(57)【要約】【課題】  分布帰還型半導体レーザにおいて、光アイソレータを用いることなく、素子内部への戻り光の量を低減させる。【解決手段】  分布帰還型半導体レーザ（DFB-LD）において、レーザ光が放出される前端面２の反射率を１０〜３０％の範囲とする。また、InGaAsP活性層１の前端面２側の端部が、前端面２の垂線と斜めに交差した構造とする。  上記構造とすることにより、戻り光がDFB-LDの内部に入射する割合を、1/10〜1/30に低減させることができる。これにより、光アイソレータを用いることなく、戻り光の影響が小さいDFB-LDを得ることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が進行する光導波路と、
前記光導波路に沿って設けられた回折格子と、
前記光導波路の一方の端部と交差し、前記光導波路からレーザ光を放出する前端面と、
前記光導波路の他方の端部と交差し、前記光導波路のレーザ光を反射する後端面とを備え、
前記前端面の反射率が１０〜３０％であり、前記光導波路の一方の端部の接線と、前記前端面の垂線とのなす角度が７〜１３°の範囲であることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
【請求項２】
前記後端面の反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
【請求項３】
前記回折格子に、配列の位相をシフトさせた領域を設け、前記後端面の反射率が１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
【請求項４】
前記後端面の反射率が１０〜３０％であり、前記光導波路の他方の端部の接線と、前記後端面の垂線とのなす角度が７〜１３°の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザに関し、特に、光通信用の光源として用いられる分布帰還型半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分布帰還型半導体レーザ（以下、「DFB-LD」という）は、光通信用の光源として用いられている。DFB-LDの内部には光導波路が設けられ、そこでレーザ光が発生する。レーザ光は光導波路を進行し、光導波路の端部に設けられた前端面から外部に放出される。このレーザ光はレンズにより集光され、光ファイバにより伝送される。このとき、光ファイバの端部においてレーザ光が反射すると、その一部はDFB-LDの内部に戻ってくる。これは、戻り光と呼ばれている。
戻り光によりDFB-LDの内部の電界が乱されると、発振が不安定となりやすい。このため、DFB-LDと光ファイバとの間に光アイソレータを設け、戻り光の量を抑制していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７９３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のDFB-LDでは、戻り光の量を抑制するため、DFB-LDと光ファイバとの端部との間に光アイソレータを設ける必要があった。そうすると、部品点数が増え、コスト増加を招く。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、光アイソレータを設けることなく、戻り光の量を低減できる分布帰還型半導体レーザを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る半導体レーザは、レーザ光が進行する光導波路と、前記光導波路に沿って設けられた回折格子と、前記光導波路の一方の端部と交差し、前記光導波路からレーザ光を放出する前端面と、前記光導波路の他方の端部と交差し、前記光導波路のレーザ光を反射する後端面とを備え、前記前端面の反射率が１０〜３０％であり、前記光導波路の一方の端部の接線と、前記前端面の垂線とのなす角度が７〜１３°の範囲であることを特徴とする。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光アイソレータを用いることなく、戻り光の量を低減できる分布帰還型半導体レーザを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。
【０００８】
実施の形態１．
本実施の形態に係る分布帰還型レーザーダイオード（Distributed Feedback Laser Diode;以下、「DFB-LD」という）の外観図を図１（ａ）に示す。このDFB-LDは、InGaAsP活性層１を有している（この図では、DFB-LDの素子のうち、InGaAsP活性層１のみを示している）。InGaAsP活性層１は、DFB-LDの長手方向に沿って、DFB-LDの内部に設けられている。InGaAsP活性層１で、発振によりレーザ光が生成される。さらに、InGaAsP活性層１をレーザ光が進行する。すなわち、InGaAsP活性層１は、このDFB-LDの光導波路となっている。
【０００９】
InGaAsP活性層１の一方の端部は前端面２と斜めに交差し、他方の端部は後端面３と垂直に交差している。前端面２は、InGaAsP活性層１で生成されたレーザ光を放出する面である。これは、素子外部から見た場合の反射率が、１０〜３０％の範囲となる低反射膜である。この膜は、例えば、DFB-LDの発振波長（λ）の1/4の光学厚みを有するアルミナなどの金属酸化膜であり、蒸着やスパッタなどにより形成されたものである。後端面３は、DFB-LDの内部でレーザ光を反射する面であり、前端面２と対向する位置に設けられている。これは、反射率が８０％以上の高反射膜である。
InGaAsP活性層１で生成されたレーザ光は、前端面２から放出され、光ファイバ（図示しない）の端部に集光される。
【００１０】
図１（ａ）のＢ方向から見た平面透視図を、図１（ｂ）に示す。このDFB-LDの素子は、p-InP基板４を用いて、前端面２と後端面３との間に形成されている。p-InP基板４の上に、ｐ-InPバッファ層５が積層されている。その上に、InGaAsP活性層１が設けられている。InGaAsP活性層１の上に、ｎ-InP光ガイド層６が積層されている。その上に、ｎ-InGaAsP回折格子７が所定の周期で形成されている。これを覆うようにｎ-InP埋込層８が形成され、その上にｎ-InPコンタクト層９、Ti/Au電極１０が積層されている。その上に、Auメッキ層１１が形成されている。p-InP基板４の裏面には、Ti/Au電極１２が設けられている。その裏面には、Auメッキ層１３が形成されている。
