(57)【要約】【課題】小型化および低消費電力を実現することができる光半導体装置を提供する。【解決手段】光半導体装置１０は、基板上に形成されたバス導波路１１と、バス導波路１１と光学的に結合されたリング導波路１２とを備え、リング導波路１２は、バス導波路１１に対し垂直方向に形成され、かつ、電極２１に印加される電圧により屈折率変化を与える直線導波路１３を有する。【選択図】図１
2013156288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された少なくとも１つの入力導波路と、
前記基板上に形成された少なくとも１つの出力導波路と、
前記入力導波路と前記出力導波路とに光学的に結合されたリング導波路とを備え、
前記リング導波路は、前記入力導波路および前記出力導波路に対し所定の方向に形成され、かつ、印加電圧により屈折率変化を与える第１の直線導波路を有する
ことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記所定の方向は、前記直線導波路に前記屈折率変化を与えるときに、電気光学的効果による屈折率変化の方向と、フランツケルディシュ効果または量子閉じ込めシュタルク効果による屈折率変化の方向とが同じになるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
光信号を前記入力導波路に集光可能に形成されている光導波路をさらに備え、
前記光導波路、または、前記直線導波路のいずれかを量子井戸コア構造としたことを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記入力導波路と前記リング導波路との間は、擬リッジ導波路を介して結合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記入力導波路、前記出力導波路、および、前記直線導波路を除くリング導波路は、それぞれ、バルクコアがバットジョイントされて形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記入力導波路の入力側に、かつ、前記直線導波路における光信号の伝搬方向と直交する方向に、半導体レーザをさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記リング導波路に接続されたバイアス電極であって、前記印加電圧に伴う屈折率変化によって与えられる共振波長を調整するためのバイアス電極をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、リング共振器を有する光半導体装置に関する。
【０００２】
光通信システムの普及に伴い、光信号を高速で変調することの重要性が増している。そのため、光変調器の中には、例えば１波長あたり40Gbpsで動作するものがある。このような状況下において、従来の光変調方法として、例えば非特許文献１に開示されたマッハ・ツェンダー型変調器では、２つのアームを設け、アームに電圧を加えて屈折率を変化させ、干渉効果を利用して光の強度を変調するようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】P. Evans 他 「Multi-channel coherent PM-QPSK InP transmitter photnic integrated circuit (PIC) operating at 112 Gb/s per wavelength」（Proc. OFC’11 、2011、PDPC7）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に開示されたマッハ・ツェンダー型変調器では、アームに電圧を加えて屈折率を変化させる処理を行っている。しかしながら、アーム長が数mm程度と非常に長くため、デバイスサイズが大きくなってしまう。また、印加電圧に応じて屈折率が緩やかに変化する特性の関係で、大きな電圧を印加することで所望の屈折率を得ることになるため、消費電力が大きくなりやすい。
【０００５】
そこで本発明は、小型化および低消費電力を実現することができる光半導体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】
