(57)【要約】      （修正有）【課題】活性層領域からの漏れ電流があったとしても、波長可変機能を低下させることなく波長を可変することができる波長可変半導体レーザを提供する。【解決手段】波長可変半導体レーザ１は、利得電流を注入して利得を制御する活性層領域Ｒ１３と、屈折率を制御して、活性層領域Ｒ１３の発振波長を可変させる波長可変領域Ｒ１１、Ｒ１５と、活性層領域Ｒ１３と波長可変領域Ｒ１１、Ｒ１５との間に形成され、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流を吸収するための接地電極１２、１４を有する中間領域Ｒ１２、Ｒ１４とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得電流を注入して利得を制御する活性層領域と、
屈折率を制御して、前記活性層領域の発振波長を可変させる波長可変領域と、
前記活性層領域と前記波長可変領域との間に形成され、前記活性層領域からの漏れ電流を吸収するための接地電極を有する中間領域と
を含むことを特徴とする波長可変半導体レーザ。
【請求項２】
前記波長可変領域は、制御電流を注入して前記屈折率を制御するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項３】
前記波長可変領域は、ヒータ加熱により前記屈折率を制御するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項４】
前記活性層領域の一方の端面に高反射膜が形成されている場合には、前記活性層領域の他方の端面側に前記中間領域と前記波長可変領域とを含み、前記波長可変領域は、特定の波長を発振するように、分布反射器を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項５】
前記活性層領域はアクティブ光導波路を有し、前記波長可変領域および前記中間領域はともにパッシブ光導波路を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の波長可変半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変半導体レーザに関し、特に分布反射型（DBR: Distributed Bragg Reflector）波長可変半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、位相変調方式の光通信方式の採用が進み、半導体レーザとしては発振光のスペクトル線幅の狭い波長可変光源が求められている。分布反射型(DBR)レーザは、その候補の1つである。一般的なDBRレーザのレーザ共振器は、ゲイン領域（活性層領域）および波長可変領域によって構成されている。波長可変領域には、少なくとも1つ以上の分布反射器を具備するが、位相調整領域と呼ばれる光の定在波の位相を調整する領域を具備するものもある。分布反射器には周期的な凹凸があり、この凹凸によって特定の波長のみが反射されるので、レーザとしては、凹凸の周期に対応した光のみを発振させることができる。
【０００３】
電流注入型のDBRレーザは、分布反射器(DBR)領域に電流注入が可能である。DBR領域に電流が注入されると、分布反射器を構成する光導波路中の電子および正孔の濃度が増加する。その結果、キャリアプラズマ効果により、屈折率が減少し、光学的な凹凸のピッチが短くなり、発振波長が短波長にシフトする。波長のシフト量は、注入電流の平方根に比例する。つまり、低電流値の動作条件で最も効率良く、大きく波長をシフトできる。各領域、すなわち活性層領域、分布反射器領域および位相調整領域は、各々電流により独立に制御できるように工夫が施されている。
【０００４】
また、DBRレーザは、狭線幅化のため、ヒータにより波長可変領域を加熱するタイプの光源が開発されている。DBR領域に電流が注入されると、分布反射器または位相調整領域を構成する光導波路中の電子および正孔の濃度が高くなる。このため、電子および正孔の密度がばらつき、結果として屈折率もばらつくことから、スペクトル線幅が増大してしまう。そこで、ヒータにより波長可変領域を加熱することで、スペクトル線幅が増大しないような光源が採用されることもある（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 9, NO. 5, SEPTEMBER/OCTOBER 2003, pp1132-1137
