(57)【要約】  レーザドライバＩＣを不要化してデジタルＬＳＩのＩ／Ｏポートの差動電圧出力により直接に低電圧変調することができる面発光レーザを提供する。層厚方向に一定の光強度分布を持ったレーザ共振器を有し、このレーザ共振器内に、活性層６、コンタクト層８、活性層４より屈折率が所定の範囲内で小さい高抵抗層９、コンタクト層１０、層厚方向に発振するレーザ光に対する光吸収係数が印加電圧に応じて変化する光吸収変調層１２が順次積層された層構造を有する。この層構造は上記レーザ光の波長の３／２倍または２倍の実効長を持ち、活性層６と光吸収変調層１２は高抵抗層１１によって直流電気的に分離されており、これら活性層６および光吸収変調層１２のそれぞれが上記光強度分布の異なるピーク位置付近に配置され、コンタクト層８、１１のそれぞれが上記光強度分布の異なる谷の位置付近に配置されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
層厚方向にレーザ共振器を有する面発光レーザにおいて、
前記レーザ共振器内に、活性層、第１のコンタクト層、前記活性層より屈折率が所定の範囲内で小さい高抵抗層、第２のコンタクト層、層厚方向に発振するレーザ光に対する光吸収係数が印加電圧に応じて変化する光吸収変調層が順次積層された層構造を有し、
前記層構造は前記レーザ光の波長の３／２倍または２倍の実効長を持ち、
前記活性層と前記光吸収変調層は前記高抵抗層によって直流電気的に分離されており、これら活性層および光吸収変調層のそれぞれが光強度分布の異なるピーク位置付近に配置され、
前記第１および第２のコンタクト層のそれぞれが前記光強度分布の異なる谷の位置付近に配置されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
層厚方向にレーザ共振器を有する面発光レーザにおいて、
前記レーザ共振器内に、活性層、第１のコンタクト層、前記活性層より屈折率が所定の範囲を超えて小さい高抵抗層、第２のコンタクト層、層厚方向に発振するレーザ光に対する光吸収係数が印加電圧に応じて変化する光吸収変調層が順次積層された層構造を有し、
前記層構造は前記レーザ光の波長の２倍または５／２倍の実効長を持ち、
前記活性層と前記光吸収変調層は前記高抵抗層によって直流電気的に分離されており、これら活性層および光吸収変調層のそれぞれが光強度分布の異なるピーク位置付近に配置され、
前記高抵抗層および前記第１および第２のコンタクト層のそれぞれが前記光強度分布の異なる谷の位置付近に配置されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項３】
前記高抵抗層は、前記活性層より１０％以上屈折率の小さい材料で構成されている、請求項２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
導電型がＩ型の前記光吸収変調層をｐ型層とｎ型層で挟んでなるＰＩＮ構造を有し、
前記光吸収変調層は、バリア層と量子井戸層を交互に積層した多層膜であり、前記量子井戸層は、前記ｐ型層から前記ｎ型層に向かって正孔が移動する方向に内部電界がかかるように組成が変化していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
通過する光に対する光吸収係数が印加電界により変化する導電型がＩ型の光吸収変調層をｐ型層とｎ型層で挟んでなるＰＩＮ構造を有する光変調器であって、
前記光吸収変調層は、バリア層と量子井戸層を交互に積層した多層膜であり、前記量子井戸層は、前記ｐ型層から前記ｎ型層に向かって正孔が移動する方向に内部電界がかかるように組成が変化している光変調器。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面発光レーザの駆動方法であって、
前記面発光レーザの活性層へのＤＣバイアス電流を独立して与えるとともに、変調電圧である差動電圧により前記面発光レーザの光吸収変調層の変調駆動を行う面発光レーザの駆動方法。
【請求項７】
請求項４に記載の面発光レーザの駆動方法であって、
前記面発光レーザの活性層へのＤＣバイアス電流を独立して与えるとともに、変調電圧である差動電圧により前記面発光レーザの光吸収変調層の変調駆動を行う面発光レーザの駆動方法。
【請求項８】
請求項４に記載の面発光レーザの駆動方法であって、
前記面発光レーザの活性層へのＤＣバイアス電流を独立して与えるとともに、無バイアス状態を中心として前記面発光レーザの光吸収変調層を変調電圧である差動電圧で変調駆動する面発光レーザの駆動方法。
