(57)【要約】【課題】  半導体光素子に関し、特に極めて簡易な作製法で実現可能な信頼性の高く、且つ低しきい値電流で高温動作に優れたリッジ導波路型光素子、特に半導体レーザの素子構造及びその作製方法を提供すること。【解決手段】  量子井戸構造を有する光学的活性領域（例えば、レーザ活性領域）の障壁層に不純物を添加して、活性層内のキャリアの横方向拡散を低減するリッジ導波路型光素子（半導体レーザ）を構成する。この変調ドープ多重量子井戸活性層構造を有するリッジ導波路型光素子を用いた光送信モジュールおよび光通信システムに応用する。【効果】  半導体発光素子の素子性能、歩留まりを飛躍的に向上するだけでなく、この素子を適用した光モジュール、光通信システムの高性能化、低コスト化を容易に実現できる。【選択図】  図１
2007288218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の半導体基板上部に第１の導電型のバッファ層、第１の導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、第２の導電型の閉じ込め層及び第２の導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のネガまたはポジ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項２】
ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のネガまたはポジ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項３】
ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のシリコンを添加したネガ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項４】
ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のベリリウムまたはカドミニウムを添加したポジ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項５】
上記クラッド層はリッジ状に形成され、該リッジ状クラッド層両脇へのキャリアの拡散長が２５℃で１μm以下、８５℃で０.３μm以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項６】
上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（１１１）Ａ結晶面であることを特徴とする請求項５に記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項７】
上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（０１−１）結晶面であることを特徴とする請求項５に記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項８】
上記半導体レーザにスポット拡大機能を有する光導波路をモノリシック集積化してなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項９】
上記半導体レーザのリッジ導波路が形成された側の素子表面に実装基板に素子の光軸を位置合わせするための位置決めマーカが形成されていることを特徴とする請求項１乃至８に記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体レーザを、光導波路または光ファイバが設けられた実装基板上にジャンクションダウン実装されてなることを特徴とした光送信モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の送受信モジュールを用いたことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体光素子に係り、特に光通信用モジュール、光通信システム、光ネットワークに用いる好適な半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