【非特許文献２】M.C. Larson著他，Narrow linewidth high power thermally tuned sampledgrating distributed Bragg reflector laser, OFC/NFOEC Technical Digest, 2013年，OSA, OTh3I.4.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した各領域は電気的に完全に分離することができないため、活性層領域へ注入した電流の一部が波長可変領域に流れる可能性がある。そうすると、一般に分布反射器の反射波長のシフト量は注入電流の平方根に比例して大きくなるため、従来のDBRレーザは、波長を最も効率的に機能させるための領域を失い、その結果、波長可変機能が低下し得る。
【０００７】
本発明は、このような状況下においてなされたものであり、その目的は、活性層領域からの漏れ電流があったとしても、波長可変機能を低下させることなく波長を可変させることができる波長可変半導体レーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明は、利得電流を注入して利得を制御する活性層領域と、屈折率を制御して、前記活性層領域の発振波長を可変させる波長可変領域と、前記活性層領域と前記波長可変領域との間に形成され、前記活性層領域からの漏れ電流を吸収するための接地電極を有する中間領域とを含む。
【０００９】
前記波長可変領域は、制御電流を注入して前記屈折率を制御するように形成するようにしてもよい。
【００１０】
前記波長可変領域は、ヒータ加熱により前記屈折率を制御するように形成してもよい。
【００１１】
前記活性層領域の一方の端面に高反射膜が形成されている場合には、前記活性層領域の他方の端面側に前記中間領域と前記波長可変領域とを含み、前記波長可変領域は、特定の波長を発振するように、分布反射器を含むようにしてもよい。
【００１２】
前記活性層領域はアクティブ光導波路を有し、前記波長可変領域および前記中間領域はともに必ずパッシブ光導波路を有するように形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、活性層領域からの漏れ電流があったとしても、波長可変機能を低下させることなく波長を可変させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の波長可変半導体レーザの一例を示す上面図である。
【図２】図１の波長可変半導体レーザにおけるＡ−Ａ´断面図である。
【図３】図１の波長可変半導体レーザにおけるＣ−Ｃ´断面図である。
【図４】図１の波長可変半導体レーザにおけるＢ−Ｂ´断面図である。
【図５】図１の波長可変半導体レーザにおけるＦ−Ｆ´断面図である。
【図６】第１実施形態の波長可変半導体レーザにおいて、波長可変特性の一例を示す図である。
【図７】従来の波長可変半導体レーザの一例を示す上面図である。
【図８】図７の波長可変半導体レーザにおけるＪ−Ｊ´断面図である。
【図９】従来の波長可変半導体レーザにおいて、波長可変特性を示す図である。
【図１０】第２実施形態の波長可変半導体レーザの一例を示す上面図である。
【図１１】図１０の波長可変半導体レーザにおけるＡ−Ａ´断面図である。
【図１２】図１０の波長可変半導体レーザにおけるＢ−Ｂ´断面図である。
【図１３】図１０の波長可変半導体レーザにおけるＣ−Ｃ´断面図である。
【図１４】図１０の波長可変半導体レーザにおけるＤ−Ｄ´断面図である。
【図１５】図１０の波長可変半導体レーザにおけるＥ−Ｅ´断面図である。
【図１６】図１０の波長可変半導体レーザにおけるＪ−Ｊ´断面図である。
【図１７】従来のヒータ加熱型波長可変半導体レーザの一例を示す上面図である。
【図１８】図１７の波長可変半導体レーザにおけるＪ−Ｊ´断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態である波長可変半導体レーザ１について説明する。この波長可変半導体レーザ１は、電流を注入して波長を可変させるものである。
【００１６】
図１は、波長可変半導体レーザ１の一例を示す上面図である。
【００１７】
図１に示すように、波長可変半導体レーザ１は、利得電流を注入して利得を制御する活性層領域Ｒ１３と、屈折率を制御して活性層領域Ｒ１３の発振波長を可変させる波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５と、活性層領域Ｒ１３と波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５との間にそれぞれ形成され、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流を吸収するための接地電極１２，１４を有する中間領域Ｒ１２，Ｒ１４とを含む。
