(57)【要約】【課題】素子抵抗を小さくすることができ、低反射率を得ることが可能な半導体光機能素子とその製造方法および電界吸収型光変調器集積半導体レーザを提供する。【解決手段】本発明に係る半導体光機能素子１０では、所定波長の光を射出する半導体レーザ部１１と、半導体レーザ部と同一基板上に形成され、側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路１７を有する電界吸収型変調部１３と、を設けた。本発明によれば、逆メサ形状を有する導波路を形成することにより素子抵抗を小さくすることができ、かつ、逆メサ形状を有する導波路の側面が湾曲しているため、端面での反射戻り光が導波路に再入射しなくなり、反射率の低減が可能となる。【選択図】図１
2009295879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長の光を射出する半導体レーザ部と、
前記半導体レーザ部と同一基板上に形成され、側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路を有する電界吸収型変調部と、
を備えることを特徴とする、半導体光機能素子。
【請求項２】
前記光導波路は、当該光導波路の出射端面の幅が前記光導波路の前記半導体レーザ部側の端面の幅よりも広いテーパ形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の半導体光機能素子。
【請求項３】
前記光導波路の出射端面には、側面が湾曲していない直線状の光導波路が更に接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体光機能素子。
【請求項４】
前記光導波路の曲率半径Ｒは、当該光導波路を出射する光の出射方向と前記光導波路の出射端面の法線とのなす角をθとし、前記光導波路の長さをＬとした場合に、以下の式１で表される値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体光機能素子。
【数１】
2009295879.tif 000007
【請求項５】
前記側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路の曲率半径Ｒは、当該湾曲した逆メサ形状の光導波路を出射する光の出射方向と前記湾曲した逆メサ形状の光導波路の出射端面の法線とのなす角をθとし、前記湾曲した逆メサ形状の光導波路の長さをＬとし、前記直線上の光導波路の長さをＬｓとした場合に、以下の式２で表される値であることを特徴とする、請求項３に記載の半導体光機能素子。
【数２】
2009295879.tif 000008
【請求項６】
所定波長の光を射出する半導体レーザ部と、前記半導体レーザ部から射出された光を変調する電界吸収型変調部と、を備える半導体光機能素子の製造方法であって、
所定の基板上にグレーティングを形成した後に、前記半導体レーザ部の活性層を積層するステップと、
前記グレーティングの一部および前記活性層の一部を除去するステップと、
前記グレーティングおよび前記活性層の一部が除去された部分に、前記電界吸収型変調部の吸収層を積層するステップと、
前記活性層および前記吸収層上にクラッド層を形成するステップと、
側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路をエッチングにより形成するステップと、
を含むことを特徴とする、半導体光機能素子の製造方法。
【請求項７】
前記光導波路をエッチングにより形成するステップでは、ＨＣｌを含むエッチング液が用いられることを特徴とする、請求項６に記載の半導体光機能素子の製造方法。
【請求項８】
所定波長の光を射出する半導体レーザ部と、
前記半導体レーザ部と同一基板上に形成され、側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路を有する電界吸収型変調部と、
を備えることを特徴とする、電界吸収型光変調器集積半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光機能素子とその製造方法および電界吸収型光変調器集積半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の光通信においては、高速化および大容量化に対応するため、伝送速度１０Ｇｂｐｓの光通信システムが急速に普及しており、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）化が進んでいる。また、１チャンネルあたりの伝送速度を高速化した、４０Ｇｂｐｓのシステムも立ち上がりつつある。
【０００３】
そのような高速・大容量の光通信システムで使用される光源として、例えば、電界吸収型（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＥＡ）変調器を集積した半導体レーザ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ：ＥＭＬ）が開発されている。
【０００４】
このようなＥＭＬ９００は、例えば図１３に示したように、所定波長の光を射出する半導体レーザ部９０１と、半導体レーザ部９０１から射出された光を変調するＥＡ変調器部９０３と、を備える。通常、半導体レーザ部９０１の電極と、ＥＡ変調器部９０３の電極とは、電極分離領域９０５によって分離されている。
【０００５】
通常、ＥＭＬ９００の半導体レーザ部９０１として、共振器の反射面の代わりに回折格子を素子内に作り込んだ分布帰還型（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＦｅｅｄＢａｃｋ：ＤＦＢ）レーザが用いられる。このＤＦＢレーザは、回折格子により特定の波長のみが選択されるため、安定した単一波長発振を行うことができるという特徴を有する。
【０００６】
このようなＥＭＬの技術的な問題の一つとして、ＥＡ変調器前端面での反射率の低減がある。ＥＡ変調器部９０３の出射側の端面（以下、出射端面とも称する。）９０７の反射率が低減されていない場合、半導体レーザ部９０１から出射しＥＡ変調器部９０３で変調された変調光が出射端面９０７において反射してしまい、戻り光として半導体レーザ部９０１に戻ってきてしまうことがある。この戻り光の揺らぎの影響により、半導体レーザ部９０１の活性層のキャリア密度が変化して、屈折率が変化してしまう。この屈折率の変化により、半導体レーザ部９０１から射出される光には、波長チャープが生じることとなる。波長チャープが大きくなると、信号波形に歪みが生じ、伝送特性が劣化してしまう。そのため、ＥＡ変調器端面での反射率は、例えば０．０１％以下と、十分に小さな値とすることが重要となる。
【０００７】
この問題を解決するために、例えば、無反射（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＲ）コーティングを施す方法や、選択成長を用いてＥＡ変調器部とＤＦＢレーザ部とを一括形成し、かつ、その遷移領域をＤＦＢレーザ部の活性領域とすることでＥＡ変調器部とＤＦＢレーザ部との境界における反射を抑制する方法（例えば、特許文献１を参照。）等が提案されている。