III-V族化合物半導体であるGaAsやInPを用いた半導体レーザは光情報処理、光通信分野での基本部品となっており、さらなる高性能化、低コスト化が進められている。一般的に用いられている狭ストライプ型の半導体レーザの横構造に着目すると、レーザ埋め込みヘテロ（BH）構造を必要としないリッジ導波路（以下、RWGと記す）構造の半導体レーザは(a)レーザ結晶を導波路加工するのみの簡易構造を有する、(b)温度変化による特性変動が少ない、(c)高信頼であるなどの特徴から低コスト光通信用途の長波長帯光源として魅力的である。しかし現状のRWG構造の半導体レーザでは同じ活性層を持つBH構造の素子と比較すると室温でのしきい値電流が３乃至５割程度高いという問題がある。RWG型レーザのしきい値電流がBH型に比べ高い本質的な理由は、RWG素子には横方向の拡散無効電流が存在するためである。一般にRWGレーザでは活性層がストライプ状に加工されるBH型と異なり活性層がジャンクション平面内に繋がっている。このため、リッジ部に注入された電流の一部はリッジ両脇部に漏れ広がる。電流が漏れ広がった領域には導波光は殆ど分布していないため、この部分で生じた光学利得は導波光のモード利得には寄与しない。この影響でRWGレーザのしきい値電流の約４割程度もの成分が無効電流で占められている。
【０００３】
このような理由で、RWG型半導体レーザは構造及び作製の簡易性で大きな長所を有するものの、光通信用途の長波長帯光源として広く用いられている状況下にはないのが現状である。したがって、一部RWG構造は実用化されているものの、今までのところ光通信用途の長波長帯光源としてはBH型が主流である。
【０００４】
一方、量子井戸レーザの特性を改善する手法として、量子井戸層や障壁層に意図的に不純物を添加しバンド構造を変化させる手法がある。特に、障壁層のみに不純物を添加する変調ドープ量子井戸構造は基本的に量子井戸層での不純物準位での発光がないため有効である。しかし、実際変調ドープ量子井戸構造を作製する場合、数nmオーダーの井戸層、障壁層間で不純物の拡散移動が生じる。特にポジ型不純物である亜鉛、ネガ型純物であるセレンは共に良く用いられている代表的な元素であるが、成長中高温時の不純物の拡散移動が生じやすいため、障壁層に添加した不純物が量子井戸層に移動し、この結果本来の変調ドープ量子井戸構造の効果が十分に引き出されない問題がある。
【０００５】
尚、上述した前者のRWG型半導体レーザは、例えばIEEE LEOS'95 8th Annual meeting SLC6.1, 1995に開示されている。また、後者の変調ドープ量子井戸構造の半導体レーザは、Japan J. Appl. Phys., vol.29, pp.81-94, 1990や、特開昭62−249496号公報に開示されている。
【非特許文献１】IEEE LEOS'95 8th Annual meeting SLC6.1, 1995
【非特許文献２】Japan J. Appl. Phys., vol.29, pp.81-94, 1990
【特許文献１】特開昭62−249496号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は横方向の拡散電流を容易な手法で低減することにより低しきい値電流で動作可能なRWG型半導体レーザを実現することにある。更なる目的は、この低しきい値RWG型レーザを用いた光モジュールおよびこれを用いた低コストで実現可能な光通信システムおよびその簡易な実現手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明者らは、レーザ活性層に不純物を添加することにより、活性層内のキャリアの横方向拡散を低減する半導体レーザの素子構造およびその好的な作製方法を考案した。また、この横方向拡散を低減する好適な変調ドープ多重量子井戸活性層構造を考案した。さらに、これを用いた光送信モジュールおよび光通信システムを考案した。  
本発明の基本的な特徴の一つは、量子井戸層をこれより禁制帯幅の大きい障壁層で挟んだ所謂量子井戸構造を有する光学的活性領域（便宜上、活性領域と記す：例えば、発光領域）と当該活性領域上又は上部に形成され、当該活性領域に光を閉じ込め（活性領域より小さい屈折率を有し）、当該活性領域にキャリアを供給し、或いは当該活性領域における光の導波を律する領域（便宜上、第１の領域と記す：例えば、クラッド層）とで構成される半導体光素子において、上記第１の領域を活性領域に対しリッジ（Ridge）状、即ち突起状に構成し（部分的でも全部でも構わない）、且つ上記量子井戸層を人為的に不純物を導入せず、且つ上記障壁層に不純物を導入して構成するところにある。
【０００８】
具体的な構成の一例は、第１の導電型の半導体基板上部に第１の導電型のバッファ層、第１の導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、第２の導電型の閉じ込め層及び第２の導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下の、所謂アンドープ状態とし、且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のネガまたはポジ導電型の半導体層（不純物ドープ状態）としたリッジ導波路型構造の半導体レーザにある。リッジ導波路型構造とは、上述のように第１領域にリッジ状の部分を設けたことを特徴とする半導体光素子の構造を指す。