【００１８】
波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５は、それぞれパッド電極１１，１５を有し、活性層領域Ｒ１３は、パッド電極１３を有する。
【００１９】
図１において、波長可変半導体レーザ１の表面には、保護膜（パッシベーション膜）２１が形成されている。保護膜２１は、SiO2、SiNｘなどで形成される。
【００２０】
波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５は、制御電流を注入して屈折率を制御するように形成されている。
【００２１】
この波長可変半導体レーザ１においては、後述するように、活性層領域Ｒ１３はアクティブ光導波路４２を有し、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５および中間領域Ｒ１２，Ｒ１４はともにパッシブ光導波路４１，４３を有する。
【００２２】
電流源５１，５３は、それぞれ波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５に制御電流を注入し、電流源５２は、活性層領域Ｒ１３に利得電流を注入するように構成されている。
【００２３】
この波長可変半導体レーザ１の断面は、後述する図２〜５において示してある。図２は図１に示した波長可変半導体レーザ１におけるＡ−Ａ´断面図、図３は図１に示した波長可変半導体レーザ１におけるＣ−Ｃ´断面図、図４は図１に示した波長可変半導体レーザ１におけるＢ−Ｂ´断面図、図５は図１に示した波長可変半導体レーザ１におけるＦ−Ｆ´断面図である。なお、図２〜５は、波長可変半導体レーザ１の断面を例示的に示しているに過ぎない。
【００２４】
図２において、ＩｎＰクラッド（半導体基板）７には、パッシブ光導波路４１が形成されている。ＩｎＰクラッド（半導体基板）７上には、オーミックコンタクトのために、ＩｎＧａＡｓまたはIｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３１が形成されている。コンタクト層３１上には、オーミック電極２３が形成され、さらにオーミック電極２３上には、電流源５１に接続されたパッド電極１１が形成されている。
【００２５】
ＩｎＰクラッド７の下に形成されたメタル部５１はグランド（ＧＮＤ）接地される。
【００２６】
なお、図１に示した波長可変半導体レーザ１におけるＥ−Ｅ´断面についても、図２に示したものと同様である。
【００２７】
図３では、図２に示したものと同様に、ＩｎＰクラッド７上には、オーミックコンタクトのために、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３３が形成されている。コンタクト層３３上には、オーミック電極２５が形成され、さらにオーミック電極２５上には、電流源５２に接続されたパッド電極１３が形成されている。メタル部５１はグランド（ＧＮＤ）接地される。
【００２８】
一方、図２に示したものと異なり、ＩｎＰクラッド７には、アクティブ光導波路４２が形成されている。
【００２９】
図４では、図２に示したものと同様に、ＩｎＰクラッド７には、パッシブ光導波路４１が形成されている。ＩｎＰクラッド７上には、オーミックコンタクトのために、ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３２が形成されている。コンタクト層３２上には、オーミック電極２４が形成され、さらにオーミック電極２４上には、パッド電極１２が形成されている。メタル部５１はグランド（ＧＮＤ）接地される。
【００３０】
一方、図２に示したものと異なり、パッド電極１２は接地される。
【００３１】
なお、図１に示した波長可変半導体レーザ１におけるＤ−Ｄ´断面についても、図４に示したものと同様である。
【００３２】
図５において、上部および下部のＩｎＰクラッド７の間には、光導波路４１，４２，４３が形成されている。
【００３３】
コンタクト層３１〜３５の各々は、各領域Ｒ１１〜Ｒ１５に対応して分離して形成されている。これにより、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５および活性層領域Ｒ１３の各々では、互いに独立して電流（制御電流、利得電流）を注入することができる。
