(57)【要約】【課題】  消費電力を抑制しつつ広帯域波長可変を実現することができる半導体レーザおよびレーザ装置を提供する。【解決手段】  半導体レーザは、複数の利得領域と複数の屈折率可変領域とが交互に配置された導波路と、前記導波路に対応して設けられた回折格子を備えた第１反射器と、前記利得領域に電流を注入するための電極と、前記屈折率可変領域の温度を制御するためのヒータと、を備えることを特徴とする。【選択図】  図２
2013033892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の利得領域と複数の屈折率可変領域とが交互に配置された導波路と、
前記導波路に対応して設けられた回折格子を備えた第１反射器と、
前記利得領域に電流を注入するための電極と、
前記屈折率可変領域の温度を制御するためのヒータと、を備えることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記利得領域および前記屈折率可変領域は、互いに異なる材質で構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記屈折率可変領域の放熱領域側の熱抵抗は、前記利得領域の放熱領域側の熱抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記屈折率可変領域の光伝播方向に沿った両側に設けられた空隙を有する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レーザ。
【請求項５】
前記空隙は、前記屈折率可変領域よりも短く設けられていることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記空隙は、前記屈折率可変領域よりも長く設けられていることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記ヒータは、前記屈折率可変領域よりも短く設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに４記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記導波路および前記第１反射器は、半導体基板上に設けられ、
前記半導体基板は、前記半導体基板よりも低い熱伝導率を有する低熱伝導性層を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項９】
前記第１反射器は、前記利得領域と前記屈折率可変領域の両方に対応した位置に設けられたスペース部と前記スペース部に連結された回折格子とを備えたセグメントを複数備え、
前記導波路と前記第１反射器は、ＳＧ−ＤＦＢ領域を構成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
前記各セグメントにおける前記屈折率可変領域の長さの合計は、前記各セグメントにおける前記利得領域の長さの合計の５０％以下であることを特徴とする請求項９記載の半導体レーザ。
【請求項１１】
前記第１反射器に光結合する第２反射器をさらに備え、
前記第２反射器は、回折格子部とスペース部とが連結されたセグメントが複数設けられ、前記複数のセグメントのうち少なくとも２つの光学的長さが異なることを特徴とする請求項９または１０記載の半導体レーザ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体レーザと、
前記半導体レーザを搭載し、前記半導体レーザの温度を一定に制御するための温度制御装置と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザおよびレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長可変の半導体レーザの例として、反射スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子ミラー（ＣＳＧ−ＤＢＲ：Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）および利得スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子活性領域（ＳＧ−ＤＦＢ：Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）を備える半導体レーザ等が提案されている。
【０００３】
この半導体レーザにおいては、部分回折格子ミラーの反射スペクトルおよび部分回折格子活性領域の利得スペクトルの相関関係を制御することによって、バーニア効果を用いた波長選択が行われてレーザ光が出力される。したがって、反射スペクトルと利得スペクトルとの相対的関係を制御することによって、発振波長を制御することができる。半導体レーザの発振波長は、ペルチェ素子などの温度制御装置を用いて調整される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
部分回折格子ミラーの屈折率だけを制御する場合、部分回折格子活性領域の縦モード位置が固定されたままであるため、部分回折格子活性領域のモード波長以外の波長でレーザ発振できない。そこで、温度制御装置を用いて部分回折格子活性領域の縦モード位置を調整することによって、任意の波長発振を実現することが考えられる。しかしながら、温度制御装置を用いて部分回折格子活性領域のモード間隔分の波長変化を実現しようとすると、温度制御装置による温度制御幅が大きくなり消費電力が大きくなってしまう。また、温度制御装置による温度制御の際に、部分回折格子活性領域の利得領域の温度が影響を受けるおそれがある。この場合、広帯域波長可変を実現できないおそれがある。ＤＢＲを持たないＴＤＡ（Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）のみの半導体レーザなどにおいても同様の課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、消費電力を抑制しつつ広帯域波長可変を実現することができる半導体レーザおよびレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体レーザは、複数の利得領域と複数の屈折率可変領域とが交互に配置された導波路と、前記導波路に対応して設けられた回折格子を備えた第１反射器と、前記利得領域に電流を注入するための電極と、前記屈折率可変領域の温度を制御するためのヒータと、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る半導体レーザによれば、消費電力を抑制しつつ広帯域波長可変を実現することができる。
【０００８】
