(57)【要約】【課題】ＤＦＢ−ＬＤの活性層側の電極をヒートシンク上の電極に融着可能で、高い排熱特性と高い単一モード特性歩留りとを両立可能なＤＦＢ−ＬＤの電極構造を提供することである。【解決手段】本発明の半導体レーザ１は、表面にメサ構造が形成され、メサ直上および分離溝３の両側に十分な面積の電極パッド５が形成され、かつ、メサ直上の電極と分離溝の両側の電極とがメサ両側の溝内に２つ以上に分割して形成された電極群を介して接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にメサ構造が形成され、前記メサ直上および分離溝の両側に電極パッドが形成され、かつ、前記メサ直上の電極と前記分離溝の両側の電極とが前記メサ両側の前記溝内に２つ以上に分割して形成された電極群を介して接続されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記メサ構造が、活性層を含む光導波路の両脇に分離溝を設けて形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記メサ構造の側をハンダによってヒートシンクに融着されて成ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
表面にメサ構造を形成し、前記メサ直上および分離溝の両側に電極パッドを形成し、かつ、前記メサ直上の電極と前記分離溝の両側の電極とを前記メサ両側の前記溝内に２つ以上に分割して形成した電極群を介して接続することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記メサ構造を、活性層を含む光導波路の両脇に分離溝を設けて形成することを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記メサ構造の側をハンダによってヒートシンクに融着することを特徴とする請求項４または５に記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の高速、大容量なＷＤＭ（波長分割多重）光ネットワークの普及に伴い、光通信装置には広範囲な温度での省電力動作が求められている。
【０００３】
特にアクセスネットワークで使用される一芯双方向光トランシーバでは、半導体レーザ素子は、ペルチェ素子等を用いた冷却等の温度調整無しに−４０〜＋８５℃の広範な温度での動作が求められる。
【０００４】
特に２０ｋｍ程度の距離で用いられる光トランシーバの光源には、一般に線幅が狭く、単一モード発振する分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）が用いられており、この種類のＬＤは、実装による応力印加に対して非常に敏感に軸モード特性が変化する。通常、単一軸モード発振を維持するため、活性層を含む発光部側を避けて基板側をヒートシンク上にハンダ融着して使用する。
【０００５】
なお、特許文献１には、従来のアレイ型レーザダイオードの構造が開示されており、特許文献２には、従来の光半導体モジュールが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３３８７７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１４１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の活性層を含む発光部側を避けて基板側をヒートシンク上にハンダ融着場合には、発熱するＬＤ発光部がヒートシンクから遠いため、活性層側をヒートシンク上に融着した場合と比較して排熱特性が劣るため、ＬＤの光出力特性は低下する。
【０００８】
一方、一芯双方向光トランシーバの中にはＰＬＣを利用した光モジュールを採用しているものもあり、ＰＬＣを構成する光導波路とＤＦＢ−ＬＤとの結合効率を一定の水準に維持するためには、ＰＬＣ上の電極とＬＤの活性層側電極とを融着してＬＤ基板の研磨厚バラ付きの影響を排除することが望ましい。
【０００９】
すなわち、ＰＬＣ利用の光モジュールでは、排熱効率、結合効率何れの観点からも活性層側の電極をＰＬＣ上の電極に融着する方が有利であるが、単一モード発振を維持する観点からは基板側の電極をＰＬＣ上の電極に融着する方が有利であり、二律背反が生じる。
【００１０】
上記内容から、通常、単一モード特性が必要な通信用半導体レーザでは図３に示す電極構造が、高温高出力特性が必要な高出力半導体レーザでは図４に示す電極構造が用いられ、前者は基板側、後者は活性層側をヒートシンク、若しくはＰＬＣ上に実装して利用されるのが一般的である。
【００１１】
図３において、１は端面発光型半導体レーザであり、２は活性層であり、３は分離溝であり、４は誘電体等の保護膜であり、５は電極であり、３１は引出し電極である。
【００１２】
また、図４において、１は端面発光型半導体レーザであり、２は活性層であり、３は分離溝であり、４は誘電体等の保護膜であり、５は電極である。
【００１３】
すなわち、半導体レーザの温度特性の向上には、活性層の発熱による活性層温度の上昇を抑制するための排熱特性の向上が必須であり、排熱特性の向上にはＬＤ活性層側の電極をヒートシンク上、若しくはＰＬＣ上の電極に直接融着することが有効である。
【００１４】
しかし、上記の構造例では、ＤＦＢ−ＬＤを構成する半導体、ハンダ、ＰＬＣを構成するＳｉそれぞれの熱膨張係数の不一致から、ＤＦＢ−ＬＤの活性層に強い応力が印加されて回折格子近傍の屈折率が変化し、発振条件が影響を受けて高い確率で単一モード発振特性が劣化する。このため、高い排熱効率を維持や、高い結合効率を維持しつつ、単一モード発振特性を高歩留りで維持することは非常に困難である。
【００１５】
