(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の半導体基板に複数の半導体レーザ素子を並設したアレイ型半導体レーザ装置において、
前記半導体レーザ素子間の分離領域にシールド部を形成し、
前記シールド部が、前記半導体基板の両面に夫々対向して形成された電極と、所定間隔で複数設けられ前記夫々の電極を導通させるビアホールとからなることを特徴とするアレイ型半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記シールド部を接地電位に接続することを特徴とする請求項１に記載のアレイ型半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ型半導体レーザ装置及びこれを搭載した半導体レーザモジュールに関し、特に、アレイ型半導体レーザ装置のクロストークの防止に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、半導体基板に形成した活性層中にて励起状態の電子と正孔とが放射再結合する誘導放射を整然と起こすことにより、振動数や位相が揃ったコヒーレントな光が得られるため、直進性や干渉性が高く、情報処理或いは光通信等の広い分野で用いられている。
【０００３】
情報化の進展によって情報通信網のトラフィックは急激な増加を続けており、こうしたトラフィックの増加に対応するために、情報通信網のバックボーンとなる光通信網にはより多くの情報を処理するために高速化が求められている。このため、１０Ｇｂｐｓ以上の高速大容量光伝送には、波長の異なる複数の光信号を多重化して１本の光ファイバに伝送する波長分割多重通信(ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing)技術が一般的となってきている。
【０００４】
波長分割多重通信では、複数の光信号を合波器によって多重化するが、合波される複数の光信号は、夫々が独立したチャネルと呼ばれる信号系であり、伝送装置ではチャネルの数と同数の半導体レーザ素子が必要となる。チャネル毎に個別の半導体レーザ素子を搭載する場合には夫々の素子について光学系の調整等を行なわなければならず煩雑であるため、複数の半導体レーザ素子を一体としたアレイ型の半導体レーザ装置が用いられている。この半導体レーザ装置では、図１に示すように、ＩｎＰ等を用いたｎ型半導体基板１に、ＩｎＡｌＡｓ等を用いたｎ型クラッド層２、ＩｎＧａＡｌＡｓ等を用いた活性層３、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ等を用いたｐ型クラッド層４、酸化珪素と窒化珪素とを積層した絶縁膜５を順次積層した層構造となっており、この層構造を分離領域に形成された溝６によって分離して４チャネルの半導体レーザ素子が設けられている。
【０００５】
夫々の半導体レーザ素子では、発光中心となる領域の両側のクラッド層４に溝を形成したリッジ構造となっており、リッジ部では絶縁膜５を除去してクラッド層４上にＩｎＧａＡｓ等を用いたｐ型キャップ層７を形成し、このキャップ層７及び絶縁膜５上に金を主体としてＴｉ，Ｐｔ等を積層させて活性層に電圧を印加するアノード電極８が形成され、半導体基板１裏面にも同様に半導体基板１と導通するカソード電極９が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうしたアレイ型の半導体レーザ装置では、複数の半導体レーザ素子が同一の半導体基板に形成されているため、半導体レーザの動作時には電気的、熱的、光学的なクロストークが発生し、隣接する半導体レーザ素子に悪影響を及ぼすことがある。即ち、１０Ｇｂｐｓ等の高周波動作時に電気的な或いは電磁気的な漏れが発生し、隣接する半導体レーザ素子に信号の一部を誘発させてしまう。これがノイズとなり特性悪化の原因となる。
【０００７】
本発明の課題は、これらの問題を解決し、アレイ型の半導体レーザ装置について半導体レーザ素子間のクロストークを防止する技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
単一の半導体基板に複数の半導体レーザ素子を並設した半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子間の分離領域にシールド部を形成する。また、半導体レーザモジュールにおいて、この半導体レーザ装置と、この半導体レーザ装置に光結合する光ファイバとを基板に取り付け、ケースに収納する。
【０００９】
上述した本発明によれば、複数の半導体レーザ素子が並設された半導体レーザ装置の分離領域にシールド部を設けることによって、半導体レーザの動作時に隣接する半導体レーザ素子間のクロストークを防止して、半導体レーザ装置の特性悪化を防止することができる。またモジュールでは、アレイ型の半導体レーザ装置を用いることによって基板実装が容易であり、かつ隣接する半導体レーザ素子間のクロストークも生じないので、モジュールの信頼性を向上させることができる。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２は本発明の一実施となる半導体レーザ装置を示す斜視図であり、図３は図２中のａ‐ａ線に沿った部分拡大縦断面図であり、図４は図２中のｂ‐ｂ線に沿った部分拡大縦断面図である。
【００１２】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、ＩｎＰ等を用いたｎ型半導体基板１に、ＩｎＡｌＡｓ等を用いたｎ型クラッド層２、ＩｎＧａＡｌＡｓ等を用いた活性層３、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＰ等を用いたｐ型クラッド層４、酸化珪素と窒化珪素とを積層した絶縁膜５を順次積層した層構造となっており、この層構造を分離領域に形成された溝６によって電気的に分離して、ここでは４チャネルの半導体レーザ素子が単一の半導体基板に並設されている。
