２０に近接している部分が光導波路２０と平行な辺を持たない構造、すなわち反射溝１０、１１は、光導波路２０に対して平行な側面を有さない構造を採用した。これにより、入射した迷光を反射溝１０、１１で光導波路２０から遠ざかるように反射すると共に、光導波路２０と反射溝１０、１１との間の隙間を光が伝搬する距離が短くなり、さらに隙間を通過してもすぐに回折現象により光が広がるようになり、光導波路２０に沿って伝搬し、集積型半導体光素子１００の端面２５に到達する迷光を抑制できる。
【００２５】
埋込部４０、４１が半導体材料からなり、反射溝１０、１１が中空構造で内部が空気で占められる場合、Ｙ方向に設けられた反射溝１０、１１の側面１０ａ、１１ａに対して垂直に入射した光の反射率は３３％程度である。反射溝１０、１１の側面１０ｄ、１１ｄでより多くの光を反射させるためには、側面１０ｄ、１１ｄで入射光を全反射させることが好ましい。光導波路２０と平行（Ｘ方向）に光が側面１０ｄ、１１ｄに入射したと仮定したとき、入射光を全反射させるには、反射溝１０、１１の側面１０ｄ、１１ｄは、Ｙ方向に配置された側面１０ａ、１１ａからの角度θが臨界角以上であれば良い。つまり、側面１０ｄに入射する光と、側面１０ｄの法線方向との間の角度（入射角）が臨界角より大きくなれば、光は全反射するが、ここでは、入射角は、側面１０ａと側面１０ｄとが成す角度θと等しくなる（反射溝１１においても同じ）。従って、反射溝１０、１１の側面１０ｄ、１１ｄと、側面１０ａ、１１ａが成す角度（Ｙ方向からの角度）θが臨界角以上であれば、側面１０ｄ、１１ｄに入射した光は全反射することになる。例えば埋込部４０、４１を構成する半導体材料の屈折率を３．２、空気の屈折率を１とした場合、反射溝１０、１１の側面１０ａ、１１ａと側面１０ｄ、１１ｄとが成す角θは、１８°以上であることが好ましい。
【００２６】
また、光の干渉を利用して効率よく迷光を反射する場合、例えば反射させる迷光の波長を波長λ’とすると、反射溝１０の２つの側面１０ｂ、１０ｄの間隔、および反射溝１１の２つの側面１１ｂ、１１ｄの間隔は、λ’／４ｎ’とするとよい。ここでｎ’は反射溝１０、１１の内部の空気の屈折率である。例えば、幅がＷ、リッジ部分の屈折率がｎ＿ｒであり、入力ポート数がＮ、出力ポート数が１であるＭＭＩ光合波器を考えると、波長λに対する最適ＭＭＩ光合波器の長さは（ｎ＿ｒ×Ｗ＾２）／（Ｎ×λ）である。このように、ＭＭＩ光合波器は波長により最適長さが異なる。ＭＭＩ光合波器の長さが最適長さからずれるほど、出力ポート３１に結合しない光が増加するため、所定の長さのＭＭＩ光合波器に対して、最適波長から最もずれた波長の光を反射するように、反射溝１０、１１の側面１０ｂ、１０ｄおよび側面１１ｂ、１１ｄの間隔を設計するとよい。
【００２７】
さらに、光導波路２０を導波する光が反射溝１０、１１と干渉しないよう、光導波路２０と、反射溝１０、１１の光導波路２０に最も近い部分との距離（図１のＹ方向の距離）は、光導波路２０を導波する光の幅方向（図１のＹ方向）の強度分布が最大値から１／ｅ＾２となる位置よりも離れるような距離とすることが好ましい。
【００２８】
以上で述べたように、本発明の実施の形態１にかかる集積型半導体光素子１００では、反射溝１０、１１は、光導波路２０に平行な側面１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄおよび側面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有さない。このため、光導波路２０と反射溝１０、１１との隙間を迷光が伝搬する距離が短くなり、さらに隙間を伝搬してもすぐに回折現象により迷光は広がるため、光導波路２０に沿って伝搬して集積型半導体光素子１００の端面２５に到達する迷光を低減できる。これにより、光導波路２０を伝搬する信号光と、迷光との干渉を抑制し、例えば図５に示すように、（ａ）反射溝１０、１１を形成しない集積型半導体光素子に比較して、（ｂ）集積型半導体光素子１００のように、出射光のビームのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）を改良して、理想的なガウシアン形状とすることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図６は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態２にかかる集積型半導体光素子の一部を示す平面図であり、図６中、図１と同一符合は、同一または相当箇所を示す。
【００３０】
集積型半導体光素子２００では、反射溝１０、１１と同一形状の反射溝１３、１４、１５、１６を、反射溝１０、１１と平行で、かつ光導波路２０からの距離が同一になるように設けられている。図６では、光導波路２０の片方に３つの反射溝がそれぞれ設けられているが、これに限定されるものではなく、２つまたは４つ以上でも良い。