前記利得領域および前記屈折率可変領域は、互いに異なる材質で構成されていてもよい。前記屈折率可変領域の放熱領域側の熱抵抗は、前記利得領域の放熱領域側の熱抵抗よりも高くてもよい。前記屈折率可変領域の光伝播方向に沿った両側に設けられた空隙を有していてもよい。前記空隙は、前記屈折率可変領域よりも短く設けられていてもよい。前記空隙は、前記屈折率可変領域よりも長く設けられていてもよい。前記ヒータは、前記空隙よりも短く設けられていてもよい。前記空隙は半導体より低い熱伝導性をもつ材料で埋め込まれていてもよい。
【０００９】
前記導波路および前記第１反射器は、半導体基板上に設けられ、前記半導体基板は、前記半導体基板よりも低い熱伝導率を有する低熱伝導性層を備えていてもよい。前記第１反射器は、前記利得領域と前記屈折率可変領域の両方に対応した位置に設けられたスペース部と前記スペース部に連結された回折格子とを備えたセグメントを複数備え、前記導波路と前記第１反射器は、ＳＧ−ＤＦＢ領域を構成してもよい。
【００１０】
前記各セグメントにおける前記屈折率可変領域の長さの合計は、前記各セグメントにおける前記利得領域の長さの合計の５０％以下としてもよい。前記第１反射器に光結合する第２反射器をさらに備え、前記第２反射器は、回折格子部とスペース部とが連結されたセグメントが複数設けられ、前記複数のセグメントのうち少なくとも２つの光学的長さが異なっていてもよい。
【００１１】
本発明に係るレーザ装置は、上記半導体レーザと、前記半導体レーザを搭載し、前記半導体レーザの温度を一定に制御する温度制御装置と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係るレーザ装置によれば、消費電力を抑制しつつ広帯域波長可変を実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体レーザおよびレーザ装置によれば、消費電力を抑制しつつ広帯域波長可変を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は比較例１に係る波長可変の半導体レーザの断面図であり、（ｂ）はＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの利得スペクトルおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの反射スペクトルを表し、（ｃ）はＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの平均屈折率を変化させることによって得られる発振波長である。
【図２】（ａ）は実施例１に係る波長可変の半導体レーザの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のα−α線断面図である。
【図３】（ａ）は実施例１に係る波長可変の半導体レーザの平面図であり、（ｂ）は（ａ）において電極を除いた図である。
【図４】（ａ）は図２（ａ）のβ−β線断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のγ−γ線断面図である。
【図５】レーザ装置を示す図である。
【図６】（ａ）は実施例１に係る構成を示す図であり、（ｂ）は比較例２に係る構成を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は比較例１に係る半導体レーザのフィルタである。
【図８】（ａ）および（ｂ）は比較例２に半導体レーザのフィルタとレーザ発振時の活性層利得とを表す図である。
【図９】３次元有限要素法を用いた熱伝導計算結果を示す図である。
【図１０】レーザ装置全体の消費電力の改善効果を示す図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は発振波長帯域を示す図である。
【図１２】（ａ）は実施例２に係る半導体レーザの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のα−α線断面図である。
【図１３】（ａ）は実施例３に係るＴＤＡ−ＤＦＢ型の半導体レーザの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のα−α線断面図である。
【図１４】（ａ）は実施例３に係るＴＤＡ−ＤＦＢ型の半導体レーザの平面図であり、（ｂ）は半導体レーザの上面において電極を除いた図である。
【図１５】（ａ）は図１３（ａ）のβ−β線断面図であり、（ｂ）は図１３（ａ）のγ−γ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（比較例１）
実施例の説明の前に、図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照しつつ、比較例１について説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、比較例１に係る波長可変型の半導体レーザ２００の断面図である。図１（ａ）に示すように、半導体レーザ２００は、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域Ｄ、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域Ｂ、および光吸収領域Ｃをこの順に連結させた構造を有する。
【００１６】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、半導体基板１上において、下クラッド層２、活性層３および上クラッド層６が積層された構造を有する。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの範囲において、上クラッド層６上に、コンタクト層７および電極８が積層されている。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、半導体基板１上において、下クラッド層２、導波路４および上クラッド層６が積層された構造を有する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ上には、複数のヒータ１０が設けられている。本実施例においては、上クラッド層６上に、絶縁層９を介して複数のヒータ１０が設けられている。ヒータ１０には、電源電極１１およびグランド電極１２が設けられている。
【００１７】
光吸収領域Ｃは、半導体基板１上において、下クラッド層２、光吸収層５および上クラッド層６が積層された構造を有する。また、光吸収領域Ｃの範囲において、上クラッド層６上には、コンタクト層１３および電極１４が積層されている。ＳＯＡ領域Ｄは、半導体基板１上において、下クラッド層２、光増幅層１９および上クラッド層６が積層された構造を有する。また、ＳＯＡ領域Ｄの範囲において、上クラッド層６上に、コンタクト層２０および電極２１が積層されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ、光吸収領域ＣおよびＳＯＡ領域Ｄは、共通の半導体基板１上に一体的に形成されている。活性層３、導波路４、光吸収層５、および光増幅層１９は、互いに光結合している。ＳＯＡ領域Ｄ側の端面には、ＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜１６が形成されている。光吸収領域Ｃ側の端面には、ＨＲ（Ｈｉｇｈ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜１７が形成されている。半導体基板１の裏面には、裏面電極１５が形成されている。裏面電極１５は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ、光吸収領域ＣおよびＳＯＡ領域Ｄにまたがって形成されている。