【００３４】
パッシブ光導波路４１，４３上には、それぞれ回折格子４１ａ，４３ａが形成されている。各回折格子４１ａ，４３ａは、周期的な凹凸を有する分布反射構造（DBR: Distributed Bragg Reflector）となっており、この構造によって、特定の波長を有する光に対してのみ反射できるようにしている。
【００３５】
なお、一般に、コンタクト層は、高いドーピングが施され、コンタクト層自体は電気抵抗が小さいため、通電領域の間の領域においては、電気的な絶縁抵抗を大きくするために形成しない、または、形成後に除去される。
【００３６】
波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５の構造は、分布反射器として機能するように構成されている。以下の説明では、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５の構造を、「分布反射器」とも称する。
【００３７】
この実施形態の波長可変半導体レーザ１では、例えば、波長可変領域Ｒ１１に対応する分布反射器の長さを400um、波長可変領域Ｒ１５に対応する分布反射器の長さを２００ｎｍとする。回折格子４１ａ，４３ａのピッチを２４０ｎｍ、結合乗数を４０(１/ｃｍ)とする。
【００３８】
上述した２つの分布反射器は、光の波長で１５５０ｎｍに反射ピークを持つように構成される。各分布反射器では、パッド電極１１，１５から電流が注入された場合に、電子および正孔の濃度を増加させることで、屈折率を可変させる。電流が注入されれば、反射ピークが短波長にシフトする。すなわち、分布反射器への電流量を調整することによって、発振波長を制御することができる。
【００３９】
以下、上述した各領域Ｒ１１〜Ｒ１５の構成について再度図１〜図５を参照して詳述する。
【００４０】
［波長可変領域］
先ず、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５について説明する。
【００４１】
上記のとおり、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５のコア層の上方には、コンタクト層３１，３５が形成されている。図５に示したとおり、コンタクト層３１，３５は、オーミック電極２３，２７と接しているため、オームの法則に基づく電気特性が得られる。
【００４２】
この実施形態の波長可変半導体レーザ１では、オームの法則に基づく電気特性を有するコンタクト層３１，３５を形成するために、オーミック電極２３〜２７の形成後に、約４００℃の高温に加熱し、コンタクト層３１〜３５とオーミック電極２３〜２７とを合金化する。以下の説明では、この工程を「アロイ電極工程」と称す。このようにして波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５を作製することによって、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５では、パッド電極１１，１５を通して、電流を注入することができる。
【００４３】
なお、上述のアロイ電極工程における合金化に代えて、結晶成長の段階でコンタクト層３１，３５のドーピング濃度を適切に設定して波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５を作製するようにしてもよい。この場合、上述のアロイ電極工程における高温加熱処理を行わなくても、オーミック性の電気特性を持つコンタクト層が形成できる。
【００４４】
［中間領域］  
中間領域Ｒ１２，Ｒ１４について説明する。
【００４５】
パッド電極１２，１４の接地、および回折格子４１ａ，４３ａ以外の構成については、中間領域Ｒ１２，Ｒ１４は、波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５と同様である。中間領域Ｒ１２，Ｒ１４では、パッド電極１２，１４は接地されているため、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流が流入したとしても、漏れ電流は全てＧＮＤ端子に流れ、分布反射器としての波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５に達しない。
【００４６】
この実施形態の波長可変半導体レーザ１では、例えば、中間領域Ｒ１２，Ｒ１４の長さを１００μｍとする。