【０００８】
また、別な方法としては、例えば、ＥＡ変調器部の端面に低反射コーティングおよび窓構造を導入する方法（例えば、非特許文献１を参照。）や、ＥＡ変調器領域をＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：金属有機気相エピタキシー）選択成長を用いた曲がり導波路とすることで、反射率を低減させる方法（例えば、特許文献２を参照。）が提案されている。
【０００９】
さらに、曲がり導波路を用いずに変調帯域を拡大する方法として、例えば、リッジ導波路の側面を（１１１）Ａ面からなる逆メサ形状にすることで、素子抵抗の低減を図る方法（例えば、特許文献３を参照。）が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２２８５５８号公報
【特許文献２】特開平１１−４６０４０号公報
【特許文献３】特開２００２−２０４０３０号公報
【非特許文献１】加藤友章、佐々木達也、山口昌幸、小松啓郎、北村光弘、「バンドギャップ制御選択ＭＯＶＰＥ成長を用いた窓構造光変調器／ＤＦＢレーザ集積化光源」、信学技報  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＲＥＰＯＲＴ  ＯＦ  ＩＥＩＣＥ．、ＭＷ９４−３２、ＯＰＥ９４−２５（１９９４−０６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ＡＲコーティングのみを施す方法を用いたとしても、再現性良く反射率を制御できるのは０．１％程度までであり、再現性良く０．０１％以下の反射率を得ることは困難である。
【００１２】
また、特許文献１に記載の方法では、ＥＡ変調器部とＤＦＢレーザ部とをＭＯＶＰＥ選択成長により一括して結晶成長させるため、ＥＡ変調器部およびＤＦＢレーザ部それぞれの構造の設計自由度が制限されてしまうという問題があった。
【００１３】
さらに、非特許文献１に記載の方法では、窓構造を設けているため、光導波路の端面近傍で屈折率が変化しており、十分な結合効率が得られず、ファーフィールドパターン（Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ）に歪みが発生するという問題があった。
【００１４】
また、特許文献２に記載の方法では、光導波路が順メサ形状となっており、キャパシタンスが大きくなって変調帯域が制限されてしまうという問題があった。順メサ形状を有する光導波路においてキャパシタンスを小さくするためには、ＥＡ変調器部の共振器長を短くすればよいが、共振器長と、素子抵抗や消光比とはトレードオフの関係であり、素子抵抗を小さく抑え、十分な消光比を得ることが困難となる。
【００１５】
また、光導波路を曲がり導波路として形成すると、エッチング面が異なる面方位が現れる。そのため、特許文献３に記載された方法で逆メサ形状を有する光導波路を形成する際に、曲がり角度が大きくなると、サイドエッチングが生じ、導波路を形成できなくなるという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、素子抵抗を小さくすることができ、低反射率を得ることが可能な、新規かつ改良された半導体光機能素子とその製造方法および電界吸収型光変調器集積半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定波長の光を射出する半導体レーザ部と、前記半導体レーザ部と同一基板上に形成され、側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路を有する電界吸収型変調部と、を備える半導体光機能素子が提供される。
【００１８】
かかる構成によれば、半導体レーザ部は、所定波長の光を射出し、半導体レーザ部から射出された光は、半導体レーザ部と同一基板上に形成された電界吸収型変調部に入射する。電界吸収型変調部では、入射した光を変調して、射出する。ここで、本発明に係る電界吸収型変調部の光導波路は、逆メサ形状を有するため電界吸収型変調部の素子抵抗を小さくすることができる。また、本発明に係る電界吸収型変調部の光導波路は、側面が湾曲しているため、光の出射方向が出射端面に対して垂直な方向ではなくなる。そのため、電界吸収型変調部の出射端面において反射した反射光が光導波路に再入射することがなく、結果的に、半導体光機能素子の反射率を低減させることができる。
【００１９】
前記光導波路は、当該光導波路の出射端面の幅が前記光導波路の前記半導体レーザ部側の端面の幅よりも広いテーパ形状を有するように構成されてもよい。
【００２０】
前記光導波路の出射端面には、側面が湾曲していない直線状の光導波路が更に接続されてもよい。
【００２１】
前記光導波路の曲率半径Ｒは、当該光導波路を出射する光の出射方向と前記光導波路の出射端面の法線とのなす角をθとし、前記光導波路の長さをＬとした場合に、以下の式１で表される値であってもよい。
【００２２】
【数１】
2009295879.tif 000003
【００２３】
前記側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路の曲率半径Ｒは、当該湾曲した逆メサ形状の光導波路を出射する光の出射方向と前記湾曲した逆メサ形状の光導波路の出射端面の法線とのなす角をθとし、前記湾曲した逆メサ形状の光導波路の長さをＬとし、前記直線上の光導波路の長さをＬｓとした場合に、以下の式２で表される値であってもよい。
【００２４】
【数２】
2009295879.tif 000004
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定波長の光を射出する半導体レーザ部と、前記半導体レーザ部から射出された光を変調する電界吸収型変調部と、を備える半導体光機能素子の製造方法であって、所定の基板上にグレーティングを形成した後に、前記半導体レーザ部の活性層を積層するステップと、前記グレーティングの一部および前記活性層の一部を除去するステップと、前記グレーティングおよび前記活性層の一部が除去された部分に、前記電界吸収型変調部の吸収層を積層するステップと、前記活性層および前記吸収層上にクラッド層を形成するステップと、側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路をエッチングにより形成するステップと、を含む半導体光機能素子の製造方法が提供される。
【００２６】
前記光導波路をエッチングにより形成するステップでは、ＨＣｌを含むエッチング液を用いることが好ましい。
【００２７】
上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、所定波長の光を射出する半導体レーザ部と、前記半導体レーザ部と同一基板上に形成され、側面が所定の曲率で湾曲した逆メサ形状の光導波路を有する電界吸収型変調部と、を備える電界吸収型光変調器集積半導体レーザが提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、逆メサ形状を有する導波路を形成することにより素子抵抗を小さくすることができ、かつ、逆メサ形状を有する導波路の側面を湾曲させることで、低反射率を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