【００１８】
ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの下クラッド層２には、回折格子部（コルゲーション）１８が形成されている。このＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、複数のセグメントにより構成される。ここでセグメントとは、回折格子部１８が設けられている領域と、両端が回折格子部１８によって挟まれたスペース部とが連結された部分を指す。複数のセグメントが連結されることによって、反射器が構成される。回折格子部１８は、下クラッド層２とは異なる屈折率の材料で構成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおける各セグメントの光学的長さは同一に設計されている。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおけるセグメントのうち少なくとも２つの光学的長さは、異なっている。すなわち、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、複数の部分回折格子周期を有する。
【００１９】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、波長軸に周期的なピークを持つ利得スペクトルを生成する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、波長軸に周期的なピークを持つ反射スペクトルを生成する。特に、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、複数の部分回折格子周期を有するため、ピーク包絡線に所定形状が現れ、ピーク強度に波長依存性が現れる。図１（ｂ）は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの利得スペクトルおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの反射スペクトルを表す。
【００２０】
半導体レーザ２００では、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの利得ピークとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの反射ピークとが一致する波長で最も低いしきい値利得が得られる。そのため、半導体レーザ２００は、当該波長で発振する。図１（ｂ）に示すように、利得スペクトルおよび反射スペクトルは互いの周期が僅かに異なるように設計されている。そこで、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの屈折率を僅かに変えることで、いわゆるバーニア効果を利用して広帯域波長可変が行われる。
【００２１】
図１（ｃ）は、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの平均屈折率を変化させることによって得られる発振波長である。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの屈折率操作のみではＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの縦モード位置が固定されたままなので、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａのモード波長以外の波長でレーザ発振できない。したがって、図１（ｃ）に示すように、発振波長は離散的になる。そこで、ペルチェ素子などの温度制御装置を用いて波長可変半導体レーザ２００の温度を制御し、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの縦モード位置を微調整することによって、任意の発振波長を実現することが考えられる。半導体レーザ２００の温度変化範囲は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａのモード間隔分に相当する。例えば、モード間隔を２．５ｍｍに設計した場合、波長可変温度効率が０．１ｎｍ／Ｋ程度であれば、２５度程度の温度変化を要することになる。
【００２２】
この場合、以下の２つの問題が生じる。第１の問題は、消費電力の低減が困難となる点である。ＤＷＤＭ光通信（例えば５０ＧＨｚ間隔）に用いられる半導体レーザに許容されるバンド幅は狭いため、ペルチェ素子などを用いて半導体レーザの素子温度を制御する必要がある。一般的に、ペルチェ素子の消費電力は冷却時に大きくなるため、ペルチェ素子上の負荷が同じ場合、できるだけ素子温度を高くした方がパッケージ全体の消費電力を抑えることができる。素子温度を変える必要がある比較例１の場合、例えば３０℃などの低温駆動が要求される場合が生じるため、パッケージ全体の消費電力が下がりにくい。
【００２３】
第２の問題は、広い波長可変帯域を得ることが難しい点である。後述するように、単一共振器構造のレーザでは、波長依存性の小さな活性層利得が求められる。素子温度を変えると活性層温度も変わり、利得帯域が変化してしまうため、必要とする温度制御範囲全てで平坦性の良好な利得を得るのは難しい。
【００２４】
以上の２つの理由から、低消費電力かつ広帯域波長可変を実現する手段が求められている。以下の実施例では、低消費電力かつ広帯域波長可変を実現することができる半導体レーザについて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図２（ａ）は、実施例１に係る波長可変型の半導体レーザ１００の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のα−α線断面図である。図３（ａ）は、図２（ａ）と同じ図である。図３（ｂ）は、半導体レーザ１００の上面において、後述する電極２１、電極８、グランド電極１２、電源電極１１、および電極１４を除いた図である。図４（ａ）は、図２（ａ）のβ−β線断面図である。図４（ｂ）は、図２（ａ）のγ−γ線断面図である。