【００３１】
ここで、反射溝１０〜１５の形状は、反射溝１０〜１５の平面形状のうち、光導波路２０に近接している部分が光導波路２０と平行な辺を持たなければ、三角形、矩形、もしくはその他の多角形にすることも可能である。また、反射溝１０〜１５の位置、深さ、平面形状は、それぞれの反射溝の間で異なってもよい。図７に示す集積型半導体光素子２５０では、反射溝１０〜１５の平面形状が三角形となっている。
【００３２】
上述の集積型半導体光素子１００と同様に、埋込部４０、４１が半導体材料からなり、反射溝１０〜１５が中空構造で内部が空気で占められる場合、反射溝１０〜１５の側面でより多くの光を反射させるために、反射溝１０〜１５の側面１０ｄ〜１５ｄと、集積型半導体光素子２００のＹ方向の側面１０ａ〜１５ａとが成す角度θ（Ｙ方向からの角度）は、光が光導波路２０と平行に反射溝１０〜１５に入射したと仮定したとき、臨界角以上の角度であるとよい。例えば埋込部４０、４１を構成する半導体材料の屈折率を３．２、空気の屈折率を１とした場合、集積型半導体光素子２００の反射溝１０〜１５の側面１０ａ〜１０ｄと側面１０ｄ〜１５ｄとが成す角θは、１８°以上であることが望ましい。
【００３３】
また、光の干渉を利用して効率よく迷光を反射するため、波長λ’の光を反射させることを目的とする場合、反射溝１０〜１５の側面１０ｂと１０ｄ、１１ｂと１１ｄ、１２ｂと１２ｄ、１３ｂと１３ｄ、１４ｂと１４ｄ、１５ｂと１５ｄの、Ｘ方向の間隔Ｗ１は、λ’／４ｎ’とするとよい。ここでｎ’は反射溝１０〜１５の内部の空気の屈折率である。また、隣り合う反射溝１０〜１５の側面１０ｄと１２ｂ、１１ｄと１３ｂ、１２ｄと１４ｂ、１３ｄと１５ｂのＸ方向の間隔Ｗ２は、λ’／４ｎ’’とするとよい。ここでｎ’’は反射溝の屈折率である。このように複数の反射溝を所定の間隔で周期的に配置することで、迷光を効率よく反射することができる。
【００３４】
例えば、幅がＷ、リッジ部分の屈折率がｎ＿ｒであり、入力ポートの数がＮ、出力ポートの数が１であるＭＭＩ光合波器を考えると、波長λに対する最適ＭＭＩ光合波器長は（ｎ＿ｒ×Ｗ＾２）／（Ｎ×λ）である。このように、ＭＭＩ光合波器は波長により最適長さが異なる。ＭＭＩ光合波器の長さが最適長さからずれるほど、出力ポート３１に結合しない光が増加するため、所定の長さのＭＭＩ光合波器に対して、最適波長から最もずれた波長の光を反射するように、間隔Ｗ１、Ｗ２を設定すれば良い。また、複数の波長の迷光を効率よく反射するため、間隔Ｗ１、Ｗ２を異なる周期で設けてもよい。
【００３５】
さらに、光導波路２０を導波する光が反射溝１０〜１５と干渉しないよう、光導波路２０と、反射溝１０〜１５の光導波路２０に近い部分との距離は、光導波路２０を導波する光の幅方向（Ｙ方向）の強度分布が最大値から１／ｅ＾２となる位置よりも離れていることが好ましい。
【００３６】
本発明の実施の形態２かかる集積型半導体光素子２００では、光合波器３０に近い方から数えてｎ番目の反射溝を透過した迷光がすぐに回折現象により広がり、広がった迷光を（ｎ＋１）番目の反射溝が反射して除去する。さらに、光導波路２０の脇を伝搬した光が（ｎ＋１）番目の反射溝と光導波路２０との間の隙間を通るとき、再度回折現象により広がり、広がった迷光を（ｎ＋２）番目の反射溝により反射して除去する。これにより、高効率で迷光の除去が可能となり、集積型半導体光素子２００の端面２５に到達する迷光をより低減できる。
【００３７】
実施の形態３．
図８は、全体が３００で表される、本発明の実施の形態３にかかる集積型半導体光素子の一部の平面図であり、図８中、図１と同一符合は、同一または相当箇所を示す。集積型半導体光素子３００では、出射側の端面２５の近傍で、光導波路２０の両側に、光導波路２０に沿って伝搬した迷光を除去するための掘込溝６０、６１が設けられている。他の構造は、集積型半導体光素子１００と同じである。
【００３８】
掘込溝６０、６１は、反射溝１０、１１と同様に、埋込部４０、４１をエッチングして形成した中空部であり、その深さは、少なくとも光導波路２０のｎ型コア層８５（図２参照）より深くなっている。掘込溝６０、６１の位置、深さ、平面形状は、互いに異なってもよい。さらに、掘込溝６０、６１の平面形状は、図９に示すように三角形、もしくはその他の多角形でも良い。また、掘込溝６０、６１は、一方だけでも良い。
【００３９】
光導波路２０を導波する光が掘込溝６０、６１と干渉しないように、光導波路２０と、掘込溝６０、６１の光導波路２０に最も近い部分との間の距離は、光導波路２０を導波する光の幅方向（Ｙ方向）の強度分布が最大値から１／ｅ＾２となる位置よりも離れていることが好ましい。
【００４０】
本発明の実施の形態３にかかる集積型半導体光素子３００、３５０では、光導波路２０に沿って伝搬した迷光が、出射側の端面２５の近傍で掘込溝６０、６１によって反射されるため、より効率よく迷光を除去できる。