【０００９】
具体的な構成の限定された一例は、ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のネガまたはポジ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザにある。
【００１０】
具体的な構成の限定された別の例は、ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のシリコン（Ｓｉ元素）を添加したネガ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザにある。
【００１１】
具体的な構成の限定された別の例は、ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のベリリウム（Ｂｅ元素）またはカドミニウム（Ｃｄ元素）を添加したポジ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザにある。
【００１２】
いずれの具体例においても、量子井戸層は人為的にアンドープとされるため、真性キャリア濃度は、１×１０17cm-3未満とするのが望ましい。また、リッジ状に形成された上記クラッド層の両脇へのキャリアの拡散長は、２５℃で１μm以下、８５℃で０.３μm以下とするとよい。さらに、上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（１１１）Ａ結晶面、又は（０１−１）結晶面とするとよい。
【００１３】
上述の各態様の半導体レーザ（リッジ導波路型構造の半導体レーザ）においては、スポット拡大機能を有する光導波路をモノリシック集積化するとよく、またリッジ導波路が形成された側の素子表面に実装基板に素子の光軸を位置合わせするための位置決めマーカを形成してもよい。
【００１４】
以上に記した本発明の半導体レーザは、光導波路または光ファイバが設けられた実装基板上にジャンクションダウン実装して光送信モジュールを構成し、またはこの送受信モジュールを光通信システムに応用することにより、光通信システムの機能を向上させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る半導体発光素子よれば、信頼性の高く、且つ高温動作に優れたリッジ導波路型光素子、特に半導体レーザを容易な手法で実現できる。本発明を用いれば、素子性能、歩留まりが飛躍的に向上するだけでなく、この素子を適用した光モジュールの高性能化、低コスト化、光通信システムの低コスト化を容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましき実施の形態を実施例１乃至７及び図１〜図７に開示した具体例を以て説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
図１は本発明を用いて波長１.３μｍ帯の半導体レーザを作製した例である。
図１に示すように、ｎ型（１００）ＩｎＰ半導体基板１０１上に有機金属気相成長法によりｎ型ＩｎＰバッファ層１.０μｍ１０２、
５周期の多重量子井戸層（６.０ｎｍ厚の１％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.４５μｍ）井戸層１０３と１０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.０５μｍ）障壁層１０４からなる）をｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側ガイド層（組成波長１.０５μｍ、厚さ０.１μｍ）とＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層（組成波長１.０５μｍ、厚さ０.０５μｍ）とで挟んでなる歪多重量子井戸活性層１０５（各光ガイド層は図示せず）、ｐ型ＩｎＰクラッド層１.７μｍ１０６、高濃度ｐ型ＩｎＧａＡｓキャップ層０.２μｍ１０７を順次形成する。この際、障壁層１０４はキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3のシリコンを添加しn型とした変調ドープ構造とした。多重量子井戸活性層１０３の発光波長は約１.３０μｍである。
【００１８】