【００４７】
［活性層領域］
活性層領域Ｒ１３について説明する。
【００４８】
活性層領域Ｒ１３のアクティブ光導波路４２は、多重量子井戸(MQW：Multi Quantum Wells)で構成され、電流注入により量子井戸から発光し、共振によりレーザ発振する機能を持つ。この実施形態では、MQWはInGaAsPによって構成するが、InAlGaAsによるMQWとして構成しても良い。
【００４９】
アクティブ光導波路４２も、パッシブ光導波路４１，４３と同様に、周囲をInPクラッド７により囲まれている。また、アクティブ光導波路４２の上部には、コンタクト層３３が形成されている。すなわち、この実施形態の波長可変半導体レーザ１では、活性層領域Ｒ１３は、金属と半導体とを合金化し、オーミック性の電気特性を得るように形成されている。パッド電極１３から電流が注入されると、アクティブ導波路４２の内部に電子および正孔が増え、誘導放出により光のゲインが発生する。
【００５０】
活性層領域Ｒ１３の両側には、中間層Ｒ１２，Ｒ１４を介して、それぞれ波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５としての分布反射器が存在する。各分布反射器は、前述のとおり、1550nm付近に反射ピークを持つ。活性層領域Ｒ１３に電流が注入され、光のゲインがレーザの発振閾値を超えれば１５５０ｎｍの光が選択的にレーザ発振するようになっている。
【００５１】
活性層領域Ｒ１３は、２００ｍＡの注入電流で駆動する。レーザの発振波長は、分布反射器部にあるパッド電極１１，１５から電流を注入することで可変である。電流が注入されるにつれ、分布反射器の反射ピークが短波長にシフトする。それに従い、発振波長が短波長にシフトする。
【００５２】
なお、各分布反射器では、所望の波長でレーザ発振するように、常に同じ反射ピークを持つように電流を制御するようにする。
【００５３】
本実施形態の波長可変半導体レーザ１では、波長可変領域Ｒ１１の長さ（例えば、４００μｍ）は、波長可変領域Ｒ１５の長さ（例えば、２００μｍ）よりも２倍になるように設定している。そこで、波長可変領域Ｒ１１への電流量は、波長可変領域Ｒ１５への電流量よりも２倍になるようにしている。
【００５４】
図６は、かかる波長可変領域Ｒ１５への電流注入量とレーザの発振波長のシフト量との関係の一例を示す図である。
【００５５】
図６からわかるように、０〜３０ｍＡまでの電流注入により、約９ｎｍの発振波長シフトを得た。なお、この場合、中間領域Ｒ１２，Ｒ１４ではGNDへ流れる電流量が約３ｍＡであった。
【００５６】
図６に示した波長可変特性と比較するために、従来の波長可変半導体レーザ１００の波長可変特性について、図７および図８を参照して説明する。図７は、従来の波長可変半導体レーザ１００の構成を示す図である。図８は、従来の波長可変半導体レーザ１００における波長可変領域への電流注入量とレーザの発振波長のシフト量との関係の一例を示す図である。
【００５７】
図７において、従来の波長可変半導体レーザ１００は、本実施形態の波長可変半導体レーザ１と異なり、中間層領域Ｒ１２，Ｒ１４が存在しない。中間層領域Ｒ１２，Ｒ１４以外の構成については、波長可変半導体レーザ１と同様である。すなわち、波長可変半導体レーザ１００は、図５に示したものと同様に、利得電流を注入して利得を制御する活性層領域Ｒ１１２と、屈折率を制御して、活性層領域Ｒ１１２の発振波長を可変させる波長可変領域Ｒ１１１，Ｒ１３とを含む。
【００５８】
波長可変領域Ｒ１１１，Ｒ１１３においては、それぞれパッド電極１１１，１１３を有し、活性層領域Ｒ１１２においては、パッド電極１１２を有する。波長可変半導体レーザ１００の表面には、保護膜１２１が形成されている。保護膜２１は、SiO2、SiNｘなどで形成される。
【００５９】
上部および下部のＩｎＰクラッド１７の間には、光導波路１４１，１４２，１４３が形成されている。コンタクト層１３１，１３２，１３３の各々は、各領域Ｒ１１１〜Ｒ１１３に対応して分離して形成され、波長可変領域Ｒ１１１，Ｒ１１３および活性層領域Ｒ１１２の各々では、互いに独立して電流（制御電流、利得電流）を注入することができる。
【００６０】
パッシブ光導波路１４１，１４３上には、それぞれ回折格子１４１ａ，１４３ａが形成され、各回折格子１４１ａ，１４３ａも、周期的な凹凸を有する分布反射構造（DBR: Distributed Bragg Reflector）となっている。
【００６１】