【００２６】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、半導体レーザ１００が図１（ａ）の半導体レーザ２００と異なる点は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの代わりにＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅを備える点である。半導体レーザ１００は、ＳＯＡ領域Ｄ、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ、および光吸収領域Ｃをこの順に連結させた構造を有する。
【００２７】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅは、半導体レーザ１００の利得領域として機能する。図２（ｂ）に示すように、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅは、半導体基板１上において、下クラッド層２、導波路３ａ、上クラッド層６が積層された構造を有する。導波路３ａは、光伝播方向に沿って利得領域３１と屈折率可変領域３２とが交互に配置された構造を有する。例えば、少なくとも２つの利得領域３１と、当該２つの利得領域３１に挟まれた屈折率可変領域３２とが配置されている。
【００２８】
導波路３ａにおいて、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂに最も近い位置に、利得領域３１が配置されている。この利得領域３１は、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢとＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅとの境界に位置する回折格子部１８の中央付近から配置され、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅ側の次の回折格子部１８の手前まで延びている。次の屈折率可変領域３２は、当該位置から次の回折格子部１８の手前まで延びている。さらに、次の利得領域３１は、当該位置から次の回折格子部１８の手前まで延びている。このように、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ側端の利得領域３１以外の各領域は、各回折格子部１８に対応して配置されている。言い換えれば、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの導波路３ａにおいて、各セグメントに対応した範囲で利得領域３１と屈折率可変領域３２とが１つずつ連結されている。
【００２９】
利得領域３１の上方の上クラッド層６上においては、コンタクト層７および電極８がこの順に積層されている。屈折率可変領域３２の上方の上クラッド層６上には、絶縁層９およびヒータ１０がこの順に積層されている。図２（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの光伝播方向に沿った両側には、溝（空隙）３０が形成されている。このため、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは溝３０が形成されたことによりストライプ状の突出した構造となる。図３（ｂ）においては、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのヒータ１０の両側に溝３０が見えている。また、図２（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの屈折率可変領域３２の光伝播方向に沿った両側には、溝（空隙）４０が形成されている。このため、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅは溝４０が形成されたことによりストライプ状の突出した構造となる。図３（ｂ）においては、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅのヒータ１０の両側に溝４０が見えている。電源電極１１およびグランド電極１２は、溝３０あるいは溝４０の上を渡ってヒータ１０に接続している。このため、溝３０あるいは溝４０の上においては、電源電極１１およびグランド電極１２はエアブリッジ構造を持っている。
【００３０】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ、光吸収領域ＣおよびＳＯＡ領域Ｄは、共通の半導体基板１上に一体的に形成されている。そして、導波路３ａ，導波路４，光吸収層５、および光増幅層１９は、互いに光結合している。
【００３１】
半導体基板１は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる結晶基板である。また、半導体基板１には半導体基板１よりも伝熱性の低い低熱伝導性層１ａが設けられていてもよい。低熱伝導性層１ａとして、例えば、ＩｎＰに格子整合するＡｌＩｎＡｓＰなどの熱伝導率の低い材料を用いることができる。また、低熱伝導性層１ａの層厚は、例えば１μｍ程度である。下クラッド層２はｎ型、上クラッド層６はｐ型であり、それぞれ例えばＩｎＰによって構成される。下クラッド層２と上クラッド層６は、導波路３ａ，導波路４，光吸収層５を上下で光を閉じ込めている。
【００３２】
ＳＧ−ＤＦＢ領域ＥおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの下クラッド層２には、回折格子部（コルゲーション）１８が形成されている。回折格子部１８は、所定の間隔を空けて離散的に形成され、下クラッド層２とは異なる屈折率の材料で構成されている。回折格子を構成する材料は、下クラッド層２がＩｎＰの場合、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３を用いることができる。このほか、高屈折層と低屈折層との界面に凹凸を設けた構造を採用することもできる。回折格子部１８は、２光束干渉露光法を使用したパターンニングにより形成することができる。回折格子部１８に連結したスペース部は、回折格子部１８のパターンをレジストに露光した後、スペース部に相当する位置に再度露光を施すことで、回折格子部１８のパターンが転写されないようにすることで実現できる。
【００３３】
導波路３ａの利得領域３１は、電流注入により利得を得ることのできる半導体により構成されている。利得領域３１は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばＧａ０．３２Ｉｎ０．６８Ａｓ０．９２Ｐ０．０８（厚さ５ｎｍ）からなる井戸層と、Ｇａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３（厚さ１０ｎｍ）からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。導波路３ａの屈折率可変領域３２は、ＰＬ波長差２００ｎｍ以上のＩｎＧａＡｓＰ系バルク層またはＰＬ波長差１．５μｍ以上のＡｌＧａＩｎＡｓＰ系量子井戸構造層である。なお、利得領域３１の材質と屈折率可変領域３２の材質とは異なっていることが好ましい。この場合、利得領域３１と屈折率可変領域３２との接合はバットジョイントとなる。