（第１の実施形態）
＜半導体光機能素子の構造について＞
まず、図１〜図５を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る半導体光機能素子１０の構造について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る半導体光機能素子１０の構造を説明するための斜視図である。図２は、図１をＡ−Ａ切断線で切断した場合の断面図である。図３は、図１をＢ−Ｂ切断線で切断した場合の断面図である。図４および図５は、本実施形態に係る湾曲光導波路について説明するための説明図である。
【００３１】
なお、以下に説明するように、本実施形態に係る湾曲光導波路は、逆メサ形状を有するが、本明細書では、図４に示すように、逆メサ形状に関する用語を定義する。すなわち、図４に示したように、逆メサ形状の上部端面１９をメサトップと称することとし、逆メサ形状の下部端面２１をメサボトムと称することとする。また、図４に示したように、逆メサ形状の下部端面と側面とのなす角をメサ角度φと称することとする。
【００３２】
図１に示したように、本実施形態に係る半導体光機能素子１０は、所定波長の光を射出する半導体レーザ部１１と、半導体レーザ部１１から射出された光を変調する電界吸収型変調部（以下、ＥＡ変調部とも称する。）１３と、を備える。また、図１に示したように、半導体レーザ部１１の電極と、ＥＡ変調部１３の電極とは、電極分離領域１５によって分離されている。また、半導体レーザ部１１、電極分離領域１５およびＥＡ変調部１３には、光導波路（リッジ導波路）１７が形成されている。
【００３３】
本実施形態に係る半導体光機能素子１０では、半導体レーザ部１１、ＥＡ変調部１３および電極分離領域１５は、同一の基板上（図１における、基板１０１上）に集積されており、半導体レーザ部１１と、光導波路１７とは、バットジョイント構造となっている。
【００３４】
また、本実施形態に係る半導体光機能素子１０のＥＡ変調部１３側の端部（図１におけるｘ軸正方向側の端部）には、ＡＲコーティング１３５が施されており、半導体光機能素子１０の半導体レーザ１１側の端部（図１におけるｘ軸負方向側の端部）には、ＨＲ（Ｈｉｇｈ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティング１３７が施されている。
【００３５】
［半導体レーザ部の構造について］
半導体レーザ部１１は、例えば、ＤＦＢレーザから構成されており、例えば図１に示したように、ｎ型にドープされたＩｎＰ基板（以下、ｎ−ＩｎＰ基板と略記する。）１０１上に形成された活性層１０３と、クラッド層１１３と、電極と、を主に備える。以下では、図２を参照しながら、本実施形態に係る半導体レーザ部１１の構造について、詳細に説明する。
【００３６】
ｎ−ＩｎＰ基板１０１上には、未図示のグレーティングが形成されており、この基板１０１上に、活性層１０３が形成される。活性層１０３は、図２に示したように、ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：分離閉じ込めヘテロ構造）層１０７と、ＳＣＨ層１０７上に形成されるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）層１０９と、ＭＱＷ層１０９上に形成されるＳＣＨ層１１１と、からなる。
【００３７】
ここで、上記ＳＣＨ層１０７，１１１は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰを用いて形成することが可能である。また、ＭＱＷ層１０９は、例えば、圧縮歪みＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、引張歪みＩｎＧａＡｓＰバリア層とが交互に複数存在する層である。
【００３８】
また、ＳＣＨ層１１１上には、クラッド層１１３としてｐ型にドープされたＩｎＰ（以下、ｐ−ＩｎＰと略記する。）が積層されており、クラッド層１１３上には、コンタクト層１１５として、ｐ型にドープされたＩｎＧａＡｓ（以下、Ｐ−ＩｎＧａＡｓと略記する。）が積層される。
【００３９】
クラッド層１１３およびコンタクト層１１５には、図２に示したように、断面が略台形形状となる空隙１１９が図２のｘ軸方向に沿って形成されている。なお、この空隙１１９の下端（ｚ軸負方向側の下端）は、ＳＣＨ層１１１に達している。また、この空隙１１９により、クラッド層１１３およびコンタクト層１１５の略中央部分には、逆メサ形状のリッジ部が存在することとなる。この逆メサ形状のリッジ部分が、半導体レーザの励起領域となる。
【００４０】
また、コンタクト層１１５および空隙１１９上には、マスク層としてＳｉＯ２層１１７が形成されており、ＳｉＯ２層１１７が形成された空隙１１９内には、ポリイミドが充填される。
【００４１】
図２に示したように、ＳｉＯ２層１１７およびポリイミド上には、ＳｉＮ層１２１が形成されており、逆メサ形状のリッジ部上には、ＳｉＮ層１２１ではなく、ｐ−オーミック電極１２３が形成される。ｐ−オーミック電極１２３は、例えば、Ａｕ／ＡｕＺｎ／Ａｕを用いて形成することが可能である。また、ｐ−オーミック電極１２３上には、ボンディング電極として、ｐ−電極１２５が形成される。ｐ−電極１２５は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉを用いて形成することが可能である。
【００４２】
また、ｎ−ＩｎＰ基板１０１の活性層１０３が形成されていない側の面には、ｎ−電極１２７が形成されている。このｎ−電極１２７は、例えば、ｎ−ＩｎＰ基板１０１に近い側から順に、ｎ−オーミック電極と、ｎ−ボンディング電極とから構成される。ｎ−オーミック電極は、例えば、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕを用いて形成することが可能であり、ｎ−ボンディング電極は、例えば、Ｔｉ／Ａｕを用いて形成することが可能である。
【００４３】
ここで、ｐ−電極１２５とｎ電極１２７との間に所定の電圧が印加されることにより、活性層１０３内でレーザの発振が生じ、所定の単一波長の光が照射される。
【００４４】
［ＥＡ変調部の構造について］
再び図１に戻り、続いて、ＥＡ変調部１３および電極分離領域１５の構造について説明する。ＥＡ変調部１３および電極分離領域１５は、例えば図１に示したように、ＩｎＰ基板１０１上に形成された吸収層１０５と、クラッド層１１３と、電極と、を主に備える。以下では、図３を参照しながら、本実施形態に係るＥＡ変調部１３の構造について、詳細に説明する。
【００４５】