この波長可変半導体レーザ１００の波長可変特性は、図９に示すとおりである。すなわち、波長可変幅は、図７に示したものよりも減少し、３０ｍＡの注入電流に対し、６ｎｍの波長シフトしか得られなかった。すなわち、電流注入量が少ない領域Ｒ１１１，Ｒ１１３では、電流に対する波長シフトの感度が悪くなった。これは、活性層領域Ｒ１１２から電流が領域Ｒ１１１，Ｒ１１３に流入していることが原因であると考えられる。
【００６２】
これに対し、本実施形態の波長可変半導体レーザ１では、中間領域Ｒ１２，Ｒ１４からGNDに流れる電流が、分布反射器としての波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５に流れるため、波長可変幅がその分だけ狭くなる。
【００６３】
波長可変半導体レーザ１００では、分布反射器としての波長可変領域Ｒ１１１，Ｒ１１３に流れる漏れ電流量は少ないものの、波長シフト量は電流値の平方根に比例する。このため、本実施形態の波長可変半導体レーザ１では、従来の波長可変半導体レーザ１００よりも波長可変幅を大きく(約３０％)拡大することができた。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の波長可変半導体レーザ１によれば、活性層領域Ｒ１３と波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５との間に中間領域Ｒ１２，Ｒ１４を備え、この中間領域Ｒ１２，Ｒ１４において、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流を吸収するための接地電極１２，１４を有する。これにより、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流が波長可変領域Ｒ１１，Ｒ１５に流入せずに接地電極１２，１４へ流れる。したがって、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流があったとしても、波長可変機能が低下することがない。
【００６５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態である波長可変半導体レーザ１Ａについて説明する。この波長可変半導体レーザ１Ａは、後述する加熱処理により波長可変領域内の屈折率を制御する点が、第１実施形態と異なる。それ以外の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、以下の説明では、加熱処理により波長可変領域内の屈折率を制御する構成を中心に説明する。本実施形態では、特に明記しない限り、第１実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
【００６６】
本実施形態の波長可変半導体レーザ１Ａは、第１実施形態の波長可変半導体レーザ１と同様の波長可変を実現するものであるが、ヒータ加熱により屈折率を制御する。
【００６７】
以下、本実施形態の波長可変半導体レーザ１Ａについて、図１０〜図１６を参照して説明する。図１０は波長可変半導体レーザ１Ａの一例を示す上面図、図１１は図１０に示した波長可変半導体レーザ１ＡにおけるＡ−Ａ´断面図、図１２は図１０に示した波長可変半導体レーザ１ＡにおけるＢ−Ｂ´断面図、図１３は図１０に示した波長可変半導体レーザ１ＡにおけるＣ−Ｃ´断面図、図１４は図１０に示した波長可変半導体レーザ１ＡにおけるＤ−Ｄ´断面図、図１５は図１０に示した波長可変半導体レーザ１ＡにおけるＥ−Ｅ´断面図、図１６は図１０に示した波長可変半導体レーザ１ＡにおけるＪ−Ｊ´断面図である。
【００６８】
なお、図１０のＧ−Ｇ´断面、Ｈ−Ｈ´断面およびＩ−Ｉ´断面はそれぞれ図１１、図１２および図１３に示したものと同様である。図１０のＦ−Ｆ´断面は図１４に示したものと同様である。
【００６９】
上記図１１〜１６は、波長可変半導体レーザ１Ａの断面を例示的に示しているに過ぎない。
【００７０】
図１０に示すように、この波長可変半導体レーザ１Ａでは、第１実施形態のものと同様に、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５と、中間領域Ｒ２２，Ｒ２４と、活性層領域Ｒ２３とを含む。中間領域Ｒ２２には、活性層領域Ｒ２３からの漏れ電流を吸収するための接地電極１２を有し、中間領域Ｒ２４には、活性層領域Ｒ２３からの漏れ電流を吸収するための接地電極１４を有する。中間領域Ｒ２２，Ｒ２４の構造はそれぞれ図１に示した中間領域Ｒ１２，Ｒ１４と同様であり、活性層領域Ｒ２３は図１に示した活性層領域Ｒ１３と同様である。