次に活性層横幅約２μｍのリッジ導波路型レーザ構造および活性層横幅６０μｍのブロードエリアレーザに加工形成した後、酸化シリコン膜１０８、平坦化ポリイミド膜１０９、上部電極１１０、下部電極１１１を形成する。劈開工程により素子長３００μｍの素子に切り出した後、素子の両端面には反射率約５０％、９０％の高反射膜１１２、１１３を形成する。比較のため、障壁層の添加元素をキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3のセレンとしたn型変調ドープ構造の素子障壁層がアンドープの素子を作製した。
【００１９】
作製した活性層幅２μｍのシリコン変調ドープ構造の素子は室温、連続条件においてしきい値電流５mA、発振効率０.４５W/Aを示した。また、85℃の高温においてもしきい値電流は１３mA、発振効率０.３５W/Aと良好な発振特性を得た。一方、セレン変調ドープ構造および障壁層がアンドープの素子の発振しきい値は室温、85℃でそれぞれ８mA、１８mA、１０mA、２２mAであった。また、素子長３００μｍのアンコート素子の室温でのしきい値電流密度はシリコン変調ドープ素子、セレン変調ドープ素子、アンドープ素子でそれぞれ800kA/cm2、920kA/cm2、1050kA/cm2でありシリコン変調ドープ素子ではアンドープ素子に比べ24%のしきい値低減が見られた。
【００２０】
このように発振しきい値が低減された理由は以下のように説明される。一般にn型の変調ドープ構造多重量子井戸構造では活性媒質が利得を出し始めるキャリア密度がアンドープ構造に比べ低いためしきい値電流密度が低減する。シリコン変調ドープ素子の低減率がセレン変調ドープ素子に比べ大きいのはセレン変調ドープ構造では結晶成長時にセレン元素が障壁層から移動してしまい、理想的な変調ドープ構造ができていないためである。一方、活性層幅２μｍの素子でのシリコン変調ドープ構造によるアンドープ構造に対するしきい値低減率は25、85℃において各々50％、41％でありしきい値電流密度の低減率を上回っている。これは、リッジn型変調ドープにおいてリッジ両脇への拡散電流が低減されているためである。これはn型変調ドープ構造においてキャリアの移動度、キャリア寿命が低減されるため、活性層内での横方向電流広がりが低減することから説明される。しきい値電流の活性層幅依存性の評価から、室温でのキャリアの拡散長を推定した結果、キャリアの拡散長は変調ドープ素子、アンドープ素子でそれぞれ0.8μｍ、1.1μｍであることがわかった。
【００２１】
尚、本構造は1.3μｍ帯のみならず1.55μｍ帯の半導体レーザや分布帰還型半導体レーザにも適用可能であることを付記する。
【００２２】
＜実施例２＞
図２に示すように、ｎ型（１００）ＩｎＰ半導体基板２０１上に公知の手法により平坦な部分での層構造が０.３μｍ厚ｎ型ＩｎＰバッファ層２０２、６.０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.４９μｍ）井戸層２０３と１０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.０５μｍ）障壁層２０４からなる７周期の多重量子井戸構造を０.１μｍ厚ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.０５μｍ）下側光ガイド層及び０.１μｍ厚ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.０５μｍ）上側光ガイド層で挟んでなる多重量子井戸活性層２０５（両光ガイド層は図示せず）を逐次形成し、多重量子井戸活性層を構成する各層厚を平坦な部分での厚さの１／３〜１／４迄減少させて膜厚テーパ導波路を作製する。このテーパ導波路の実現には有機金属気相成長法での選択成長法またはシャドーマスク成長法を用いた。この際、障壁層２０４はキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3のシリコンを添加しn型とした変調ドープ構造とした。多重量子井戸活性層１０３の発光波長は約１.３０μｍである。次に、基板全面に（上述の多重量子井戸活性層を覆うように）３.５μｍ厚ｐ−ＩｎＰクラッド層２０６、ｐ型ＩｎＧａＡｓキャップ層０.２μｍ２０７を順次形成した。
【００２３】
次に通常のフォトリソグラフィーとエッチングによりキャップ層２０５をフレアストライプ状に加工する、ストライプ方向は［０１１］とする。続いて、臭化水素酸と燐酸の混合水溶液によるウェットエッチングを用いて、図２Ｂに示すような（１１１）Ａ面を側壁にもつ逆メサ断面形状のリッジ導波路を形成する。この結果、リッジ導波路の横幅はフレア部先端で８μｍ、後端で２μｍである。
【００２４】
続いて熱ＣＶＤ法により基板全面に厚さ０．５μｍのシリコン酸化膜２０８を形成した。この後、フォトレジストマスクをマスク材として一様膜厚である導波路領域と膜厚テーパ領域に約５０μｍ程度を除く領域に、イオン打込法によりプロトンをクラッド層中に打ち込みプロトン打込領域２０９を形成する。この際、ドーズ量は1×１０-14ｃｍ-2であり打込深さ約３μｍまでプロトンが均一に分布するようにイオン加速エネルギーを多段階に分けた。