【００４１】
実施の形態４．
図１０は、全体が４００で表される、本発明の実施の形態４にかかる集積型半導体光素子の一部の平面図であり、図１０中、図８と同一符合は、同一または相当箇所を示す。集積型半導体光素子４００では、反射溝１０、１１および掘込溝６０、６１を覆うように、例えば金のような金属層９０が設けられている。
【００４２】
図１１は、図１０の集積型半導体光素子４００のＸＩ−ＸＩ方向に見た場合の断面図である。図１１中、図２と同一符合は、同一または相当箇所を示す。集積型半導体光素子４００では、反射溝１０、１１の内部および電極８２の上に金属層９０が設けられており、反射溝１０、１１に加えて掘込溝６０、６１を有する以外は、集積型半導体光素子１００と同じ構造である。
【００４３】
上述のように、埋込部４０、４１が半導体材料からなり、反射溝１０、１１の内部が中空で空気で満たされている場合、反射溝１０、１１の側面に対して垂直に入射した光の反射率は３３％程度である。これは掘込溝６０、６１についても同様である。つまり、反射溝１０、１１および掘込溝６０、６１に到達した光の３分の２程度は、反射溝１０、１１および掘込溝６０、６１の内部を通って透過してしまう。これに対して、反射溝１０、１１および掘込溝６０、６１の内部を金属層９０で覆うと、光の反射率は約９０％になる。
【００４４】
このように、本発明の実施の形態４にかかる集積型半導体光素子４００では、反射溝１０、１１および掘込溝６０、６１の側面での反射率が高くなるため、より高効率で迷光を除去することができる。
【００４５】
なお、本発明の実施の形態４では、反射溝１０、１１および掘込溝６０、６１の全てを金属層９０で覆ったが、任意の反射溝または掘込溝の内部を覆っても構わない。
【符号の説明】
【００４６】
１０〜１５  反射溝、１０ａ〜１０ｄ、１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ、１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄ  側面、２０  光導波路、２５  端面、３０  光合波器、３１  出力ポート、３２  入力ポート、４０、４１  埋込部、６０、６１  掘込溝、７０  半導体レーザ、１００、２００、３００、４００  集積型半導体光素子。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月5日(2018.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋込部で両側が挟まれ、第１端部と第２端部とを有する光導波路と、
前記光導波路の第１端部に接続され、少なくとも出力側の端面が前記埋込部と接する光合波器と、
前記埋込部の中に設けられた凹部からなる反射溝と、を含み、
前記光合波器から出た光が前記光導波路を通って前記第２端部から出射する半導体光素子であって、
前記反射溝のすべての側面は、前記光導波路に対して平行ではない側面であり、
前記側面は、前記光合波器の前記出力側の端部から出た迷光を、前記光導波路から遠ざかるように反射するとともに、前記反射溝の側面と前記光導波路との間の迷光の伝搬距離を抑制したことを特徴とする半導体光素子。
【請求項２】
前記光導波路の片側の前記埋込部に、複数の前記反射溝が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子。
【請求項３】
前記反射溝は、前記光導波路の両側に、前記光導波路を挟んで対称となるように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光素子。
【請求項４】
前記光導波路は、コア層と、前記コア層を挟むクラッド層との積層構造を有し、前記反射溝の凹部の深さは、前記コア層より深いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記反射溝の開口部の形状は、三角形、矩形、またはそれ以外の多角形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項６】
さらに、前記光導波路の、前記反射溝より第２端部側に配置され、前記埋込部の中に設けられた凹部からなる掘込溝を含み、
前記掘込溝は、前記光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、前記光導波路に入らないように反射することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項７】
前記掘込溝は、前記光導波路の両側に、前記光導波路を挟んで対称となるように設けられたことを特徴とする請求項６に記載の半導体光素子。
【請求項８】