【００３４】
光吸収層５は、半導体レーザ１００の発振波長に対して、吸収特性を有する材料が選択される。光吸収層５としては、その吸収端波長が例えば半導体レーザ１００の発振波長に対して長波長側に位置する材料が選択される。
【００３５】
光吸収層５は、例えば、量子井戸構造で構成することが可能であり、例えばＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．２８Ｉｎ０．７２Ａｓ０．６１Ｐ０．３９（厚さ１０ｎｍ）の障壁層が交互に積層された構造を有する。また、光吸収層５はバルク半導体であってよく、例えばＧａ０．４６Ｉｎ０．５４Ａｓ０．９８Ｐ０．０２からなる材料を選択することもできる。なお、光吸収層５は、利得領域３１と同じ材料で構成してもよい。その場合、利得領域３１と光吸収層５とを同一工程で作製することができるため、製造工程が簡素化される。
【００３６】
コンタクト層７，１３は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶によって構成することができる。絶縁層９は、ＳｉＮ，ＳｉＯ２等の絶縁体からなる保護膜である。ヒータ１０は、ＮｉＣｒ等で構成された薄膜抵抗体である。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、ヒータ１０は、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの各セグメントに対応して形成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅにおいては、ヒータ１０は、屈折率可変領域３２の上方に設けられ、利得領域３１の上方には設けられていない。
【００３７】
電極８，１４、電源電極１１およびグランド電極１２は、金等の導電性材料からなる。ＡＲ膜１６は、１．０％以下の反射率を有する端面膜であり、実質的にその端面が無反射となる特性を有する。一方、ＨＲ膜１７は、ＡＲ膜１６と比較して有意の反射率を有しており、具体的には１０％以上の反射率を実現する端面膜である。なお、ここで反射率とは、半導体レーザ１００の内部に対する反射率を指す。
【００３８】
光増幅層１９は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばＧａ０．３５Ｉｎ０．６５Ａｓ０．９９Ｐ０．０１（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．１５Ｉｎ０．８５Ａｓ０．３２Ｐ０．６８（厚さ１０ｎｍ）の障壁層とが交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ａｓ０．９５Ｐ０．０５からなるバルク半導体を採用することもできる。コンタクト層２０は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶からなる。なお、光増幅層１９と利得領域３１とを同じ材料で構成することもできる。この場合、光増幅層１９と利得領域３１とを同一工程で作製することができるため、製造工程が簡素化される。
【００３９】
次に、半導体レーザ１００の光伝播方向に直角な断面構造について説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅにおいては、半導体基板１上において、下クラッド層２、利得領域３１および上クラッド層６がメサ状に積層されたメサ構造と、当該メサ構造の両側を埋め込む高抵抗層２２が備わっている。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、利得領域３１が設けられている領域においては、上クラッド層６上において、コンタクト層７および電極８が積層されている。また、高抵抗層２２上においては、電極８とコンタクト層７との間に絶縁層９が配置されている。
【００４１】
図４（ｂ）に示すように、屈折率可変領域３２が設けられている領域においては、上クラッド層６上において、絶縁層９およびヒータ１０が積層されている。また、メサ構造の両側に高抵抗層２２の一部を残して、半導体基板１の低熱伝導性層１ａの下方まで溝４０が形成されている。溝４０が断熱トレンチとして機能することにより、メサ構造からの熱拡散が抑制される。それにより、より小さな電力で、屈折率可変領域３２の温度を制御することができる。また、屈折率可変領域３２と利得領域３１との接続面積が小さくなることから、利得領域３１への熱拡散が抑制され、利得領域３１の温度上昇が抑制される。また、利得領域３１の両側には溝が形成されていないため、利得領域３１の放熱性は比較例１と比較して劣らない。
【００４２】
図５に示すように、半導体レーザ１００は、温度制御装置（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｏｌｅｒ）５０上に設置される。それにより、レーザ装置が構成される。温度制御装置５０は、ペルチェ素子によって半導体レーザ１００の温度を制御する装置である。
【００４３】
続いて、半導体レーザ１００の動作について説明する。まず、電極８に所定の駆動電流を供給するとともに温度制御装置５０によって、半導体レーザ１００の温度を所定の値に制御する。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの利得スペクトルが制御される。また、各電源電極１１からグランド電極１２にかけて電流を流すことによって、ヒータ１０をそれぞれ所定の温度で発熱させる。各電源電極１１に供給する電流を個別に制御することによって、各ヒータ１０の温度を個別に制御することができる。これにより、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの導波路４の屈折率およびＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの屈折率可変領域３２の屈折率が決定されて、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの反射スペクトルおよびＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの利得スペクトルが制御される。利得スペクトルと反射スペクトルとの重ね合わせによって発振波長が選択される。また、電極２１に所定の電流を供給することによって、光増幅層１９に利得が与えられる。それにより、レーザ光が増幅される。この増幅されたレーザ光は、フロント側端面（ＳＯＡ領域Ｄ側）から外部に出力される。
【００４４】
ここで、屈折率可変領域の屈折率を温度制御により制御する場合と、電流注入制御により制御する場合との比較について説明する。なお、温度制御により屈折率を制御する場合とは、本実施例のようにヒータを用いて屈折率可変領域の温度を制御することによって、屈折率の可変領域の屈折率を制御する場合のことである。電流注入制御により屈折率を制御する場合とは、屈折率可変領域に注入する電流を制御することによって、屈折率可変領域の屈折率を制御する場合のことである。