【００２５】
続いて、フォトレジストマスクを除去した後、エッチバック法、フォトリソグラフィー、エッチングを用いてプロトンが打込まれていないリッジ導波路上部のシリコン酸化膜２０８を除去する。次に、上部電極２１０を斜め蒸着法を用いて、リッジの側壁にも電極が形成されるように形成する。電極窓はプロトンが打込まれていない部分のみに形成した。下部電極２１１形成の後、劈開工程により共振器長６００μｍの素子に切り出した。前端面には反射率４７％の高反射膜２１２、後端面には反射率９０％の高反射膜２１３を公知の手法により形成した。図２は完成素子の構造である。
【００２６】
素子は室温、連続条件において発振波長は１.３μｍ、室温において発振しきい値５〜７ｍＡ、発振効率０.４０Ｗ／Ａと良好な発振特性を示した。また、８５℃の高温条件においてもしきい値は１５〜１８ｍＡ、発振効率は０.２７Ｗ／Ａ程度と良好であった。素子の光出射角は水平、垂直方向でそれぞれ１１°、１２°であった。コア径１０μｍの光ファイバと距離２０μｍで直接結合させた場合、結合効率は最大２dBであった。また、素子の長期信頼性を８５℃の高温条件下で評価したところ１０万時間以上の推定寿命を示した。
【００２７】
＜実施例３＞
図３は実施の形態１の半導体レーザ３０１をヒートシンク３０２上に実装した後、光学レンズ３０３、後端面光出力モニタ用のフォトダイオード３０４と光ファイバ３０５とを一体化したモジュールの構造図である。室温、連続条件においてしきい値電流５mA、発振効率０.２０W/Aであった。また、簡易な作製を反映して、85℃の高温においてもしきい値電流１３mA、発振効率０.１３W/Aと良好な発振特性を得た。
【００２８】
＜実施例４＞
図４は実施例１、２の半導体レーザを光ファイバが装着されたシリコン基板上に実装して光モジュールを作製した例である。図において、（１００）シリコン基板４０１の一部分に形成されたＶ型溝４０２に光ファイバ４０３を固定し、ファイバ端面部に実施例１または実施例２の波長１.３μｍの半導体レーザ４０４およびレーザの光出力モニタ用の導波路型受光素子４０５をジャンクダウン実装する。レーザ、光ファイバ間およびレーザ、受光素子間の光軸位置合わせにはシリコン基板４０１、半導体レーザ４０４、受光素子４０５に各々設けられた位置決め用のマーカを用いた。
【００２９】
素子は室温、連続条件において発振波長は１.３μｍ、発振しきい値６ｍＡ前後、ファイバ結合効率は実施の形態２の半導体レ−ザでは狭窄化されたビーム形状を反映して約５０％と良好な結合特性を示した。また、８５℃の高温条件においてもしきい値は１５ｍＡ前後、動作電流６０ｍＡでファイバ端光出力２ｍＷを得た。また、素子の長期信頼性を１０ｍＷ、８５℃、８５％の高温高湿条件下で評価したところ１０万時間以上の推定寿命を示した。
【００３０】
＜実施例５＞
図５は実施例２の半導体レーザを光導波路が形成されたシリコン基板上に実装した、光モジュールを作製した例である。図において、（１００）シリコン基板５０１上部に形成された光導波路５０２に光ファイバ５０３を固定し、光導波路端面部に実施の形態２の半導体レーザ５０４、光出力モニタ用の導波路型受光素子５０５および受信用の導波路型受光素子５０６をジャンクションダウン実装（電極２１０をシリコン基板５０１上面に接するように実装）する。レーザ、光ファイバ間およびレーザ、受光素子間の光軸位置合わせにはシリコン基板５０１、半導体レーザ５０４、受光素子５０５、５０６、に各々設けられた位置決め用のマーカを用いた。
【００３１】
素子は室温、連続条件において発振波長は１.３μｍ、発振しきい値５〜６ｍＡ、ファイバ結合効率は狭窄化されたビーム形状を反映して約５０％と良好な結合特性を示した。また、８５℃の高温条件においてもしきい値は１５〜１７ｍＡ、動作電流６０ｍＡでファイバ端光出力４ｍＷを得た。。また、素子の長期信頼性を１０ｍＷ、８５℃、８５％の高温高湿条件下で評価したところ１０万時間以上の推定寿命を示した。
【００３２】
＜実施例６＞
図６は実施例４の光モジュールを用いたアクセス系光通信システムである。送受信モジュール６０１は光モジュール６０２と駆動段６０３、受信増幅段６０４とを有する。送受光信号は２本のファイバ６０５で各々伝送された後復調され、電気分割段６０６にて１０以上の電気信号に分岐されるためシステムコストの大幅な削減が実現できる。これは、高温時も少ない動作電流で動作する高性能光素子及びそのモジュールに基づいている。
【００３３】
＜実施例７＞