ｎ−ＩｎＰ基板１０１上には、未図示のグレーティングが形成されており、この基板１０１上に、吸収層１０５が形成される。吸収層１０５は、図３に示したように、ＳＣＨ層１２９と、ＳＣＨ層１２９上に形成されるＭＱＷ層１３１と、ＭＱＷ層１３１上に形成されるＳＣＨ層１３３と、からなる。
【００４６】
ここで、上記ＳＣＨ層１２９，１３３は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰを用いて形成することが可能である。また、ＭＱＷ層１３１は、例えば、圧縮歪みＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、引張歪みＩｎＧａＡｓＰバリア層とが交互に複数存在する層である。
【００４７】
また、ＳＣＨ層１２９上には、クラッド層１１３としてｐ型にドープされたＩｎＰ（以下、ｐ−ＩｎＰと略記する。）が積層されており、クラッド層１１３上には、コンタクト層１１５として、ｐ型にドープされたＩｎＧａＡｓ（以下、Ｐ−ＩｎＧａＡｓと略記する。）が積層される。
【００４８】
クラッド層１１３およびコンタクト層１１５には、図３に示したように、断面が略台形形状となる空隙１１９が図３のｘ軸方向に沿って形成されている。ここで、空隙１１９は、直線状に形成されているわけではなく、所定の曲率を有するように湾曲している。なお、この空隙１１９の下端（ｚ軸負方向側の下端）は、ＳＣＨ層１３３に達している。また、この空隙１１９により、クラッド層１１３およびコンタクト層１１５の略中央部分には、逆メサ形状のリッジ部が存在することとなる。また、ＥＡ変調部１３における空隙１１９は、所定の曲率を有するように湾曲しているため、この逆メサ形状のリッジ部も湾曲することとなる。この逆メサ形状の湾曲したリッジ部近傍の吸収層１０５が、光導波路１７として機能する。
【００４９】
また、コンタクト層１１５および空隙１１９上には、マスク層としてＳｉＯ２層１１７が形成されており、ＳｉＯ２層１１７が形成された空隙１１９内には、ポリイミドが充填される。
【００５０】
図３に示したように、ＳｉＯ２層１１７およびポリイミド上には、ＳｉＮ層１２１が形成されており、逆メサ形状のリッジ部上には、ＳｉＯ２層１１７およびＳｉＮ層１２１ではなく、ｐ−オーミック電極１２３が形成される。ｐ−オーミック電極１２３は、例えば、Ａｕ／ＡｕＺｎ／Ａｕを用いて形成することが可能である。また、ｐ−オーミック電極１２３上には、ボンディング電極として、ｐ−電極１２５が形成される。ｐ−電極１２５は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉを用いて形成することが可能である。
【００５１】
また、ｎ−ＩｎＰ基板１０１の吸収層１０５が形成されていない側の面には、ｎ−電極１２７が形成されている。このｎ−電極１２７は、例えば、ｎ−ＩｎＰ基板１０１に近い側から順に、ｎ−オーミック電極と、ｎ−ボンディング電極とから構成される。ｎ−オーミック電極は、例えば、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕを用いて形成することが可能であり、ｎ−ボンディング電極は、例えば、Ｔｉ／Ａｕを用いて形成することが可能である。
【００５２】
続いて、図５を参照しながら、本実施形態に係る逆メサ形状の湾曲した光導波路（以下、湾曲導波路とも称する。）１７について、詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る湾曲導波路１７を上面から見た説明図である。
【００５３】
図５に示したように、本実施形態に係る湾曲導波路１７は、ＥＡ変調部１３における光導波路と、電極分離領域１５における光導波路とから構成されており、所定の曲率を有するように導波路１７の側面が湾曲している。
【００５４】
ここで、本実施形態に係る湾曲導波路１７の湾曲の度合いを示す量として、図５に示した曲がり角度θを挙げることができる。この曲がり角度θは、図５に示したように、湾曲導波路１７から出射する変調光の出射方向と、湾曲導波路１７において変調光が出射する端面（以下、出射端面と称する。）の法線方向とのなす角として定義される。
【００５５】
また、湾曲導波路１７の曲率半径Ｒは、湾曲導波路１７の曲がり角度θと、導波路長Ｌとを用いて、以下の式１のように表される。なお、導波路長は、湾曲導波路の湾曲に沿った長さとすることも可能であるが、後述するように曲がり角度θは１０°程度と微小な角度であり、図５に示したように、ｘ軸方向に平行な長さとみなすことができる。
【００５６】
【数３】
2009295879.tif 000005
【００５７】
本実施形態に係る湾曲導波路１７を実際に製造する際には、例えば、要求される周波数応答特性に応じて導波路長Ｌおよび曲がり角度θを決定し、式１に応じて湾曲導波路１７の曲率半径Ｒを決定することができる。
【００５８】
半導体光機能素子１０のＥＡ変調部１３を湾曲導波路とすることで、ＥＡ変調部１３の出射端面における反射戻り光が低減される。これは、図５に示したように、変調光の入射角（＝曲がり角度）＝反射角の関係にあり、出射端面で反射された光が湾曲導波路１７に再入射しづらくなるためである。これにより、実効的な反射率が低減されることとなる。
【００５９】
＜半導体光機能素子の動作について＞
続いて、前述のような構造を有する半導体光機能素子の動作について、以下で簡単に説明する。
【００６０】
本実施形態に係る半導体光機能素子１０の半導体レーザ部１１から発振したレーザ光出力は、ＥＡ変調部１３で変調され、変調された光がＡＲコーティングの施されたＥＡ変調部１３の出射端面から出射する。この際、本実施形態に係るＥＡ変調部１３の光導波路１７は、変調光の出射方向と出射端面の法線とのなす角度がθである湾曲導波路となっているため、出射端面で反射された光が半導体レーザ部１１に戻ることがなく、実効的な端面反射率が低減される。
【００６１】
＜半導体光機能素子の製造方法について＞
続いて、図６を参照しながら、本実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法について、詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法を説明するための流れ図である。
【００６２】
まず、ｎ−ＩｎＰ基板１０１上に、干渉露光法や電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）描画法を用いて、グレーティング（回折格子）を形成する（ステップＳ１０１）。その後、半導体レーザ部１１の活性層１０３として、所望のレーザ特性が得られるように、ＳＣＨ層１０７、ＭＱＷ層１０９およびＳＣＨ層１１１を、ＭＯＶＰＥ法を用いて結晶成長させる（ステップＳ１０３）。ここで、ＳＣＨ層１０７，１１１は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰを用いて形成する。また、ＭＱＷ層１０９の形成は、圧縮歪みＩｎＧａＡｓＰ井戸層と引張歪みＩｎＧａＡｓＰバリア層とを交互に複数層形成することで行う。このようにして形成したＳＣＨ層１０９，１１１およびＭＱＷ層１０９が、ＤＦＢレーザの活性層１０３となる。
【００６３】