【００４５】
ＳＧ−ＤＦＢ構造を持つレーザは、原理的にＳＧ−ＤＦＢの全セグメントで光の位相φをπだけ動かすことができれば、利得スペクトルの縦モード位置を任意に操作することが可能である。例えば図６（ａ）のように一つのセグメントを長さＬｔｕｎｅの屈折率可変領域と長さＬｇａｉｎの利得部とで構成する場合、最も低い屈折率ｎｒ１（＝ｎｒ＝−０．５Δｎｒ）を与えた場合と最も高い屈折率ｎｒ２（＝ｎｒ＋０．５Δｎｒ）を与えた場合の位相差をπにすることができれば、任意のモード波長を生成できる。この場合に最低限制御しなければならない屈折率差Δｎｒは、下記式（１）を用いて下記式（２）のように表すことができる。
【数１】
2013033892.tif 000003
【数２】
2013033892.tif 000004
【００４６】
つまり、何らかの手段を用いて屈折率可変領域で上記式（２）のΔｎｒの制御ができれば、温度制御装置５０による制御温度が一定であっても、任意の波長のレーザ発振を得ることができる。このように領域を分割して位相制御機能を備えた利得媒質はＴＤＡ（Ｔｕｎａｂｌｅ−Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれる。
【００４７】
ＴＤＡにおける位相制御手段として最も簡単な手段は、図６（ｂ）のように電極２３から屈折率制御領域３２に電流を注入することによって得られるキャリア効果を用いて制御する方法が考えられる（比較例２）。しかしながら、実際に図１（ａ）のＳＧ−ＤＦＢ領域Ａに図６（ｂ）の電流注入型のＳＧ−ＤＦＢ構造を組み込んで半導体レーザを構成する場合、電流注入に起因して導波路損失も変わってしまう。この場合、利得スペクトルをうまく制御することができない。具体的には、波長可変帯域の狭窄化が避けられない。
【００４８】
ここで、半導体レーザにおけるレーザ発振は、電流注入により増加する活性層の利得が、共振器構造から定まるしきい値利得に達した時点で行われる。波長可変型の半導体レーザにおいては、遍くこのしきい値利得に波長依存性を持たせ、これを何らかの手法で可変させることで発振波長が制御される。ここでは波長依存性を有するネットのしきい値利得（ミラー損失に活性層以外の内部損失を加えたもの）をフィルタと呼ぶことにする。
【００４９】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、比較例１で示される半導体レーザ２００のフィルタである。この図は、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける３つのセグメントの各屈折率を制御して計算で生成した結果である。図７（ａ）は、短波長発振条件時、図７（ｂ）は、中心波長発振条件時、図７（ｃ）は、長波長発振条件時のものである。図７（ａ）〜図７（ｃ）の各図には、併せてレーザ発振時の活性層利得も表記されている。これらの図のとおり、フィルタは所望の波長で急峻なバレイとなるよう生成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの活性層３に電流注入すると利得が得られ、レーザ発振はこれらの図に示すとおり、最初に到達する最も低いフィルタレベルの波長で行われる。図７（ａ）〜図７（ｃ）は、制御によって生成されたフィルタのバレイ波長でレーザ発振が希望通りになされる例である。
【００５０】
活性層利得の波長平坦性が十分な場合、図７（ａ）〜図７（ｃ）のように、希望のフィルタバレイでレーザ発振が得られる。しかしながら、図７（ａ）〜図７（ｃ）のような十分平坦な利得は、一般的なＩｎＡｓＰｓＰで構成されるＭＱＷ活性層では、当該活性層のキャリア密度を十分高めた場合でのみ得ることができる。
【００５１】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、比較例２に係る構成を図１（ａ）のＳＧ−ＤＦＢ領域Ａに組み込んで半導体レーザを構成した場合のフィルタとレーザ発振時の活性層利得とを表す図である。図８（ａ）は、導波路損失が最も大きくなる条件のフィルタを示す。図８（ｂ）は、導波路損失が最も小さくなる条件のフィルタを示す。キャリア密度が不十分な場合は図８（ａ）および図８（ｂ）の破線のように、活性層利得の波長依存性が本質的に大きくなる。
【００５２】
キャリア効果を用いた場合では、波長可変機構に導波路損失が生じるため、図８（ａ）および図８（ｂ）のようにフィルタレベルの大きな変動が避けられない。フィルタレベルが大きく変動すると、損失が重いフィルタ条件（図８（ａ））と軽いフィルタ条件（図８（ｂ））とで、発振条件を満たすしきい値利得差は大きくなる。したがって、上述のようにバンドフィリング効果が不十分で利得平坦性の悪い駆動条件が存在してしまう。その結果、所望の波長で発振できなくなる事態が生じ得る。
【００５３】
図８（ｂ）は、本来十分なバンドフィリングがあれば所望の波長で発振できた図８（ａ）の場合において、導波路損失が小さい条件であったために別の波長で発振してしまう例である。このような理由から、波長可変機構に導波路損失の大きな変動を伴うものは、広い波長可変帯域を得ることが難しい。熱によるバンドシュリンク効果を利用した屈折率制御では、バンド端から十分遠い材料で導波路を構成することにより、導波路損失を誘発することなく実屈折率を変えられる。したがって、最も良好なバンドフィリング状態のみで波長選択が可能であり、広帯域波長可変が可能である。
【００５４】
以上の理由から、広帯域波長可変を得るためには、上記式（１）のΔｎｒの制御手段として温度制御を利用する方が好ましい。Δｎｒ＝ｎｒ（Δλ／λ）を用いて上記式（１）をより馴染みのある波長の温度依存性を用いて書き表せば、必要最低限の温度変量として、下記式（３）が得られる。
【数３】
2013033892.tif 000005
【００５５】
上記式（３）から分かるように、屈折率制御長が短いほど必要となる温度差は大きくなる。しかしながら、利得領域の長さが屈折率可変領域の長さよりも短くなると、しきい値利得が急激に上昇する。そこで、各屈折率可変領域の長さの合計は、各利得領域の長さの合計と同じかそれ以下であることが好ましい。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの長さを基準に定めた場合は、各屈折率可変領域の長さの合計が、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの長さの５０％以下であることが好ましい。
【００５６】
ところで、電流注入による屈折率制御の方が高い制御効率を有することから、電流注入によって屈折率制御を行うことに関して不具合が存在することは、これまで議論されることがなかった。例えば、ＤＢＲとＤＢＲとを組み合わせた半導体レーザでは、電流注入によって導波路損失は変化するものの、活性領域での活性層の利得波長に影響することはない。したがって、電流注入によって制御することに関し、上記課題は考慮されることがない。
【００５７】