【００７１】
一方、第１実施形態のものと異なり、波長可変領域Ｒ２１は、パッド電極１１ａ，１１ｂに接続されたヒータ部７１が備えられ（図１０〜図１３、図１６）、波長可変領域Ｒ２５には、パッド電極１５ａ，１５ｂに接続されたヒータ部７２が備えられている（図１０、図１６）。ヒータ部７１，７２は、金属等の抵抗体に電流を流すことで発生した熱を利用するように構成されている。各パット電極１１ｂ，１５ｂは接地される。本実施形態の波長可変半導体レーザ１Ａでも、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５に対応する構造が分布反射器として機能する。
【００７２】
上述のヒータ部７１，７２に流れる電流量を調整することによって、発振波長を調整することができる。
【００７３】
この波長可変半導体レーザ１Ａでも、第１実施形態のものと同様に、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５および中間領域Ｒ２２，Ｒ２４の各々にはパッシブ光導波路４１，４３が形成され、活性層領域Ｒ２３にはアクティブ光導波路４２が形成されている（図１１〜図１６）。
【００７４】
電流源５１，５３は、それぞれ波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５に制御電流を注入し、電流源５２は、活性層領域Ｒ２３に利得電流を注入するように構成されている。
【００７５】
なお、この波長可変半導体レーザ１Ａでは、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５にコンタクト層は形成されていないが、コンタクト層を形成するようにしてもよい。この場合、コンタクト層とヒータ部とは直接接しないようにする必要がある。ヒータ部とコンタクト層が接した場合、オーミック性の電気特性は示さないとしても、少なくともショットキー接触となるため、ヒータ部に流れる電流が半導体層に流れ得る場合があるからである。
【００７６】
本実施形態の分布反射器も、第１実施形態と同様に、1550nm付近に反射ピークを持つ。活性層領域Ｒ２３に電流を注入し、光のゲインが半導体レーザの発振閾値を超えれば1550nmの光が選択的にレーザ発振する。レーザの発振波長は、分布反射器の上部に形成されたヒータ部７１，７２を加熱することにより、可変する。例えば、温度が10℃上げると、反射ピークは1nm長波長にシフトする。そのため、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５のパッド電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂに電流が流れると、ヒータ部７１，７２が発熱し、発振波長が長波長にシフトする。
【００７７】
図１０に示した波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５は、ヒータ部７１，７２に流れる電流が100mAのときに20℃上がる。ただし、各波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５は、第１実施形態のものと同様に、長さが異なる（例えば、400μｍ、200μｍ）ため、単位電流当たりの電圧値は異なる。
【００７８】
例えば、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５に対して300mAまで電流を流すことで、6nmだけ反射ピークを長波長化できる。これにより、発振波長も1550nmから1556nnmまで可変する。中間領域Ｒ２２，Ｒ２４はグランド接地されているので、活性層領域Ｒ２３から波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５へ流れる漏れ電流は、グランドに流れる。そのため、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５には、活性層領域Ｒ２３からの漏れ電流が流入することがない。
【００７９】
活性層領域Ｒ２３に対して電流源５２から電流を200mA流した場合のレーザ線幅の半値全幅は200kHzとなり、非常に狭いレーザ線幅が実現できる。
【００８０】