次に、公知のドライエッチングおよびウェットエッチング技術を用いて、ＥＡ変調部１３を形成するために、半導体レーザ部１１の不要な部分を除去する（ステップＳ１０５）。より詳細には、グレーティングおよび活性層１０３の一部を除去して、ＥＡ変調部１３を製造する部分とする。
【００６４】
続いて、半導体レーザ部１１の不要な部分が除去された箇所に、ＥＡ変調部１３の吸収層１０５として所望の特性が得られるように、ＳＣＨ層１２９、ＭＱＷ層１３１およびＳＣＨ層１３３を順に結晶成長させる（ステップＳ１０７）。ここで、ＳＣＨ層１２９，１３３は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰを用いてＭＯＶＰＥ法により形成する。また、ＭＱＷ層１３１の形成は、ＭＯＶＰＥ法を用いて、圧縮歪みＩｎＧａＡｓＰ井戸層と引張歪みＩｎＧａＡｓＰバリア層とを交互に複数層形成することで行う。このようにして形成したＳＣＨ層１２９，１３３およびＭＱＷ層１３１と、後述のステップで形成されるクラッド層１１３の一部が、ＥＡ変調部１３の吸収層１０５となる。
【００６５】
続いて、半導体レーザ部１１の活性層１０３およびＥＡ変調部１３の吸収層１０５の上に、クラッド層１１３として、ｐ−ＩｎＰをＭＯＶＰＥ法により結晶成長させ、その後、コンタクト層１１５として、ｐ−ＩｎＧａＡｓをＭＯＶＰＥ法により結晶成長させる（ステップＳ１０９）。
【００６６】
続いて、本実施形態に係る湾曲導波路１７を形成する（ステップＳ１１１）。ここで、従来のようにＭＯＶＰＥ選択成長法を用いた場合、導波路層成長と同時にＳｉＯ２マスクの開口幅で決まる幅を持った導波路が形成される。他方、本実施形態に係る半導体光機能素子のようにバットジョイント構造を用いた場合には、導波路層の成長後に、エッチングによって導波路を形成する必要がある。
【００６７】
そこで、まず、結晶成長後の基板に、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：プラズマ化学気相堆積）法を用いて、ＳｉＯ２膜１１７を成膜する。次に、公知のフォトリソグラフィ技術を利用して、湾曲導波路のマスクパターンをＳｉＯ２膜１１７に転写する。続いて、ＳｉＯ２膜１１７をマスクとして、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を用い、更に、ＨＣｌとＨ２Ｏの混合エッチング液を用いて、リッジ形成を行う。
【００６８】
前述の混合エッチング液は、ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系でのエッチングレートの選択性が良く、ＳＣＨ層１１１，１３３でエッチングが停止し、活性層幅および吸収層幅の幅制御を確実に行うことが可能である。すなわち、本エッチング液を使用することで、直線形状を有するフォトマスクが用いられている部分では、ほぼ垂直な側壁を有する導波路を形成することが可能である。また、所望の導波路幅を得るためには、フォトマスク幅を変更すればよい。
【００６９】
ここで、本実施形態に係る湾曲導波路では、導波路が所定の面方位を有する方向から湾曲するにつれて、ほぼ垂直な側壁から逆メサ形状を有する側壁へと変化していく。すなわち、図５に示した湾曲導波路１７の電極分離領域１５側の端部では、側壁はほぼ垂直となっているが、ＥＡ変調部１３側の端部へと進み、曲がり角度θが大きくなるにつれて、メサ角度φが大きくなり、断面形状が逆メサ形状へと変化していく。
【００７０】
ここで、吸収層幅を一定に維持するためには、メサトップ幅（すなわち、マスク幅）を出射端面に向かって広がるテーパ状にすればよい。また、本実施形態に係る半導体光機能素子１０は、バットジョイント構造を採用しているため、活性層１０３および吸収層１０５の幅を、それぞれ独立に制御することが可能である。
【００７１】
このような処理を行うことにより、湾曲したリッジ導波路が形成され、導波路の両側には、空隙１９が形成されることとなる。この空隙１９にポリイミドを充填した後、電極の形成を行う（ステップＳ１１３）。より詳細には、ＳｉＮ膜１２１を成膜した上で、リフトオフ技術により、リッジ導波路上にｐ−オーミック電極１２３を形成する。このｐ−オーミック電極１２３は、例えば、Ａｕ／ＡｕＺｎ／Ａｕを用いて形成する。続いて、半導体レーザ部１１およびＥＡ変調部１３の電極を分離して電極分離領域１５を形成した後、ｐ−電極１２５を形成する。このｐ−電極１２５は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを用いて形成する。さらに、ｎ−ＩｎＰ基板１０１の裏面を研磨した上で、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕを用いてｎ−オーミック電極を形成し、続いて、Ｔｉ／Ａｕを用いてｎ−ボンディング電極を形成する。これらｎ−オーミック電極およびｎ-ボンディング電極が、ｎ−電極１２７に相当する。
【００７２】
次に、半導体光機能素子１０の前端面（すなわち、図１におけるｘ軸正方向側の端面）にＡＲコーティング１２９を行い、後端面（すなわち、図１におけるｘ軸負方向側の端面）にＨＲコーティング１３１を行う（ステップＳ１１５）。
【００７３】
このような製造方法を経ることで、本実施形態に係る半導体光機能素子１０を製造することが可能である。
【００７４】
＜半導体光機能素子１０に関するシミュレーション＞
以上説明したような半導体光機能素子１０における反射率を検証するために、ＢＰＭ法（Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ：ビーム伝搬法）を用いたシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、湾曲導波路１７の導波路長Ｌ（図５に示した導波路長Ｌ）を約１５０μｍ（ＥＡ変調部１３：１００μｍ、電極分離領域１５：５０μｍ）と設定し、曲がり角度θを変更しながら、反射率の変化を算出した。なお、導波路長Ｌ＝１５０μｍは、４０ＧＨｚ程度の周波数応答特性に対応した導波路長である。このシミュレーションにより得られた結果を、図７に示す。
【００７５】
図７は、ＢＰＭ法により算出した端面反射率の曲がり角度依存性を示したグラフ図である。図７の横軸は、曲がり角度θ［°］を表しており、縦軸は、曲がり角度θ＝０°の際（すなわち、直線導波路）における反射率を基準とした反射率の比を、ｄＢ単位で表したものである。
【００７６】
図７から明らかなように、曲がり角度θが増加するにつれて反射率の低減が生じていることがわかる。また、図７より、曲がり角度θが７°以上となれば、ｄＢで表示した反射率の値が−１０以下となることがわかる。ｄＢで表示した反射率が−１０以下であるということは、本実施形態に係る湾曲導波路１７の曲がり角度θを７°以上にすることで、本実施形態に係る湾曲導波路１７の反射率が、直線導波路の１／１０以下となることを表している。
【００７７】
端面反射率の大きさは、半導体光機能素子の応答特性に大きく依存しており、端面反射率の低減を図ることで、素子の応答特性を向上させることが可能である。本実施形態に係る半導体レーザ部１１およびＥＡ変調部１３は、バットジョイント結合とエッチングにより形成された導波路を備えることにより、従来のＭＯＶＰＥ法により形成された導波路に比べて、高速応答に適したリッジ導波路となっていることがわかる。