【０００６】
上記の目的を達成するための光半導体装置は、基板上に形成された少なくとも１つの入力導波路と、上記基板上に形成された少なくとも１つの出力導波路と、上記入力導波路と上記出力導波路とに光学的に結合されたリング導波路とを備え、上記リング導波路は、上記入力導波路および上記出力導波路に対し所定の方向に形成され、かつ、印加電圧により屈折率変化を与える第１の直線導波路を有する。
【０００７】
ここで、上記所定の方向は、上記直線導波路に上記屈折率変化を与えるときに、電気光学的効果による屈折率変化の方向と、フランツケルディシュ効果または量子閉じ込めシュタルク効果による屈折率変化の方向とが同じになるように設定してもよい。
【０００８】
上記光半導体装置は、光信号を上記入力導波路に集光可能に形成されている光導波路をさらに備え、上記光導波路、または、上記直線導波路のいずれかを量子井戸コア構造とするようにしてもよい。
【０００９】
上記入力導波路と上記リング導波路との間は、擬リッジ導波路を介して結合されるようにしてもよい。
【００１０】
上記入力導波路、上記出力導波路、および、上記直線導波路を除くリング導波路は、それぞれ、バルクコアがバットジョイントされて形成されるようにしてもよい。
【００１１】
上記光半導体装置は、上記入力導波路の入力側に、かつ、上記直線導波路における光信号の伝搬方向と直交する方向に、半導体レーザをさらに備えるようにしてもよい。
【００１２】
上記光半導体装置は、上記リング導波路に接続されたバイアス電極であって、上記印加電圧に伴う屈折率変化によって与えられる共振波長を調整するためのバイアス電極をさらに備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光半導体装置によれば、小型化および低消費電力を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における光半導体装置の構成例を示す図である。
【図２】リング導波路の矢視に沿った断面例を示す図である。
【図３】バス導波路とリング導波路とを結合した擬リッジ構造の一例を示す図である。
【図４】透過光のスペクトルの一例を示す図である。
【図５】一般的なリング共振器を示す図である。
【図６】第２実施形態における光半導体装置の構成例を示す図である。
【図７】第３実施形態における光半導体装置の構成例を示す図である。
【図８】第４実施形態の光半導体装置の構成例を示す図である。
【図９】リング共振器の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態について説明する。各実施形態に係る光半導体装置は、例えばリング共振器を含んで構成され、リング共振器を利用して光の強度を変調するための装置である。
【００１６】
＜第１実施形態＞
本発明の光半導体装置の第１実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１７】
[光半導体装置の構成]
図１は、本実施形態に係る光半導体装置１０の構成例を示す図である。
図１に示すように、この光半導体装置１０は、入出力導波路としてのバス導波路１１と、バス導波路１１とに光学的に結合されたリング導波路１２とを備える。なお、入出力導波路は、図１に示したバス導波路１１に限らず、２つのバス導波路、すなわち入力導波路および出力導波路を用いて形成することもできる。
【００１８】
図１において、リング導波路１２は、例えば、４つの直線導波路１３、１４、１５、１６、および、４つの曲線導波路１７、１８、１９、２０によって構成されている。曲線導波路１７は各直線導波路１３、１４の間に形成され、曲線導波路１８は各直線導波路１４、１５の間に形成されている。
【００１９】
曲線導波路１９は各直線導波路１５、１６の間に形成され、曲線導波路２０は各直線導波路１３、１６の間に形成される。ここで、各直線導波路１３、１５の長さはＬ１（この実施形態では、例えば、１００μｍ）、各直線導波路１４、１６の長さはＬ２とする。各曲線導波路１７〜２０の曲げ半径はＲ（この実施形態では、例えば、５０μｍ）とする。
【００２０】