以下、この波長可変半導体レーザ１Ａと比較するために従来の波長可変半導体レーザ１００Ａの構成について、図１７および図１８を参照して説明する。図１７は、従来の波長可変半導体レーザ１００Ａの構成を示す正面図である。図１８は、従来の波長可変半導体レーザ１００ＡのＲ−Ｒ´断面図である。なお、図１７に示したＫ−Ｋ´およびＯ−Ｏ´断面はともに図１１と同様であり、図１７に示したＬ−Ｌ´およびＰ−Ｐ´断面はともに図１２と同様である。図１７に示したＭ−Ｍ´およびＱ−Ｑ´断面はともに図１３と同様であり、図１７に示したＮ−Ｎ´断面はともに図１５と同様である。
【００８１】
図１８において、従来の波長可変半導体レーザ１００Ａは、本実施形態の波長可変半導体レーザ１Ａと異なり、中間層領域Ｒ２２，Ｒ２４が存在しない。中間層領域Ｒ２２，Ｒ２４以外の構成については、波長可変半導体レーザ１Ａと同様である。すなわち、波長可変半導体レーザ１００Ａは、図１０に示したものと同様に、活性層領域Ｒ２２と、活性層領域Ｒ２２の発振波長を可変させる波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２３とを含む。
【００８２】
波長可変領域Ｒ２１においては、パッド電極１１１ａ，１１１ｂとヒータ部１７１とを有し、波長可変領域Ｒ２３においては、パッド電極１５１ａ，１５１ｂとヒータ部１７２とを有する。活性層領域Ｒ２２においては、パッド電極１１３を有する。波長可変半導体レーザ１００Ａの表面には、保護膜１２１が形成されている。保護膜１２１は、SiO2、SiNｘなどで形成される。
【００８３】
上部および下部のＩｎＰクラッド１７の間には、光導波路１４１，１４２，１４３が形成され、コンタクト層１３１は、各領域Ｒ２１〜Ｒ２３に対応して分離して形成され、波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２３および活性層領域Ｒ２２の各々では、互いに独立して電流（制御電流、利得電流）を注入することができる。
【００８４】
この波長可変半導体レーザ１００Ａの波長可変幅は、図１０に示したものと同様に６ｎｍとなるものの、レーザ線幅は１ＭＨｚとなり、図１０に示したもの（２００ｋＨｚ）よりも増大した。これは、活性層領域Ｒ１１２から電流が領域Ｒ１１１，Ｒ１１３に流入したことが原因であると考えられる。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態の波長可変半導体レーザ１Ａにおいても、活性層領域Ｒ２３と波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５との間に中間領域Ｒ２２，Ｒ２４を備え、この中間領域Ｒ２２，Ｒ２４において、活性層領域Ｒ２３からの漏れ電流を吸収するための接地電極１２，１４を有する。これにより、活性層領域Ｒ２３からの漏れ電流が波長可変領域Ｒ２１，Ｒ２５に流入しない。よって、活性層領域Ｒ１３からの漏れ電流があったとしても、波長可変機能を損なうことがない。
【００８６】
以上、上記各実施形態を詳述してきたが、具体的な積層体の材料や動作周波数等は実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。例えば、波長可変領域および中間領域の数は、１つ、または３つ以上に変更することができる。
【００８７】
上記各実施形態の波長可変半導体レーザでは、活性層領域の両側に中間領域と波長可変領域とを備える場合について説明した。しかしながら、活性層領域の一方の端面に高反射膜が形成されている場合には、活性層領域の他方の端面側にのみ、中間領域と波長可変領域とを形成するようにしてもよい（例えば、図１に示した例では、中間領域Ｒ１４と波長可変領域Ｒ１５。図１６に示した例では、中間領域Ｒ２４と波長可変領域Ｒ２５。）。この場合、その波長可変領域には、特定の波長を発振するように、分布反射器を含む。このようにしても、活性層領域からの漏れ電流があったとしても、波長可変機能を損なうことがない。
【符号の説明】
【００８８】
１，１Ａ    波長可変半導体レーザ
１１，１１ａ，１１ｂ，１２，１３，１４，１５，１５ａ，１５ｂ  パッド電極
４１，４３  パッシブ光導波路
４２  アクティブ光導波路
Ｒ１１，Ｒ１５，Ｒ２１，Ｒ２５  波長可変領域
Ｒ１３，Ｒ２３  活性層領域
Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ２２，Ｒ２４  中間領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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