【請求項９】
請求項５に記載の光変調器の駆動方法であって、
当該光変調器を無バイアス状態を中心として変調電圧である差動電圧で変調駆動する光変調器の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の光源として用いられる面発光レーザおよびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、面発光レーザは実用的となり、様々な光通信用途への適用が検討されている。面発光レーザは、端面発光型レーザに比べて、低消費電力、安価などのメリットがあることから、この面発光レーザを用いることにより、低消費電力、小型、安価な光送信モジュールの実現が期待される。特に、ボード間あるいはチップ間（ＬＳＩ間）等の光通信である光インターコネクションにおいては、限られた領域に密に光送信モジュールを実装する必要があるため、このような用途の光送信モジュールには、小型で低消費電力の面発光レーザが必須と考えられる。【０００３】
図１は、従来の０．８５μｍ帯の面発光レーザの構造を示す断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板８１上に、ｎ型ブラッグ反射ミラー８２、ｎ型クラッド層８３、活性層８４、ｐ型クラッド層８５、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層８６、ｐ型ブラッグ反射ミラー８７が順次積層されている。ｐ型ブラッグ反射ミラー８７に接してｐ電極９１が、ｎ型クラッド層８３に接してｎ電極９２がそれぞれ形成されている。ｐ電極９１にはレーザ光を取り出すための開口９０が形成されている。【０００４】
電流狭窄のために、ｐ型層の領域には電流開口を持った絶縁層８８が形成されている。電流開口のサイズは、レーザ光の横モードを整形するためにも小さいことが望ましく、このサイズが小さいほど安定した基本横モード発振を得られる。また、二つのブラッグ反射ミラー８２、８７によりレーザ共振器が形成されているが、これら反射ミラーの反射率を９９％程度の高反射率にすることで共振器のミラー損失を数ｃｍ-1と小さくし、さらに、絶縁層８８の電流開口を５〜１０μｍφとして電流を小さい領域に閉じ込めることで、低い発振閾値を得られる。さらに、寄生容量低減のために、ｐ型層、絶縁層、活性層の部分の外縁はポスト形状８９にエッチング加工されている。このような構造の面発光レーザによれば、低発振閾値電流が１ｍＡ程度、光出力が数ｍＷ程度で、２ｍＷ程度の平均光出力で１０ＧＨｚ程度の変調帯域が得られる。【０００５】
上述したような２個のブラッグ反射ミラーで活性層を挟んだ共振器構造を有する面発光レーザにおいては、共振器長方向の光強度分布の設計が重要である。図２に、図１に示した面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す。【０００６】
図２において、ｎ型ブラッグ反射ミラー８２はレーザ光波長λの１／４の実効長をもつ層１０１とレーザ光波長λの１／４の実効長をもつ層１０２とが交互に積層されたものである。層１０１より層１０２の方が低屈折率になっている。ｐ型ブラッグ反射ミラー８７は、レーザ光波長λの１／４の実効長をもつ層１０３とレーザ光波長λの１／４の実効長をもつ層１０４とが交互に積層されたものである。層１０３より層１０４の方が低屈折率になっている。【０００７】
レーザ発振閾値低減のためには、利得媒質である活性層８４で光強度分布が最大となることが必要である。また、レーザ光変調帯域は活性層８４における光強度の平方根に比例するため、変調帯域増大のためにも活性層８４における光強度をできるだけ大きくする必要がある。これには、図２における光強度分布の共振器全体での積分値に対して活性層８４での光強度積分値を高めることも重要であり、レーザ共振器を短くすることが有効である。このような共振器構造として、通常は、図２に示すように、２つのブラッグ反射ミラー８２、８７に挟まれた面発光レーザ層構造が、レーザ光の１波長分の実効長を持ち、活性層８４で光強度が最大となる共振器構造が用いられる。この共振器構造は、λ−キャビティと呼ばれている（例えば、Iga、IEEE J. Select. Topics in Quantum Electron, vol. 6, 1201 (2000)参照）。【０００８】