また、利得領域と屈折率可変領域とが交互に複数配置されたＴＤＡの構造は、各屈折率可変領域において、所定量の位相制御を達成する必要がある。各屈折率可変領域は短く設けられている。つまり、このような短い屈折率可変領域において、所定量の位相制御を達成するには、高い位相制御効率が必要になる。前述したようにヒータに比べて電流注入による屈折率制御の方が高い制御効率を有し、これまではＴＤＡ構造においてヒータを利用した屈折率制御（位相制御）が検討されることは無かった。たとえば、長さ１００μｍのＤＢＲの屈折率を温度制御し、位相をπ変化させることを考える。この場合、１００μｍのＤＢＲ領域全体の屈折率を制御して、位相をπ変化させればよいので、屈折率制御量は小さくてもよい。一方、ＴＤＡは利得領域と屈折率可変領域とが交互に配置された構造を有するため、屈折率可変領域のロスなどを考慮すると、屈折率可変領域の長さをＤＢＲと同等とすることは現実上ありえない。一例としては、５０μｍ程度である。このような小さい屈折率制御領域において、位相をπ変化させるには、非常に高い屈折率制御効率が求められる。
【００５８】
たとえば、５０μｍの屈折率可変領域の位相をπ変化させるには、１００μｍのＤＢＲの位相をπ変化させる場合にくらべて２倍の屈折率変化が必要になる。このようなことから、これまでＴＤＡ構造の屈折率制御には電流注入以外検討されることは無かった。
【００５９】
本発明者は上記したようにＴＤＡ構造の屈折率可変領域を電流注入によって制御する場合、活性領域（ＴＤＡ領域）の損失変化、それに伴う波長制御性の低下が生じることを見出した。本実施例は、この知見に基づき、ＴＤＡ領域をヒータで制御することで、この問題を解決するものである。
【００６０】
ヒータによってＴＤＡの屈折率可変領域を制御する場合、放熱経路に対する熱抵抗を考慮することが好ましい。たとえば、通常のフェイスアップ実装タイプ（基板側を実装するタイプ）では、基板側が放熱領域側になる。この場合、ヒータおよびその周辺における基板側への熱抵抗が大きいほど、ヒータの熱効率は高くなる。一方、ＴＤＡの利得領域は基板側への熱抵抗が小さいほど、ヒータ側からの熱流入による波長変化を防止できる。これら考慮から、ＴＤＡ構造において屈折率可変領域と放熱領域側との熱抵抗は、利得領域と放熱領域側との熱抵抗よりも高い構造とすることが有効である。この熱抵抗の関係を実現する手段は、特に限定されないが、例えば上記の溝４０などが考えられる。
【００６１】
本実施例においては、利得領域として機能するＳＧ−ＤＦＢ領域ＥにＳＧ構造が備わっており、このＳＧ構造の波長特性を制御する場合において、これまで議論されてこなかった、活性層損失に基づく波長制御性の低下に着目したものである。この着目がなければ、屈折率制御効率の低いヒータを利用する点を想到することはできない。特にＣＳＧ−ＤＢＲを有する半導体レーザの場合、波長ピークの包落線が山なりになっていることを利用して、波長ピーク間隔を小さくすることができる。これは、バーニア効果によって波長選択を行う場合に、屈折率変化に対するバーニア一致波長が多いことを意味する。このため、活性層利得に影響する導波路損失の発生は、非常にクリティカルである。本実施例に係る構造を採用することにより、この問題を効果的に低減することができる。
【００６２】
続いて、本実施例に係る半導体レーザ１００の効果について検証する。図９は、３次元有限要素法を用いた熱伝導計算結果を示す図である。図９において、横軸は共振器方向位置（光伝播方向位置）を示し、縦軸は利得領域３１および屈折率可変領域３２の温度を示す。図９に示すように、比較例１ではＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにヒータが設けられていないことから、活性層３において温度は一定になっている。これに対して、本実施例においては、利得領域３１と屈折率可変領域３２との間で温度分布が形成されている。このようにＳＧ−ＤＦＢ領域に温度分布を設けることによって、導波路３ａ全体の平均温度制御幅を抑制することができる。また、利得領域３１にはヒータが設けられていないため、利得領域３１の温度変化は抑制される。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの利得への影響が抑制される。
【００６３】
図１０は、レーザ装置全体の消費電力の改善効果を示す図である。図１０において、横軸は半導体レーザ１００の消費電力（Ｐ＿ｌｏａｄ）を示し、縦軸はレーザ装置全体の消費電力（Ｐ＿ｌｏａｄ＋Ｐ＿ＴＥＣ）を示す。実施例１においては、比較例１に対して半導体レーザ１００の消費電力が２００ｍＷほど増加したものの、半導体レーザ１００の動作温度を低く設定しなくてもよいため、レーザ装置全体では消費電力が１Ｗ程度低下した。
【００６４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、発振波長帯域を示す図である。図１１（ａ）は、比較例２に係る構成を図１（ａ）のＳＧ−ＤＦＢ領域Ａに組み込んで半導体レーザを構成した場合の発振波長帯域を示す。図１１（ｂ）は、実施例１に係る半導体レーザ１００の発振波長帯域を示す。また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、横軸は発振波長帯域を示し、縦軸は発振の有無を示す。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、熱による波長可変機構では図８（ａ）および図８（ｂ）に示したフィルタレベルの変動が生じないため、より広い波長可変が可能であった。
【００６５】
本実施例によれば、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅのヒータ１０への供給電力を制御することによって、広帯域波長可変を実現することができる。また、温度制御装置５０の温度制御幅を抑制することができるため、温度制御装置５０の消費電力を抑制することができる。すなわち、本実施例によれば、消費電力を抑制しつつ広帯域波長可変を実現することができる。
【００６６】
なお、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｅの複数のセグメントが第１反射器として機能し、導波路３ａが第１反射器に対応して設けられた導波路として機能し、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの複数のセグメントが第２反射器として機能する。また、実施例１においてはＤＢＲ領域としてＣＳＧ−ＤＢＲ領域を用いたが、各セグメントの長さが同一のＳＧ−ＤＢＲ領域を用いてもよい。
【実施例２】
【００６７】