【００７８】
また、本実施形態に係る湾曲導波路１７は、曲がり角度θに依存してメサ角度φが変化する逆メサ形状を有しているため、半導体光機能素子のキャパシタンスを維持するために吸収層１０５の幅を一定にした際に、メサトップの面積は、メサボトムの面積（すなわち、当接している吸収層の面積）よりも大きくなる。ここで、電極とのコンタクト面積（すなわち、メサトップの面積）が大きくなることで素子抵抗は小さくなり、メサボトムの面積が小さくなることで素子容量も小さくなる。その結果、半導体光機能素子の変調帯域を拡大させることが可能となる。
【００７９】
なお、前述の特許文献３に示したような（１１１）Ａ面からなる逆メサ構造で湾曲導波路を形成すると、曲がり角度の増大とともにサイドエッチングが進行し、導波路が形成できなくなるが、本実施形態に係る製造方法を用いることで、断面が逆メサ形状の湾曲導波路を形成することが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態に係る半導体光機能素子１０ではバットジョイント結合を採用しているため、半導体レーザ部１１およびＥＡ変調部１３それぞれの組成を、独立に変化させることが可能である。これにより、デチューニング量やＭＱＷ層数等を独立に制御することが可能となり、素子の設計自由度が大きく増すこととなる。
【００８１】
（第２の実施形態）
＜半導体光機能素子の構造について＞
本発明の第１の実施形態では、バットジョイント構造を採用した湾曲導波路１７による、半導体光機能素子の端面反射率の低減について説明したが、以下では、本発明の第２の実施形態として、湾曲導波路に出射端面側に向かって徐々に導波路幅が広がるテーパ構造を導入した場合について、詳細に説明する。
【００８２】
なお、本実施形態に係る半導体光機能素子は、本発明の第１の実施形態に係る半導体光機能素子の湾曲導波路の形状を変更したものであって、本実施形態に係る半導体光機能素子の層構造は、第１の実施形態における層構造と同様であるため、層構造に関する説明は省略する。
【００８３】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る半導体光機能素子１０の湾曲導波路２７を説明するための説明図である。本実施形態に係る湾曲導波路２７は、例えば図８に示したように、ＥＡ変調部１３における光導波路と、電極分離領域１５における光導波路とから構成されており、所定の曲率を有するように導波路２７の側面が湾曲している。また、本実施形態に係る湾曲導波路２７では、ＥＡ変調部１３側の端面（出射端面）の幅である導波路幅Ｗ２が、電極分離領域１５側の端面の幅である導波路幅Ｗ１よりも長く、導波路幅がＷ１からＷ２へと徐々に変化するテーパ形状を有している。
【００８４】
本実施形態に係る湾曲導波路２７では、出射端面側に向かって導波路幅が広がるテーパ構造を導入することで、逆メサ形状を有する湾曲導波路により得られる効果に加え、更なる反射率の低減が可能となる。すなわち、テーパ構造により出射端面側の導波路幅が広がると、導波路幅の拡大に伴いニアフィールドパターン（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ：ＮＦＰ）が大きくなり、端面での反射光がクラッド層に染み出しやすくなる。その結果として、出射端面における反射率が実効的に低減する。
【００８５】
＜半導体光機能素子の動作について＞
続いて、前述のような構造を有する半導体光機能素子の動作について、以下で簡単に説明する。
【００８６】
本実施形態に係る半導体光機能素子１０の半導体レーザ部１１から発振したレーザ光出力は、ＥＡ変調部１３で変調され、変調された光がＡＲコーティングの施されたＥＡ変調部１３の出射端面から出射する。この際、本実施形態に係るＥＡ変調部１３の光導波路２７は、変調光の出射方向と出射端面の法線とのなす角度がθである湾曲導波路となっているため、出射端面で反射された光が半導体レーザ部１１に戻ることがなく、実効的な端面反射率が低減される。また、前述のように、本実施形態に係る湾曲導波路２７は、出射端面側に向かって導波路幅が拡大するテーパ構造を有しているため、端面反射率を更に低減することが可能となる。
【００８７】
＜半導体光機能素子の製造方法について＞
本実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法は、本発明の第１の実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８８】
なお、本実施形態に係る半導体光機能素子の電界吸収型変調部を製造するに当たっては、図８に示したテーパ形状を有するフォトマスクを用いて、光導波路の形成処理を行えばよい。
【００８９】
＜半導体光機能素子１０に関するシミュレーション＞
以上説明したような半導体光機能素子１０における反射率およびＮＦＰの変化を検証するために、ＢＰＭ法を用いたシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、湾曲導波路２７の導波路長Ｌ（図８に示した導波路長Ｌ）を約１５０μｍと設定し、導波路幅Ｗ１，Ｗ２を所定の値に設定した上で曲がり角度θを変更しながら、反射率およびＮＦＰの変化を算出した。このシミュレーションにより得られた結果を、図９Ａおよび図９Ｂに示す。
【００９０】
図９Ａは、ＢＰＭ法により算出した端面反射率の曲がり角度依存性を示したグラフ図である。図９Ａの横軸は、曲がり角度θ［°］を表しており、縦軸は、曲がり角度θ＝０°の際（すなわち、直線導波路）における反射率を基準とした反射率の比を、ｄＢ単位で表したものである。
【００９１】
図９Ｂは、ＢＰＭ法により算出したＮＦＰの半値全幅の曲がり角度依存性を示したグラフ図である。図９Ｂの横軸は、曲がり角度θ［°］を表しており、縦軸は、ＮＦＰの半値全幅をμｍ単位で表したものである。
【００９２】
なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、導波路幅が一定のもの（すなわち、Ｗ１＝Ｗ２のもの）、導波路幅が出射端面側に向かって拡大するもの（すなわち、Ｗ１＜Ｗ２のもの）、および、導波路幅が出射端面側に向かって縮小するもの（すなわち、Ｗ１＞Ｗ２のもの）におけるシミュレーション結果を図示している。ここで、図９Ａおよび図９Ｂにおける「１．５ｔｏ２．５」が、Ｗ１＜Ｗ２の場合に相当しており、Ｗ１＝１．５μｍ、Ｗ２＝２．５μｍと設定したことを示している。同様に、図９Ａおよび図９Ｂにおける「２．５ｔｏ１．５」が、Ｗ１＞Ｗ２の場合に相当しており、Ｗ１＝２．５μｍ、Ｗ２＝１．５μｍと設定したことを示している。これから明らかなように、「１．５ｔｏ１．５」が、本発明の第１の実施形態に係る湾曲導波路１７に該当しており、「１．５ｔｏ２．５」が、本実施形態に係る湾曲導波路２７に該当している。
【００９３】