この実施形態では、一例として、２つの直線導波路１３、１５は、[０１１]方向、すなわち順メサ方位に形成され、バス導波路１１は、[０１１]方向と直交する[０１-１]方向、すなわち逆メサ方位に形成される。言い換えると、本実施形態では、２つの直線導波路１３、１５は、バス導波路１１に対し例えば垂直方向（所定の方向）に形成され、残りの２つの直線導波路１４、１６は、バス導波路１１に対し例えば並行に形成される。
なお、バス導波路１１とリング導波路１２の直線導波路１４との間の距離はＤとする。
【００２１】
突起部２１ａを有する電極２１（図１において全体として斜線で示す。）は、直線導波路１３の上部に設置される。この電極２１は、直線導波路１３全体を覆うようになっているため、電極２１に電圧が印加されると、電極２１の下の直線導波路１３内全体にわたって電界が生じ、電気光学効果、または、フランツケルディッシュ効果によって屈折率が変化する。これにより、屈折率変化に伴う光信号がバス導波路１１の光信号ｉ１と重ね合わされて出力されるので、干渉によりバス導波路１１から出力される光信号ｏ１の強度が変化する。
【００２２】
突起部２２ａを有する電極（バイアス電極）２２（図１において全体として斜線で示す。）は、直線導波路１５上に設置され、リング導波路１２の直線導波路１５に接続される。この電極２２は、直線導波路１５全体を覆うようになっているため、電極２２に電圧が印加されると、電極２２の下の直線導波路１５内全体にわたって電界が生じ、リング導波路１２を伝播する光の位相が変化する。これにより、リング共振器１２の共振波長が変化するので、共振波長を調整可能とすることができる。なお、上述した電極２１、２２として、図１に示した構成に限らず、当業者に知られた他の構成を適用することもできる。あるいは、光半導体装置１０は、電極２２を設けずに構成することも可能である。
【００２３】
図２は、リング共振器１２の断面例について説明するための図であって、（ａ）図１のＩ−Ｉ線に沿った断面と、（ｂ）図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面とを示している。
【００２４】
図２（ａ）に示した直線導波路１３では、ｎ形の電極３０が、ｎ形のＩｎＰ（１００）基板３１下に形成され、この基板３１上に、コア層３２、ｐ形のクラッド層（第１クラッド層）３３、および、ｐ形の電極２１が順次積層されている。この実施形態では、直線導波路１３は、コア層３２およびクラッド層３３が基板３１まで切り込まれたハイメサ構造で示されている。
【００２５】
なお、一般に、光通信に用いられる光の波長は、１．３〜１．５μ帯であるため、その波長帯にバンドギャップをもつＩｎＰ系の基板が広く用いられている。この観点から、本実施形態の基板３１も、例えばＩｎＰ基板を適用する。
ＩｎＰ（１００）基板３１の結晶方位は、ウェハ面に垂直な方向を表す[１００]となる。
【００２６】
コア層３２は、フォトルミネッセンス(Photoluminescence Spectroscopy)のピーク（ＰＬピーク）が例えば１．５μｍ付近の光を発光するように形成されている。この場合、コア層３２の材料としては例えばＩｎＧａＡｓＰが用いられ、また、コア層３２の材料としては例えばＩｎＰが用いられる。コア層３２の厚さは、例えば０．３μｍとする。
クラッド層（第２のクラッド層）３４、３５は、直線導波路１３の側面にそれぞれ形成されている。クラッド層３４、３５の材料としては、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等の有機物が用いられる。
【００２７】
なお、図２（ａ）では、リング導波路１２の直線導波路１３について示しているが、後述する図３に示されるバス導波路１１とリング導波路１２との結合部を除く導波路１１、１５〜２０についても同様に構成されている。
【００２８】
図２（ｂ）に示した直線導波路１６では、前述の図２（ａ）に示した直線導波路１３の場合と異なり、ｐ形の電極２１が形成されていない。すなわち、直線導波路１６では、電極３０上に、基板３１、ＩｎＧａＡｓＰコア層３２、および、ｐ形のクラッド層３３が順次積層され、さらに直線導波路１６の側面にクラッド層３４、３５が形成されている。
なお、図２（ａ）および（ｂ）の説明において、コア層３２は基板３１に格子整合している。
【００２９】