図１２（ａ）は、実施例２に係る半導体レーザ１００ａの平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のα−α線断面図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、ＤＢＲ領域を設けずに、ＳＧ−ＤＦＢ領域にＳＧ構造を組み込んでもよい。この場合においても、バーニア効果を利用して任意の発振波長を得ることができる。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域のヒータ１０への供給電力を制御することによって、広帯域波長可変を実現することができる。また、温度制御装置の温度制御幅を抑制することができるため、温度制御装置の消費電力を抑制することができる。
【実施例３】
【００６８】
図１３（ａ）は、実施例３に係るＴＤＡ−ＤＦＢ型の半導体レーザ１００ｂの平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のα−α線断面図である。図１４（ａ）は、図１３（ａ）と同じ図である。図１４（ｂ）は、半導体レーザ１００ｂの上面において、電極８、電源電極１１、およびグランド電極１２を除いた図である。図１５（ａ）は、図１３（ａ）のβ−β線断面図である。図１５（ｂ）は、図１３（ａ）のγ−γ線断面図である。実施例１と同じ部材については、同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００６９】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、半導体レーザ１００ｂは、ＤＢＲ領域を持たず、ＴＤＡ領域の全体にわたって回折格子が設けられた構造を有する。具体的には、半導体レーザ１００ｂは、利得領域３１と屈折率可変領域３２とが交互に配置された構造を有し、回折格子１８ａが利得領域３１および屈折率可変領域３２の全体にわたって設けられている。回折格子１８ａは、実施例１，２と同様に、下クラッド層２内において下クラッド層２と異なる屈折率で構成されていてもよく、半導体基板１と下クラッド層２との境界を凹凸にすることで構成されていてもよい。ただし、回折格子１８ａは、光伝搬方向のいずれかの箇所において、πシフト部を有している。本実施例においては、半導体レーザ１００ｂの光伝搬方向の中央付近の回折格子１８ａにおいて、凹凸のいずれか一方が半ピッチ分長く形成された箇所がπシフト部として機能する。
【００７０】
図１３（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、屈折率可変領域３２の光伝播方向に沿った両側には、溝（空隙）４０が形成されている。図１４（ｂ）においては、ヒータ１０の両側に溝４０が見えている。電源電極１１およびグランド電極１２は、溝４０の上を渡ってヒータ１０に接続している。このため、溝４０の上においては、電源電極１１およびグランド電極１２はエアブリッジ構造を有している。なお、本実施例においては、電源電極１１およびグランド電極１２は、ヒータ１０の各端に接続されている。
【００７１】
次に、半導体レーザ１００ｂの光伝播方向に直角な断面構造について説明する。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、半導体基板１上において、下クラッド層２、利得領域３１および上クラッド層６がメサ状に積層されたメサ構造と、当該メサ構造の両側を埋め込む高抵抗層２２が備わっている。図１５（ａ）に示すように、利得領域３１が設けられている領域においては、上クラッド層６上において、コンタクト層７および電極８が積層されている。また、高抵抗層２２上においては、電極８とコンタクト層７との間に絶縁層９が配置されている。
【００７２】
図１５（ｂ）に示すように、屈折率可変領域３２が設けられている領域においては、上クラッド層６上において、絶縁層９およびヒータ１０が積層されている。また、メサ構造の両側に高抵抗層２２の一部を残して、半導体基板１の低熱伝導性層１ａの下方まで溝４０が形成されている。溝４０が断熱トレンチとして機能することにより、メサ構造からの熱拡散が抑制される。それにより、より小さな電力で、屈折率可変領域３２の温度を制御することができる。また、屈折率可変領域３２と利得領域３１との接続面積が小さくなることから、利得領域３１への熱拡散が抑制され、利得領域３１の温度上昇が抑制される。また、利得領域３１の両側には溝が形成されていないため、利得領域３１の放熱性は比較例１と比較して劣らない。
【００７３】
本実施例においても、ヒータ１０への供給電力を制御することによって、広帯域波長可変を実現することができる。また、温度制御装置の温度制御幅を抑制することができるため、温度制御装置の消費電力を抑制することができる。なお、本実施例においては、回折格子１８ａが導波路３ａに対応して設けられた回折格子として機能する。
【００７４】
（他の例）
上記各実施例において、光伝搬方向において、溝４０と屈折率可変領域３２と屈折率可変領域３２上のヒータ１０とが同じ長さを有していてもよいが、異なっていてもよい。例えば、光伝搬方向において、溝４０は屈折率可変領域３２よりも短く設けられていてもよい。この場合、利得領域３１に対するヒータ１０の影響が抑制されることから、利得領域３１における利得波長の安定性が向上する。光伝搬方向において、溝４０は屈折率可変領域３２よりも長く設けられていてもよい。この場合、放熱が抑制されることから、屈折率可変領域３２上のヒータ１０の消費電力を低減することができる。光伝搬方向において、屈折率可変領域３２上のヒータ１０は、屈折率可変領域３２よりも短く設けられていてもよい。この場合、利得領域３１と屈折率可変領域３２との熱分離がより確実となる。
【００７５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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。
【符号の説明】
【００７６】
１  半導体基板
２  下クラッド層
３  活性層
３ａ  導波路
４  導波路
５  光吸収層
６  上クラッド層
７  コンタクト層
８，１４，２１  電極
１０  ヒータ
１１  電源電極
１２  グランド電極
１３，２０  コンタクト層
１５  裏面電極
１６  ＡＲ膜
１７  ＨＲ膜
１８  回折格子部
１９  光増幅層
２２  高抵抗層
３０，４０  溝
３１  利得領域
３２  屈折率可変領域
１００  半導体レーザ
【図１】
2013033892.tif 000006
【図２】
2013033892.tif 000007
【図３】
2013033892.tif 000008
【図４】
2013033892.tif 000009
【図５】
2013033892.tif 000010
【図６】
2013033892.tif 000011
【図７】
2013033892.tif 000012
【図８】
2013033892.tif 000013
【図９】
2013033892.tif 000014
【図１０】
2013033892.tif 000015
【図１１】
2013033892.tif 000016
【図１２】
2013033892.tif 000017
【図１３】
2013033892.tif 000018
【図１４】
2013033892.tif 000019
【図１５】
2013033892.tif 000020