【００１３】
夫々の半導体レーザ素子では、発光中心となる領域の両側のクラッド層４に溝を形成したリッジ構造となっており、リッジ部では絶縁膜５を除去してクラッド層４上にＩｎＧａＡｓ等を用いたｐ型キャップ層７を形成し、このキャップ層７及び絶縁膜５上に金を主体としてＴｉ，Ｐｔ等を積層させて活性層に電圧を印加するアノード電極８が形成され、半導体基板１裏面にも同様に半導体基板１と導通するカソード電極９が形成されている。
【００１４】
本実施の形態の半導体レーザ装置では、溝６の形成された分離領域にシールド部１０が設けられている。このシールド部は、溝６に形成された電極１０ａと電極１０に対向させて反対面に設けた電極１０ｂと所定間隔で複数設けられ夫々の対向する電極１０ａ，１０ｂを導通させるビアホール１０ｃとからなっている。
【００１５】
このシールド部１０を例えば接地電位に接続して電位を固定することにより、半導体レーザの動作時に隣接する半導体レーザ素子間のクロストークを防止することができる。このため、１０Ｇｂｐｓ等の高周波動作時であっても、電気的な或いは電磁気的な漏れを防止し、隣接する半導体レーザ素子にノイズを発生させることがないので、半導体レーザ装置の特性悪化を防止することができる。
【００１６】
図５はモジュールに実装するために半導体レーザ装置を基板に取り付けた状態を示す平面図であり、図６は図５中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。シリコン等を用いた基板１１と半導体レーザ装置１２とは、基板１１の接地配線１１ａに半導体レーザ装置１２のアノード電極８を接着導通させるフェイスダウン実装が行なわれ、例えば半導体レーザ装置１２上に形成されたマーカと基板１１上に形成されたマーカとを検出調整し、所定の位置に取り付けられる。
【００１７】
本実施の形態ではアレイ型の半導体レーザ装置１２を用いることによって半導体レーザ装置１２と基板１１との位置合わせは一度で済ますことができるが、チャネル数の個別の半導体レーザ素子を取り付ける場合には取り付ける半導体レーザ素子を個別に位置合わせしなければならない。
【００１８】
同様に、基板１１にはモニタ用のフォトダイオード１３を取り付ける。フォトダイオード１３について、図中では個別のフォトダイオードがチャネル毎に取り付けられているが、このフォトダイオードをアレイ化することも可能である。
【００１９】
半導体レーザ装置１２及びフォトダイオード１３は、基板１１に蒸着させてある金錫合金等のハンダ材をリフローにより溶融させて、基板１１と接続・固定した後に、カソード電極９と基板１１に形成された所定の配線とをボンディングワイヤ等によって接続する。同様にフォトダイオード１３の電極と所定の配線ともボンディングワイヤ等によって接続する。また、必要に応じて、半導体レーザ装置１２のシールド部１０と導通させたシールド電極１６とも接地電位へボンディングワイヤ等によって接続する。
【００２０】
次に、基板に形成されたＶ字状の溝１４に光ファイバ１５を取り付けて各半導体レーザ素子の発光中心と光ファイバ１５の光軸とを一致させる光結合調整を行ない、接着剤を溝１４に塗布し、紫外線照射や加熱等の硬化手段を用いて接着剤を硬化させて光ファイバ１５を基板１１に固定する。
【００２１】
光モジュールでは、この半導体レーザ装置１２及び光ファイバ１５の接続された基板１１をケース等に固定し、駆動用ＩＣ等と一緒にふた付けされる。
【００２２】
本実施の形態のモジュールでは、アレイ型の半導体レーザ装置を用いることによって半導体レーザ装置の基板実装が容易であり、かつ隣接する半導体レーザ素子間のクロストークも生じないので、半導体レーザ装置の特性悪化を防止し、モジュールの信頼性を向上させることができる。
【００２３】
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明によれば、複数の半導体レーザ素子が並設された半導体レーザ装置の分離領域にシールド部を設けることによって、半導体レーザの動作時に隣接する半導体レーザ素子間のクロストークを防止することができるという効果がある。
（２）本発明によれば、上記効果（１）により、高周波動作時であっても、電気的な或いは電磁気的な漏れを防止することができるという効果がある。
（３）本発明によれば、上記効果（２）により、隣接する半導体レーザ素子にノイズを発生させることがないという効果がある。
（４）本発明によれば、上記効果（３）により、半導体レーザ装置の特性悪化を防止することができるという効果がある。
（５）本発明によれば、上記効果（４）により、モジュールの信頼性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアレイ型半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるアレイ型半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図３】図２中のａ‐ａ線に沿った部分拡大縦断面図である。
【図４】図２中のｂ‐ｂ線に沿った部分拡大縦断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体レーザ装置の実装された基板を示す平面図である。
【図６】図５中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
１…半導体基板、２…クラッド層、３…活性層、４…クラッド層、５…絶縁膜、６…溝、７…キャップ層、８…アノード電極、９…カソード電極、１０…シールド部、１０ａ，１０ｂ…電極、１０ｃ…ビアホール、１１…基板、１２…半導体レーザ装置、１３…フォトダイオード、１４…溝、１５…光ファイバ、１６…シールド電極。
【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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