図３は、バス導波路１１とリング導波路１２とを結合した擬リッジ構造の一例を示す図である。この擬リッジ構造は、図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示したものとなる。
【００３０】
図３に示した擬リッジ構造では、基板３１の上に、バス導波路１１とリング導波路１２の直線導波路１４とを結合するコア層３６が形成された一例を示している。この場合、擬リッジ構造は、２つの導波路１１、１２間での光の結合を強くする役割を果たすので、導波路１１、１２間の結合部の結合長、すなわちこの実施形態では図１に示したＬ２が、すでに説明したハイメサ構造（図２）の場合に比べて、短くなる。図１を参照すると、Ｄ＝２．５μｍ、結合部の結合係数κＬ２＝０．２５の場合、ハイメサ構造ではＬ＝３．５ｍｍ程度となるのに対し、擬リッジ構造ではＬ２＝４０μｍ程度と短くなる。
【００３１】
図３において、リング導波路１２の直線導波路１４では、コア層３６の上にクラッド層３７が形成され、また、バス導波路１１では、コア層３６の上にクラッド層３８が形成されている。この実施形態では、クラッド層３７、３８の材料としては、前述の図２に示したクラッド層３４、３５と同様、例えばＩｎＰが用いられる。
【００３２】
クラッド層３５、３９、４０は、例えば前述の図２に示したクラッド層３４、３５と同様に形成されている。
【００３３】
[光半導体装置の作製方法]
次に、本実施形態における光半導体装置１０の作製方法について図１および図２を参照して説明する。
【００３４】
まず、図２（ａ）および（ｂ）に示したように、ｎ−ＩｎＰ（１００）基板３１上に、ＰＬピーク波長１．５μｍ付近のＩｎＧａＡｓＰコア層３２、および、コンタクト電極層を含むｐ−ＩｎＰ上部クラッド層３３を成長させて、光半導体装置１０の積層構造を形成する。
【００３５】
次に、コンタクト電極層のうち、図１の電極２１、２２を形成する部分を除く部分をウェッチエッチングして、電極２１、２２を形成する部分以外の部分を露出させる。
【００３６】
次に、フォトリソグラフィーにより、図１に示したような導波路１１、１２のパターンを形成する。続いて、バス導波路１１とリング導波路１２との間の結合部は、図３に示した擬リッジ構造を備えるため、選択エッチングにより、バス導波路１１とリング導波路１２との間の結合部に形成されたクラッド層３３を除去する。
【００３７】
次に、形成されたクラッド層３３およびコア層３２を、基板３１までエッチングして、バス導波路１１およびリング導波路１２のハイメサ導波路構造（図２（ａ）および（ｂ））を形成するとともに、バス導波路１１とリング導波路１２との間の結合部は、擬リッジ構造（図３）を形成する。なお、エッチングは、導波光のパワーのコア層３２内への光閉じ込めが可能となるように、基板３１まで十分に深く切り込んで行う。
【００３８】
次に、導波路１１、１２の側壁、および、バス導波路１１とリング導波路１２との間の結合部に、有機物（例えば、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ））からなるクラッド層（図２（ａ）および（ｂ）ではクラッド層３４、３５、図３ではクラッド層３５、３９、４０）を形成する。
【００３９】
次に、基板３１の裏面を研磨し、ｎ形の電極を形成する。その後、光半導体装置１０のへき開面、および、光半導体装置１０の両端面に無反射コーティングを施し、光半導体装置１０に積層させた不図示のチップをへき開をして完成する。なお、無反射コーティングは、例えば、ＴｉＯ２とＳｉＯ２の多層膜をレーザ端面に堆積することにより実現できる。
【００４０】
[透過光のスペクトル]
次に、光半導体装置１０のリング共振器の透過光のスペクトルについて図４および図５を参照して説明する。図４は、透過光のスペクトルの一例を示す図である。横軸は波長、縦軸は透過率を表してある。図５は、一般的なリング共振器１００の構成例を示す図である。
【００４１】
リング共振器では一般に、鋭い共振ピークをもつスペクトルが得られる。このため、例えばＲ＝５０μｍ、Ｌ１＝１００μｍ、κＬ２＝０．２５の場合のスペクトルについても、図４に示したように、鋭い共振ピークをもつものとなる。すなわち、共振ピークになる波長は、リング共振器１２の屈折率（３段階）に応じて、１．５４９６５μｍ〜１．５４９６８μｍ程度となる。