図９Ａを参照すると、本発明の第１の実施形態において示したように、導波路幅が１．５μｍで一定の場合には、曲がり角度θが７°以上であれば、端面反射率が−１０ｄＢ以下となることがわかる。また、入射端面から出射端面に向かって導波路幅が拡大する場合であっても、逆に縮小する場合であっても、曲がり角度θが大きくなるにつれて、端面反射率は低下していくことがわかる。しかしながら、導波路幅が縮小する場合には、導波路幅が一定の場合よりも端面反射率の低減は小さくなっている。また、本実施形態に係る湾曲導波路２７のように、導波路幅が拡大する場合には、導波路幅が一定の場合よりも端面反射率の低下度合いは大きくなり、曲がり角度θが６°程度で、端面反射率が−１０ｄＢ以下となることがわかる。
【００９４】
また、図９Ｂを参照すると、導波路幅が拡大するテーパ構造を導入した場合には、ＮＦＰの半値全幅が大きくなっており、曲がり角度θには大きく依存していないことがわかる。このＮＦＰの増加により、図９Ａに示したような端面反射率の低減が実現できていることがわかる。
【００９５】
ここで、ＡＲコーティングにより現実的に制御できる端面反射率は０．１％程度であるが、本実施形態に係る湾曲導波路２７を用いることで、実効的な端面反射率として、０．０１％以下とすることが可能となる。すなわち、ＡＲコーティングによる反射率が０．１％程度の制御性であっても、湾曲導波路という構造を用いることで、１桁小さい０．０１％以下の端面反射率を再現性良く得ることが可能となる。
【００９６】
（第３の実施形態）
本発明の第１の実施形態および第２の実施形態では、バットジョイント構造を採用した湾曲導波路１７，２７による、半導体光機能素子の端面反射率の低減について説明したが、以下では、本発明の第３の実施形態として、湾曲導波路に直線領域を設けることで、へき開誤差に起因する曲がり角度θの変化を抑制する方法について、詳細に説明する。
【００９７】
＜湾曲導波路のへき開誤差について＞
まず、図１４を参照しながら、へき開誤差に起因する曲がり角度θの変化について、簡単に説明する。図１４は、湾曲導波路の曲がり角度とへき開誤差について説明するための説明図である。
【００９８】
図１４に示したような湾曲導波路において、変調光の出射端面でへき開誤差が生じてしまい、導波路長が予定よりも短くなってしまった場合を考える。導波路が所定の曲率を有するように湾曲しているため、へき開誤差が生じしてしまうと、曲がり角度θが変化してしまう。図１４に示した場合には、へき開誤差が生じて導波路長が短くなることで、本来設計していた曲がり角度θ１から曲がり角度θ２へと、曲がり角度が小さくなってしまうことが予想される。曲がり角度が変化してしまうと、レーザ光の出射角度が変化してしまうだけでなく、出射端面における実効的な反射率が変化してしまうことになる。
【００９９】
そのため、本実施形態に係る半導体光機能素子では、湾曲導波路に直線領域を設けることで、へき開誤差に起因する曲がり角度θの変化を抑制する。
【０１００】
＜半導体光機能素子の構造について＞
本実施形態に係る半導体光機能素子は、本発明の第２の実施形態に係る半導体光機能素子の湾曲導波路の形状を変更したものであって、本実施形態に係る半導体光機能素子の層構造は、第１の実施形態および第２の実施形態における層構造と同様であるため、層構造に関する説明は省略する。
【０１０１】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る半導体光機能素子１０の湾曲導波路３７を説明するための説明図である。本実施形態に係る湾曲導波路３７は、例えば図１０に示したように、ＥＡ変調部１３における光導波路と、電極分離領域１５における光導波路とから構成されている。本実施形態に係る湾曲導波路３７は、所定の曲率を有するように導波路３７の側面が湾曲している湾曲領域と、導波路３７の側面が湾曲していない直線領域との２つの部分から構成される。上記直線領域は、図１０に示したように、湾曲領域の半導体レーザ部１１側の端面とは反対側の端面に、湾曲領域から連続して設けられている。また、本実施形態に係る湾曲導波路３７の湾曲領域では、ＥＡ変調部１３側の端面の幅である導波路幅Ｗ２が、電極分離領域１５側の端面の幅である導波路幅Ｗ１よりも長く、導波路幅がＷ１からＷ２へと徐々に変化するテーパ形状を有している。また、直線領域の導波路幅は、Ｗ２で一定である。
【０１０２】
湾曲導波路３７の曲率半径Ｒは、湾曲導波路３７の曲がり角度θと、導波路長Ｌと、直線領域の長さＬｓとを用いて、以下の式２のように表される。
【０１０３】
【数４】
2009295879.tif 000006
【０１０４】
本実施形態に係る湾曲導波路３７においても、第２の実施形態の場合と同様に、出射端面側に向かって導波路幅が広がるテーパ構造を導入することで、逆メサ形状を有する湾曲導波路により得られる効果に加え、更なる反射率の低減が可能となる。すなわち、テーパ構造により出射端面側の導波路幅が広がると、導波路幅の拡大に伴いニアフィールドパターン（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ：ＮＦＰ）が大きくなり、端面での反射光がクラッド層に染み出しやすくなる。その結果として、出射端面における反射率が実効的に低減する。
【０１０５】
また、本実施形態に係る湾曲導波路３７では、湾曲領域の出射端面側に直線領域が連続して設けられているため、へき開誤差が生じたとしても、曲がり角度θは変化せず、一定となる。そのため、へき開誤差に起因する変調光の出射方向の変化や、端面反射率の悪化を抑制することが可能となり、へき開誤差による歩留まりの低下を回避することができる。
【０１０６】
＜半導体光機能素子の動作について＞
続いて、前述のような構造を有する半導体光機能素子の動作について、以下で簡単に説明する。
【０１０７】
本実施形態に係る半導体光機能素子１０の半導体レーザ部１１から発振したレーザ光出力は、ＥＡ変調部１３で変調され、変調された光がＡＲコーティングの施されたＥＡ変調部１３の出射端面から出射する。この際、本実施形態に係るＥＡ変調部１３の光導波路３７は、変調光の出射方向と出射端面の法線とのなす角度がθである湾曲導波路となっているため、出射端面で反射された光が半導体レーザ部１１に戻ることがなく、実効的な端面反射率が低減される。また、前述のように、本実施形態に係る湾曲導波路３７の湾曲領域は、出射端面側に向かって導波路幅が拡大するテーパ構造を有しているため、端面反射率を更に低減することが可能となる。さらに、湾曲領域の出射端面側に直線領域が連続して設けられているため、へき開誤差が生じたとしても曲がり角度θは変化せず、一定となる。
【０１０８】
＜半導体光機能素子の製造方法について＞
本実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法は、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
なお、本実施形態に係る半導体光機能素子の電界吸収型変調部を製造するに当たっては、図１０に示した形状を有するフォトマスクを用いて、光導波路の形成処理を行えばよい。
【０１１０】
＜半導体光機能素子１０に関するシミュレーション＞