前記光導波路は、コア層と、前記コア層を挟むクラッド層との積層構造を有し、前記掘込溝の凹部の深さは、前記コア層より深いことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体光素子。
【請求項９】
前記掘込溝の開口部の形状は、三角形、矩形、またはそれ以外の多角形であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項１０】
前記反射溝および／または前記掘込溝の凹部の側壁が、金属層により覆われていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体光素子。
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月26日(2018.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋込部で両側が挟まれ、第１端部と第２端部とを有する光導波路と、
前記光導波路の第１端部に接続され、少なくとも出力側の端面が前記埋込部と接する光合波器と、
前記埋込部の中に設けられた凹部からなる反射溝と、を含み、
前記光合波器から出た光が前記光導波路を通って前記第２端部から出射する半導体光素子であって、
前記反射溝のすべての側面は、前記光導波路に対して平行ではない側面であり、
前記反射溝の側面は、前記光合波器の前記出力側の端部から出た迷光を前記光導波路から遠ざかるように反射する側面を有し、
前記反射溝の側面は、前記迷光が前記反射溝と前記光導波路との間を伝搬する距離を抑制し、前記反射溝と前記光導波路との間を伝搬する前記迷光が回折現象により広がる形状を有することを特徴とする半導体光素子。
【請求項２】
前記光導波路の片側の前記埋込部に、複数の前記反射溝が設けられたことを特徴とする
請求項１に記載の半導体光素子。
【請求項３】
前記反射溝は、前記光導波路の両側に、前記光導波路を挟んで対称となるように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光素子。
【請求項４】
前記光導波路は、コア層と、前記コア層を挟むクラッド層との積層構造を有し、前記反射溝の凹部の深さは、前記コア層より深いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記反射溝の開口部の形状は、三角形、矩形、またはそれ以外の多角形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項６】
さらに、前記光導波路の、前記反射溝より第２端部側に配置され、前記埋込部の中に設けられた凹部からなる掘込溝を含み、
前記掘込溝は、前記光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、前記光導波路に入らないように反射することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項７】
前記掘込溝は、前記光導波路の両側に、前記光導波路を挟んで対称となるように設けられたことを特徴とする請求項６に記載の半導体光素子。
【請求項８】
前記光導波路は、コア層と、前記コア層を挟むクラッド層との積層構造を有し、前記掘込溝の凹部の深さは、前記コア層より深いことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体光素子。
【請求項９】
前記掘込溝の開口部の形状は、三角形、矩形、またはそれ以外の多角形であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の半導体光素子。
【請求項１０】
前記反射溝および／または前記掘込溝の凹部の側壁が、金属層により覆われていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、
埋込部で両側が挟まれ、第１端部と第２端部とを有する光導波路と、
光導波路の第１端部に接続され、少なくとも出力側の端面が埋込部と接する光合波器と、
埋込部の中に設けられた凹部からなり、光合波器の出力側の端部から出た光の少なくとも一部を、光導波路から遠ざかる方向に反射する反射溝と、を含み、
光合波器から出た光が光導波路を通って第２端部から出射する半導体光素子であって、
反射溝のすべての側面は、光導波路に対して平行ではない側面であり、
前記反射溝の側面は、前記光合波器の前記出力側の端部から出た迷光を前記光導波路から遠ざかるように反射する側面を有し、
前記反射溝の側面は、前記迷光が前記反射溝と前記光導波路との間を伝搬する距離を抑制し、前記反射溝と前記光導波路との間を伝搬する前記迷光が回折現象により広がる形状を有することを特徴とする半導体光素子である。
【国際調査報告】
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