【００４２】
リング共振器１２では、電極２１に印加する電圧に応じて、リング共振器１２の直線導波路１３の屈折率が変化するため、図４に示したように、リング共振器１２の屈折率は、ある値を基準として、０．０００１ずつ変化させることによって、３つの異なる値（図中、「0」、「0.0001」、「0.0002」で表してある）を得ている。
【００４３】
図４では、屈折率を０．０００１程度とわずかに変化させることによって、透過率特性は、屈折率の変化の差よりも比較的変動率が大きくできるようになる。これは、リング共振器１２がもつ元々のスペクトル特性が共振ピーク付近で鋭く変化するためである。換言すると、屈折率変化を得るための電圧値が小さくなる。したがって、光半導体装置１０の電力消費を抑えることができる。
【００４４】
一般に、図４に示した共振波長は、所望の値に制御するのが困難であるが、本実施形態では、電極２２に電圧を印加して、リング共振器１２の直線導波路１５内の屈折率を変化させることによって、共振波長の値を調整することができる。すなわち、電極２２に印加する電圧に応じて、図４の共振波長の値を大きくしたり、あるいは小さくしたりすることができる。
【００４５】
ここで、印加する電圧に応じて屈折率が変化する導波路は、順メサ方位に形成することによって、電気光学的効果による屈折率変化と、フランツケルディッシュ効果による屈折率変化とがともに同じ方向に導かれるため、印加する電圧に対して効率よく屈折率を変化させることができる。
【００４６】
この観点から、本実施形態のリング導波路１２では、屈折率を効率よく変化させることができるように、直線導波路１３を順メサ方位に形成している。
【００４７】
なお、図５に示すような、一般的なリング共振器１００は、バス導波路１０１と、円状の閉曲線Ｃに沿って配置されたリング導波路１０２とを備えるが、このリング導波路１０２では、印加電圧に応じた屈折率変化が効率よく行えない。これは、図５のリング導波路１０２では、電気光学的効果による屈折率変化と、例えばフランツケルディッシュ効果による屈折率変化とが異なる方向に導かれるため、一方の屈折率変化の方向が他方の屈折率変化を打ち消す等、屈折率変化の方向が与える影響を無視できなくなるからである。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の光半導体装置１０によれば、リング導波路１２は、バス導波路１１に対し所定の方向（例えば、垂直方向）に形成され、かつ、印加電圧により屈折率変化を与える直線導波路１３を有する。すなわち、リング導波路１２の直線導波路１３は、直線導波路１３に屈折率変化を与えるときに、電気光学的効果による屈折率変化の方向と、フランツケルディシュ効果による屈折率変化の方向とが同じになるように形成される。したがって、印加する電圧に対して効率よく屈折率を変化させることができるため、屈折率変化を得る電圧の大きさが小さいものとなる。すなわち、低消費電力が実現できる。また、透過率特性は、屈折率の変化の差よりも比較的変動率が大きくできるようになるため、電圧を印加するリング導波路１２の直線導波路１３を短くできる。すなわち、マッハ・ツェンダー型変調器の場合に比べて光半導体装置１０の小型化が実現できる。
【００４９】
さらに、本実施形態の光半導体装置１０の作製方法によれば、長さが１００μｍという比較的短い集中定数型の電極２１、２２を形成するので、集中定数型に比べて複雑な構成となる進行波型の電極を有するマッハ・ツェンダー型変調器を作製する場合よりも、作製が簡易になり、作製コストも低減する。
また、マッハ・ツェンダー型変調器では、その構造上、変調信号を印加するための電極を２つ備える必要があるが、本実施形態の光半導体装置１０では、１つの電極、すなわち電極２１だけを備えればよいため、マッハ・ツェンダー型変調器よりも変調制御が簡便になる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
次に、光半導体装置の一実施形態として、２つのバス導波路を有するようにした光半導体装置について説明する。
【００５１】
図６は、第２実施形態の光半導体装置１０Ａの構成例を示す図である。
図６に示すように、光半導体装置１０Ａは、入出力導波路としての２つのバス導波路１１、５０と、バス導波路１１、５０とに光学的に結合されたリング導波路１２とを備える。