上述のような面発光レーザは、直接電流変調で駆動される。図３に、図１に示した面発光レーザの駆動回路の例を示す。この駆動回路は、図１に示した面発光レーザよりなる面発光レーザチップ９４を駆動するレーザドライバＩＣ９５と、このレーザドライバＩＣ９５に電圧信号Ｖmを供給するデジタルＬＳＩ９６とからなる。面発光レーザチップ９４の活性層周辺のｐｎ接合部分はダイオード９３で表されている。【０００９】
デジタルＬＳＩ９６のＩ／ＯポートからレーザドライバＩＣ９５に電圧信号Ｖmが入力される。レーザドライバＩＣ９５は、アナログＩＣであって、デジタルＬＳＩ９６から入力された電圧信号Ｖmをレーザ変調電流Ｉmに変換する。レーザ変調電流Ｉmは、ｐ電極９１およびｎ電極９２を通じて面発光レーザチップ９４に供給される。また、レーザドライバＩＣ９５は、ＤＣバイアス電流ＩDCをレーザ変調電流Ｉmに重畳してダイオード９３に供給する機能を持つ。【００１０】
以上のような面発光レーザが広く使われているが、この他に光変調器を集積した面発光レーザ（以下、光変調器集積型面発光レーザと呼ぶ）も提案されている。図４に、光変調器集積型面発光レーザの構造例を示す（特開平2003-202529号公報参照）。【００１１】
図４を参照すると、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ型ブラッグ反射ミラー２０２、ｎ型クラッド層２０３、活性層２０４、ｐ型クラッド層２０５、２０６、ｐ型コンタクト層２０７、ＡｌＡｓを酸化して形成されたＡｌＯx絶縁層２０８、ｎ型コンタクト層２０９、ノンドープ多重量子井戸層２１０、ｐ型コンタクト層２１１、ｐ型ブラッグ反射ミラー２１２が順次形成されている。また、ｐ型クラッド層２０６を取り囲むように、電流狭窄のための絶縁層２１９が形成されている。さらに、ｎ型基板２０１に接してｎ電極２１３が、ｐ型コンタクト層２０７に接してｐ電極２１４が、ｎ型コンタクト層２０９に接してｎ電極２１５が、ｐ型コンタクト層２１１に接してｐ電極２１６がそれぞれ形成されている。【００１２】
２つのブラッグ反射ミラーによりレーザ共振器が形成されている。共振器内部には、利得媒質である活性層２０４以外に、印加電圧によってレーザ光に対する光吸収係数が増加するノンドープ多重量子井戸層２１０が挿入されており、変調した印加電圧によりレーザ内部損失を変調することで面発光レーザ出力を変調するようになっている。すなわち、ｎ型コンタクト層２０９、ノンドープ多重量子井戸層２１０、ｐ型コンタクト層２１１は、ＰＩＮ構造の光変調器を構成している。【００１３】
図５に、図４の光変調器集積型面発光レーザの駆動回路の例を示す。面発光レーザチップ２２２は、面発光レーザチップ２２２の活性層２０４周辺のｐｎ接合を表すダイオード２２０と、ノンドープ多重量子井戸層２１０周辺のｐｎ接合を表すダイオード２２１とを含む。ｐ電極２１４とｎ電極２１３の間に順バイアス電圧ＶDCを印加し、順バイアス電流により活性層２０４を発光させる。光変調は、ｐ電極２１６とｎ電極２１５の間に変調電圧を印加して多重量子井戸層２１０の光吸収係数を変調し、レーザの内部損失を変調することで行う。図４に示した層構造では、活性層２０４と多重量子井戸層２１０の間に絶縁層２０８を挿入することで、おのおのを直流電気的に分離している。【００１４】
このような面発光レーザにおいても、共振器長方向の光強度分布の設計は重要である。上述した通常の面発光レーザと同様に、発振閾値低減のためには利得媒質である活性層２０４で光強度が大きくなることが必要である。さらに、多重量子井戸層２１０の光吸収変化により効果的にレーザ内部損失を変調するためには、光吸収変調層である多重量子井戸層２１０で光強度が大きくなることが必要である。以上の理由により、ブラッグ反射ミラーに挟まれた層構造が、レーザ光の１／２波長の整数倍の実効長を持ち、活性層２０４と多重量子井戸層２１０で光強度がピークとなるように層厚が設定されている。
【発明の開示】
【００１５】
以上に説明した従来の面発光レーザには、それぞれ以下のような問題点がある。
【００１６】
まず、広く一般に使われている通常の面発光レーザ（図１）の問題点について説明する。この面発光レーザは、前述のように直接電流変調で駆動される。このような直接電流変調による駆動では、デジタルＬＳＩからの出力電圧信号を面発光レーザ駆動用の電流に変換するレーザドライバＩＣが必須とされる。このレーザドライバＩＣの消費電力は、面発光レーザの消費電力の１０倍以上である。このため、光モジュールの更なる低消費電力化・小型化の為には、レーザドライバＩＣが不要で、デジタルＬＳＩによる直接変調が可能な面発光レーザが望まれる。特に、高密度に多チャンネルの光配線を形成する必要のある光インターコネクションにおいては、レーザドライバＩＣを必要とする構成は、消費電力だけでなく実装密度も制限されることになるため、大きな問題となる。このようなことから、レーザドライバＩＣが不要でデジタルＬＳＩにより直接変調が可能な面発光レーザは、光インターコネクションにおけるキーデバイスとされている。