図７は実施例５の光モジュールを用いたアクセス系光通信システムである。送受信モジュール７０１は光モジュール７０２と駆動段７０３、受信増幅段７０４とを有する。光信号はファイバ７０５で伝送される途中、１６以上に分岐されるためシステムコストの大幅な削減が実現できる。これは、高い光出力を少ない動作電流で実現する高性能光素子及びそのモジュールに基づいている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１…ｎ型（１００）ＩｎＰ半導体基板、１０２…ｎ型ＩｎＰバッファ層、１０３…井戸層、１０４…障壁層、１０５…変調ドープ構造歪多重量子井戸構造、１０６…ｐ−ＩｎＰクラッド層、１０７…ｐ型ＩｎＧａＡｓキャップ層、１０８…シリコン酸化膜、１０９…平坦化ポリイミド膜、１１０…上部電極、１１１…下部電極、１１２…高反射膜、１１３…高反射膜、２０１…ｎ型（１００）ＩｎＰ半導体基板、２０２…ｎ型ＩｎＰバッファ層、２０３…井戸層、２０４…障壁層、２０５…テーパ多重量子井戸構造、２０６…ｐ−ＩｎＰクラッド層、２０７…ｐ型ＩｎＧａＡｓキャップ層、２０８…シリコン酸化膜、２０９…プロトン打込領域、２１０…上部電極、２１１…下部電極、２１２…高反射膜、２１３…高反射膜、３０１…半導体レーザ、３０２…ヒートシンク、３０３…光学レンズ、３０４…フォトダイオード、３０５…光ファイバ、４０１…（１００）シリコン基板、４０２…Ｖ型溝、４０３…光ファイバ、４０４…半導体レーザ、４０５…導波路型受光素子、
５０１…（１００）シリコン基板、５０２…光導波路、５０３…光ファイバ、５０４…半導体レーザ、５０５…導波路型受光素子、５０６…導波路型受光素子、６０１…送受信モジュール、６０２…光モジュール、６０３…駆動段、６０４…受信増幅段、６０５…光ファイバ、６０６…電気分割段、７０１…送受信モジュール、７０２…光モジュール、７０３…駆動段、７０４…受信増幅段、７０５…光ファイバ。
【図１】
2007288218.tif 000003
【図２】
2007288218.tif 000004
【図３】
2007288218.tif 000005
【図４】
2007288218.tif 000006
【図５】
2007288218.tif 000007
【図６】
2007288218.tif 000008
【図７】
2007288218.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月11日(2007.7.11)
【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】
ネガ導電型の半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０17cm-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０17cm-3以上のネガ導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項２】
前記ネガ導電型の半導体層はシリコンを添加したものであることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項３】
上記クラッド層はリッジ状に形成され、該リッジ状クラッド層両脇へのキャリアの拡散長が２５℃で１μm以下、８５℃で０.３μm以下であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項４】
上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（１１１）Ａ結晶面であることを特徴とする請求項３に記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項５】
上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（０１−１）結晶面であることを特徴とする請求項３に記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項６】
上記半導体レーザにスポット拡大機能を有する光導波路をモノリシック集積化してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項７】
上記半導体レーザのリッジ導波路が形成された側の素子表面に実装基板に素子の光軸を位置合わせするための位置決めマーカが形成されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体レーザを、光導波路または光ファイバが設けられた実装基板上にジャンクションダウン実装されてなることを特徴とした光送信モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の送受信モジュールを用いたことを特徴とする光通信システム。