【００５２】
図６に示した光半導体装置１０Ａにおいて、バス導波路５０が形成されているが、リング共振器１２が光信号ｉ１の波長と共振する場合は、図１に示した第１実施形態の場合と同様、共振波長は、リング共振器１２を通過してバス導波路１１の光信号ｏ２のポートから進行する。一方、バス導波路５０を形成したことによって、リング共振器１２が光信号ｉ１の特定の波長と共振しない場合、それらの特定の波長は、リング共振器１２を通過したバス導波路５０を通って、光信号ｉ２のポートから進行する。
【００５３】
この場合、光半導体装置１０Ａは、第１実施形態における光半導体装置１０と比べて、コア層３２を、ＩｎＧａＡｌＡｓ量子井戸構造とした点のみ異なる。したがって、本実施形態の光半導体装置１０Ａでは、電気光学的効果による屈折率変化と、量子閉じ込めシュタルク効果による屈折率変化とがともに同じ方向に導かれるため、印加する電圧に対して効率よく屈折率を変化させることができる。すなわち、吸収損の少ない光変調が可能である。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
次に、光半導体装置の一実施形態として、ＩｎＧａＡｌＡｓ量子井戸構造、または、ＩｎＧａＡｓＰバルク層としたコア層を有するようにした光半導体装置について説明する。
【００５５】
図７は、第３実施形態の光半導体装置１０Ｂの構成例を示す図である。図７は示した光半導体装置１０Ｂは、図６の場合と同様に、２つのバス導波路１１、５０と、バス導波路１１、５０とに光学的に結合されたリング導波路１２とを備える。
【００５６】
この光半導体装置１０Ｂは、第２実施形態における光半導体装置１０Ａと比べて、リング共振器１２の直線導波路１３、１５のコア層をＩｎＧａＡｌＡｓ量子井戸構造とし、それらの導波路１３、１５以外の導波路１１、１２、５０のコア層をＩｎＧａＡｓＰバルク層とした点のみ異なる。
【００５７】
この場合、直線導波路１３、１５のコア層であるＩｎＧａＡｓＰバルク層は、バットジョイントにより再成長させる。ＩｎＧａＡｓＰバルク層のバンドギャップ波長は、使用する波長より十分短くなるようにする。例えば、使用する波長が１．５５μｍの場合には、１．３μｍ程度のバンドギャップ波長とすれば、吸収損出が無視できる程度のものとなる。
【００５８】
ＩｎＧａＡｓＰバルク層は、基板３１上に成長させた後、ウェットエッジにより、そのバルク層のうち、リング共振器１２の直線導波路１３、１５を形成する部分のみを残す。続いて、基板３１上に、ＩｎＧａＡｓＰバルク層を再成長させ、さらにコンタクト層を含むｐ形のＩｎＰクラッド層を成長させる。以降の作製方法は、第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
このように、本実施形態における光半導体装置１０Ｂでは、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果が得られるほか、リンク共振器１２の直線導波路１３のコア層を量子井戸構造とすることによって、バルクコア層の場合に比べて印加電圧に対してより急峻な屈折率変化を得ることができる。したがって、変調のための電圧振幅を小さくできる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
次に、光半導体装置の一実施形態として、半導体レーザ用の量子井戸コア層（半導体レーザ）を有するようにした光半導体装置について説明する。
【００６１】
図８は、第４実施形態の光半導体装置１０Ｃの構成例を示す図である。図８は図７に比べて、量子井戸コア層（半導体レーザ）５１を有する点のみが異なるので、このコア層５１について主に説明する。
図８に示した光半導体装置１０Ｃにおいて、量子井戸コア層５１は、バス導波路１１の入力側に、かつ、リング共振器１２の直線導波路１３における光信号の伝搬方向と直交する方向に、形成されている。
【００６２】
コア層５１は、基板３１上に成長させた後、コア層５１のうち、ウェットエッジにより、レーザ発振に必要な部分のみを残す。続いて、第３実施形態の場合と同様に、基板３１上に、ＩｎＧａＡｓＰバルク層を再成長させ、さらに所望の光波長を発振するような周期をもつ回析格子（不図示）を形成する。次に、コンタクト層を含むｐ形のＩｎＰクラッド層を成長させる。以降の作製方法は、第１実施形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