以上説明したような半導体光機能素子１０における反射率およびＮＦＰの変化を検証するために、ＢＰＭ法を用いたシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、湾曲導波路３７の導波路長Ｌ（図１０に示した導波路長Ｌ）を約１５０μｍと設定し、導波路幅Ｗ１，Ｗ２を所定の値に設定した上で曲がり角度θを変更しながら、反射率およびＮＦＰの変化を算出した。このシミュレーションにより得られた結果を、図１１Ａ〜図１２Ｄに示す。
【０１１１】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、ＢＰＭ法により算出した端面反射率の曲がり角度依存性を示したグラフ図である。図１１Ａ〜図１１Ｄの横軸は、曲がり角度θ［°］を表しており、縦軸は、曲がり角度θ＝０°の際（すなわち、直線導波路）における反射率を基準とした反射率の比を、ｄＢ単位で表したものである。
【０１１２】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、ＢＰＭ法により算出したＮＦＰの半値全幅の曲がり角度依存性を示したグラフ図である。図１２Ａ〜図１２Ｄの横軸は、曲がり角度θ［°］を表しており、縦軸は、ＮＦＰの半値全幅をμｍ単位で表したものである。
【０１１３】
図１１Ａ〜図１２Ｄでは、直線領域の長さを０μｍ（すなわち、直線領域なし）から３０μｍまで１０μｍずつ変化させた場合のシミュレーション結果である。図１１Ａ〜図１２Ｄを参照すると明らかなように、直線領域の長さを変化させても、端面反射率（図１１Ａ〜図１１Ｄ）およびＮＦＰ（図１２Ａ〜図１２Ｄ）には、ほとんど変化が見られない。これより、湾曲導波路３７に直線領域を設けることで、へき開誤差に左右されずに、−１０ｄＢの端面反射率の低減が得られることがわかる。
【０１１４】
以上説明したように、本発明の各実施形態に係る半導体光機能素子は、高速応答に適したリッジ構造を有しており、逆メサ構造を有することで、コンタクト面積を広くすることができ、素子抵抗を小さくすることができる。また、従来の半導体光機能素子とは異なり、いわゆる窓構造を設けることなく、低反射率を得ることが可能である。
【０１１５】
また、ＥＡ変調部および電極分離領域における導波路を湾曲させることで、レーザ光の出射方向が出射端面に対して垂直な方向ではなくなるため、低反射率を得ることが可能である。
【０１１６】
また、本発明の各実施形態に係る半導体光機能素子は、半導体レーザ部とＥＡ変調部とをＭＯＶＰＥ法による選択成長で直接形成せずに、バットジョイント構造を採用して半導体レーザ部とＥＡ変調部とを別個に形成するため、設計の自由度が大きい。
【０１１７】
また、本発明の第３の実施形態に示したように、湾曲導波路の出射端面側に直線領域を連続して設けることで、へき開誤差に起因する様々な影響を抑制することが可能となる。
【０１１８】
なお、上述の各実施形態では、半導体光機能素子の一例としてＥＭＬを挙げながら説明を行ったが、本発明の各実施形態に係る湾曲導波路は、ＤＦＢレーザや、半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）等の全ての導波路構造を有する半導体機能素子に適用することが可能である。
【０１１９】
また、本発明の第３の実施形態では、テーパ形状を湾曲領域にのみ適用した例について説明したが、直線領域を含めてテーパ形状にしてもよい。
【０１２０】
また、本発明の第２の実施形態において説明したテーパ形状や、本発明の第３の実施形態において説明した直線領域は、ＭＯＶＰＥ選択成長を用いて形成した湾曲導波路に対しても適用することが可能である。
【０１２１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体光機能素子の構造を説明するための斜視図である。
【図２】図１をＡ−Ａ切断線で切断した場合の断面図である。
【図３】図１をＢ−Ｂ切断線で切断した場合の断面図である。
【図４】同実施形態に係る湾曲光導波路について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る湾曲光導波路について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る半導体光機能素子の製造方法を説明するための流れ図である。
【図７】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る半導体光機能素子の湾曲導波路を説明するための説明図である。
【図９Ａ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図９Ｂ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る半導体光機能素子の湾曲導波路を説明するための説明図である。
【図１１Ａ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１１Ｂ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１１Ｃ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１１Ｄ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１２Ａ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１２Ｂ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１２Ｃ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１２Ｄ】同実施形態に係る半導体光機能素子のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１３】従来の半導体光機能素子の構造を説明するための斜視図である。
【図１４】湾曲導波路の曲がり角度とへき開誤差について説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０    半導体光機能素子
１１    半導体レーザ部
１３    電界吸収型変調部
１５    電極分離領域
１７，２７，３７    湾曲導波路
１９    メサトップ
２１    メサボトム
１０１    ｎ−ＩｎＰ基板
１０３    活性層
１０５    吸収層
１０７，１１１，１２９，１３３    ＳＣＨ層
１０９，１３１    ＭＱＷ層
１１３    クラッド層
１１５    コンタクト層
１１７    ＳｉＯ２層
１１９    空隙
１２１    ＳｉＮ層
１２３    ｐ−オーミック電極
１２５    ｐ−電極
１２７    ｎ−電極
１３５    ＡＲコーティング
１３７    ＨＲコーティング
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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