【００１１】
図１（ａ）に示したＣ−Ｃ’方向の断面図を図１（ｃ）に示す。InGaAsP活性層１、n-InP光ガイド層６、ｎ-InGaAsP回折格子７、ｎ-InP埋込層８からなる積層膜の両側に、ｐ-InPブロック層１４、ｎ-InPブロック層１５、ｐ-InPブロック層１６が設けられている。また、ｎ-InPコンタクト層９の上の両端部で、ｎ-InPコンタクト層９とTi/Au電極１０との間に、所定幅のSiO2絶縁膜１７が設けられている。
【００１２】
図１（ａ）のＤ−Ｄ’方向の断面を上面から見た図を、図２に示す。InGaAsP活性層１の左端部は、前端面２と斜めに交差している。つまり、前端面２と斜めに交差する光導波路を設けた構造となっている。
上記構造とすることにより、DFB-LDの素子内部から見た前端面２での反射率を下げることができる。このとき、InGaAsP活性層１の前端面２側の端部の接線と、前端面２の垂線とのなす角度θ１を７°以上の角度、例えば７°〜１３°程度とすることが好適である。これにより、InGaAsP活性層１の前端部２側の端部が前端面２と斜めに交差しない場合と比較して、素子内部から見た場合の反射率を１/１０程度に低減させることができる。
【００１３】
また、前述したように、後端面３は、反射率が８０％以上の高反射膜とした。これにより、後端面３から放出されるレーザ光の損失を小さく抑えることができる。
さらに、前述したように、前端面２を素子外部から見た場合の反射率が、１０〜３０％の範囲となるようにした。これにより、従来のDFB-LD（前端面の反射率が１％以下）と比較して、戻り光がDFB-LDの内部に入射する割合を低減させることができる。
【００１４】
上記構造とすることにより、従来のDFB-LD（前端面の反射率が１％以下）と比較して、戻り光がDFB-LDの内部に入射する割合を、1/10〜1/30に低減させることができる。これは、前端面２と光ファイバの先端部との間に、１０〜１５dbの光アイソレータを挿入した場合と同等の効果である。
即ち、上記構造とすることにより、光アイソレータを用いることなく、戻り光の影響が小さいDFB-LDを得ることができる。これにより、光通信用光源の低コスト化を図ることができる。
【００１５】
実施の形態２．
本実施の形態に係るDFB-LDの断面構造を図３に示す。ここでは、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
実施の形態１に示したｎ-InGaAsP回折格子７（図１（ｂ）参照）は、周期的に配列されている。これに対して、本実施の形態では図３に示すように、ｎ-InGaAsP回折格子７の位相をシフトさせた領域（以下、「位相シフト領域」という）１８を設けた構造とする。例えば、位相シフト領域１８において、DFB-LDの発振波長（λ）の1/4だけシフトさせた構造とする。さらに、後端面３の反射率は、１０％以下とする。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、図示および説明を省略する。
【００１６】
上記構造とすることにより、実施の形態１で示した効果（戻り光を低減する効果）に加えて、単一軸モードの発振歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
実施の形態３．
本実施の形態に係るDFB−LDの断面構造を図４に示す。ここでは、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
実施の形態１に示したInGaAsP活性層１の後端面３側の端部（図１（ｂ）参照）は、後端面３と垂直に交差した構造とした。これに対して、本実施の形態では図４に示すように、InGaAsP活性層１の後端面３側の端部が、後端面３と斜めに交差した構造とする。つまり、InGaAsP活性層１の前端面２側の端部が前端面２と斜めに交差し、且つ、後端面３側の端部が後端面３と斜めに交差した構造とする。さらに、後端面３を素子外部から見た場合の反射率を、１０〜３０％の範囲となるようにする。
【００１８】
上記構造とすることにより、DFB-LDの素子内部から見た後端面３での反射率を下げることができる。このとき、InGaAsP活性層１の後端面３側の端部の接線と、後端面３の垂線とのなす角度θ２を７°以上の角度、例えば７°〜１３°程度とすることが好適である。これにより、InGaAsP活性層１が後端面３と斜めに交差しない場合と比較して、素子内部から見た場合の反射率を低減させることができる。
これにより、実施の形態１で示した効果（戻り光を低減する効果）に加えて、単一軸モードの発振歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１に係る分布帰還型レーザーダイオードを示す図。
【図２】実施の形態１に係る分布帰還型レーザーダイオードを示す図。
【図３】実施の形態２に係る分布帰還型レーザーダイオードを示す図。
【図４】実施の形態３に係る分布帰還型レーザーダイオードを示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１  InGaAsP活性層、２  前端面、３  後端面、４  p-InP基板、５  ｐ-InPバッファ層、６  ｎ-InP光ガイド層、７  ｎ-InGaAsP回折格子、８  ｎ-InP埋込層、９  ｎ-InPコンタクト層、１０  Ti/Au電極、１１  Auメッキ層、１２  Ti/Au電極、１３  Auメッキ層、１４  ｐ-InPブロック層、１５  ｎ-InPブロック層、１６  ｐ-InPブロック層、１７  SiO2絶縁膜、１８  位相シフト領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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