また、特許文献１や特許文献２に記載の発明でも同様の問題がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、ＤＦＢ−ＬＤの活性層側の電極をヒートシンク上の電極に融着可能で、高い排熱特性と高い単一モード特性歩留りとを両立可能なＤＦＢ−ＬＤの電極構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するにあたり、本発明の半導体レーザは、表面にメサ構造が形成され、メサ直上および分離溝の両側に十分な面積の電極パッドが形成され、かつ、メサ直上の電極と分離溝の両側の電極とがメサ両側の溝内に２つ以上に分割して形成された電極群を介して接続されていることを特徴とする。
（作用）
本発明によれば、メサ両脇に電極パッドを形成し、かつ、分離溝内部に適切な間隔で分割された電極を形成することで、ＤＦＢ−ＬＤの活性層側の電極とヒートシンク、若しくはＰＬＣ表面の電極とを直接ハンダ融着しても、融着時に溶融したハンダがメサ側部の分離溝に入り込まず、ハンダが溝に入り込んだ場合と比較して、メサ内部の活性層に掛かる応力が大幅に低減される。その結果、ＤＦＢ−ＬＤをＰＬＣにハンダ融着した後でも高い歩留まりで単一モード特性を維持することが可能となり、高い排熱特性、若しくは高い結合特性との両立が実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＤＦＢ−ＬＤの活性層側の電極をヒートシンク上の電極に融着可能で、高い排熱特性と高い単一モード特性歩留りとを両立可能なＤＦＢ−ＬＤの電極構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
本発明は、端面発光型半導体レーザ素子の電極構造、およびその実装方法に関し、特に活性層を含むメサ構造上の電極とその他の領域との電極とが複数に分割された電極で接続され、排熱効率に優れ、かつ、平面光回路（ＰＬＣ）と組み合わせて使用するのに適した電極構造、およびその実装方法に関する。
（構成の説明）
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第一の実施形態の分布帰還形半導体レーザの概略斜視図である。
【００２１】
図１において、１は端面発光型半導体レーザであり、２は活性層であり、３は分離溝であり、４は誘電体等の保護膜であり、５は電極であり、６は分離スリットである。
【００２２】
端面発光型半導体レーザ１の活性層２の両側には分離溝３が設けられ、表面を誘電体等の保護膜４で活性層２直上以外の領域を被覆し、その上の活性層２直上とその他の領域に電極５を形成する。
【００２３】
電極５は活性層２両側のそれぞれの分離溝３中で、分離スリット６により複数の領域に分割されている。電極５の分割形状は、誘電体等の保護膜４および電極５の両者のハンダ濡れ性、および分離溝形状により、ハンダ融着時に分離溝３にハンダが流れ込まないように最適化する。図１には示していないが、半導体レーザ１の裏面にも電極が形成され、活性層に電流が流れる構造となっている。
【００２４】
図２は、図１に示した半導体レーザのＰＬＣへの実装形態を示す概略斜視図である。
【００２５】
図２において、１１は図１に示した半導体レーザであり、１２はＳｉ基板であり、１３はＰＬＣ電極であり、１４はハンダである。
【００２６】
本発明によれば、活性層２上のメサ両脇に電極パッド５を形成し、かつ、分離溝３内部に適切な間隔で分割された電極５を形成することで、ＤＦＢ−ＬＤの活性層２側の電極とヒートシンク１２、若しくはＰＬＣ１３表面の電極とを直接ハンダ１４で融着しても、融着時に溶融したハンダ１４がメサ側部の分離溝３に入り込まず、ハンダ１４が溝３に入り込んだ場合と比較して、メサ内部の活性層２に掛かる応力が大幅に低減される。
【００２７】
その結果、ＤＦＢ−ＬＤをＰＬＣにハンダ１４で融着した後でも高い歩留まりで単一モード特性を維持することが可能となり、高い排熱特性、若しくは高い結合特性との両立が実現できる。
【００２８】
半導体レーザとヒートシンク（Ｓｉ基板）との融着時に、ハンダがメサ側部の分離溝に入り込むと応力歪を生じレーザの特性が劣化するという問題がある。電極金属は熱伝導性に優れ、できるだけ広い面積で形成したいが、金属はハンダに対する濡れ性が大きく、図４の構造では、溝部３にハンダが吸われてしまう。
【００２９】
そこで、本発明では、溝部分の電極金属を図１のように分断する。露出した部分（保護膜４、通常ＳｉＯ２、ＳｉＮ等が用いられる）のハンダ濡れ性は極めて低いので、ハンダ自身の表面張力により溝部３内の電極部分にもハンダが乗らなくなる。
【００３０】
従って溝部３がハンダで埋まることがなくなり熱応力の影響を回避することができる。
【００３１】
また、図３の電極構造では、導通はとれるものの、放熱面積が少なく、放熱性が不十分である。なおこれはヒートシンクをレーザ素子の下側に装着する構造で放熱効率は高くない。
【００３２】
一方、本発明の構造では、図２のようにレーザ素子１１を上下逆にして活性層２側が基板に装着されるように実装する場合に有効であり（たとえば、ＰＬＣへの実装）、放熱性の点でも有利である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、温度調整装置を使わずに、広い温度範囲で利用可能な半導体レーザモジュール、また、それを用いた光トランシーバを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の応力低減電極型半導体レーザの第１の実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の応力低減電極型半導体レーザの第１の実施形態を用いたＰＬＣへの実装形態を示す概略斜視図である。
【図３】半導体レーザ電極構造の構造例１の概略斜視図である。
【図４】半導体レーザ電極構造の構造例２の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  端面発光型半導体レーザ
２  活性層
３  分離溝
４  誘電体膜
５  電極
６  分離スリット
１１  応力低減電極型半導体レーザ
１２  Ｓｉ基板
１３  ＰＬＣ電極
１４  ハンダ
３１  引出し電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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