このように、本実施形態における光半導体装置１０Ｃでは、半導体レーザ５１の導波路メサは逆メサ方位であり、かつ、直線導波路１３、１５メサ（順メサ方位）と直交している。このため、マッハ・ツェンダー型変調器において、半導体レーザと変調器とのモノリシック集積を妨げていたメサ方位の問題は生じず、モノリシック集積が実現可能となる。
また、半導体レーザ５１を、バス導波路１１、５０およびリング共振器を含む変調器と一体に集積することで、光送信機のサイズの小型化、および、光学レンズなど必要な光学部品の数を減らし生産コストを低減することが可能となる。
【００６４】
＜変形例＞
以上では、第１実施形態ないし第４実施形態を参照して、小型化および低消費電力を実現することができる光半導体装置について説明した。しかしながら、各実施形態のリング共振器１２は、直線導波路１３がバス導波路１１に対して所定の方向（例えば、垂直）に形成されていれば、印加する電圧に対して効率よく屈折率を変化させることができることが確認できた。したがって、このリング共振器１２の形状として、第１実施形態ないし第４実施形態に示した構成に限らず、他の形状の構成を適用することもできる。
【００６５】
図９は、リング共振器の変形例を示す図である。図９は図１、６、７、８に比べて明らかなように直線導波路１３以外の形状が異なる。すなわち、光半導体装置１０Ｄのリング共振器１２ａは、直線導波路１３と、導波路１５とを備える。このように構成しても、印加電圧に応じて変化する直線導波路１３内において、各種効果（電気光学的効果、または、フランツケルディシュ効果あるいは量子閉じ込めシュタルク効果）によって生じる屈折率変化の方向がすべて同じになるように導かれ、効率よく屈折率を変化させることが可能となる。
【００６６】
各実施形態等の光半導体装置では、リング導波路１２の直線導波路１３は、バス導波路１１に対し垂直方向に形成される場合について説明したが、印加電圧に伴う電気光学的効果、または、フランツケルディシュ効果あるいは量子閉じ込めシュタルク効果によって生じる屈折率変化の方向がすべて同じになるように導かれるのであれば、変更してもよい。
【００６７】
各実施形態等の光半導体装置では、コア層の材料をＩｎＧａＡｓＰ、またはＩｎＧａＡｌＡｓとしたが、別の材料、例えばＧａＩｎＮＡｓを適用してもよい。
【００６８】
あるいは、ＩｎＰ基板３１を用いる場合について説明しているが、例えば、ＧａＡｓ、サファイア基板、シリコン基板、または、他の半導体基板を適用することもできる。
【００６９】
ｎ形の基板を例にとって示しているが、ｐ形、または、絶縁性の基板を適用してもよい。光の波長範囲については、１．５５μm付近の場合の例のみを示しているが、他の波長帯、例えば、１．３μｍ付近の光に対しても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
導波路の構造をハイメサ導波路構造として説明したが、リッジ構造、または、埋め込み構造としてもよい。光信号の変調方式を振幅変調の場合で説明しているが、他の変調方式、例えば、M値の位相変調、直交振幅変調、周波数変調とすることもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１０    光半導体装置
１１    バス導波路
１２、１２ａ    リング共振器
１３〜１６    直線導波路
１７〜２０    曲線導波路
２１、２２    電極
３１    基板
３２    コア層
３３    クラッド層
【図１】
2013156288.tif 000003
【図２】
2013156288.tif 000004
【図３】
2013156288.tif 000005
【図４】
2013156288.tif 000006
【図５】
2013156288.tif 000007
【図６】
2013156288.tif 000008
【図７】
2013156288.tif 000009
【図８】
2013156288.tif 000010
【図９】
2013156288.tif 000011