【００１７】
次に、図４に示した光変調器集積型面発光レーザの問題点について説明する。この光変調器集積型面発光レーザでは、レーザ光変調は光変調器の電圧変調で行うようになっているため、面発光レーザ活性層には別途ＤＣバイアス電流を流しておけば、デジタルＬＳＩの出力電圧信号で光変調器を直接駆動してレーザ光を変調することが可能である。ただし、この場合は、以下の３つの条件を満たす必要がある。
【００１８】
第１に、光変調器の変調電圧が十分に低い必要がある（第１の条件）。
【００１９】
第２に、デジタルＬＳＩのＩ／Ｏポートは、通常、差動電圧出力となっているため、これに対応する必要がある（第２の条件）。特に、近年では、差動電圧出力は±０．５Ｖ以下にまで低減されており、このような低電圧の差動出力で駆動できることが必要である。
【００２０】
第３に、無バイアス変調できることが必要である（第３の条件）。光変調器の差動電圧駆動が可能である場合は、差動動作の中心電圧がデジタルＬＳＩのＩ／Ｏポートのそれ（グランドレベル）と一致するために、光変調器は無バイアス変調できる。すなわち、ＤＣバイアス電圧が不要となる。なお、差動動作の中心電圧が異なっている場合は、光変調器に別途ＤＣバイアス電圧を供給することが必要となる。この場合は、光吸収変調層にＤＣバイアス電圧を印加するためのインダクタ、及び光変調器−ＬＳＩ間の直流カットのためのキャパシタが必要となり（バイアスティーの形成）、これら受動素子の実装のために、広い実装面積が必要になってしまう。
【００２１】
以上をまとめると、デジタルＬＳＩによる光変調器集積型面発光レーザの直接駆動のためには、光変調器を無バイアス、かつ、低電圧差動電圧で変調動作できることが必要である。
【００２２】
以上の観点から、図４に示した従来の光変調器集積型面発光レーザの構造を見てみる。第１の条件については、２つのブラッグ反射ミラーに挟まれた層構造がレーザ光の１／２波長の整数倍の実効長を持ち、活性層と光吸収変調層で光強度がピークとなることが示されている。第２の条件については、活性層と光吸収変調層の間に絶縁層を挿入して光吸収変調層を電位的に分離することが示されている。しかしながら、光強度分布の設計については十分に示されておらず、第３の条件については、課題認識さえも示されていない。この点について、以下に詳細に説明する。
【００２３】
図６は、光吸収変調層であるノンドープ多重量子井戸層２１０を構成する一つの量子井戸に電界を印加した時の、レーザ光に対する光吸収係数の変化を模式的に示したものである。電界は、ノンドープ多重量子井戸層２１０を含むＰＩＮ構造のビルトイン電界と、外部電圧を印加することにより発生する電界の和である。光吸収変調層に用いられる量子井戸は、電界がかかっていない状態での量子井戸吸収端エネルギーがレーザ光エネルギーよりも数十ｍｅＶほど高くなるように設定される。量子井戸は、例えば活性層より若干バンドギャップの大きなＡｌＧａＡｓ層よりなり、これを挟むバリア層は、量子井戸層よりバンドギャップの大きなＡｌＧａＡｓ層で形成される。このような構造においては、電界強度が大きくなるにつれ、量子井戸の吸収端エネルギーが、量子閉じ込めシュタルク効果により低エネルギー側にシフトする。このため、光吸収係数は電界強度と共に急速に増加するが、高い電界では光吸収は飽和してくる。
【００２４】
一方、光吸収変調層（Ｉ型層）は、基板側のｐ型層と表面側のｎ型層とで挟まれており、これによりＰＩＮ構造を構成している。このＰＩＮ構造では、無バイアス状態でＩ層に高いビルトイン電界(ＦB)が存在するため、このビルトイン電界(ＦB)に加えて変調電圧で変化する変調電界（ΔF）が加えられることになる。ビルトイン電界(ＦB)に変調電界（ΔＦ）を加えた電界がかけられた場合、動作領域が光吸収の飽和領域となってしまい、小さな光吸収変化（Δα1）しか得られなくなる。このため、変調動作時の消光比が十分に取れず、変調効率が低くなってしまう。
【００２５】
なお、光変調器にＤＣバイアス電圧を印加すれば、飽和領域でない適当な電界強度領域にもっていけるが、前述のようにデジタルＬＳＩによる直接変調動作を実現するには、光変調器のバイアス電圧回路を必要としない無バイアス変調が望ましい。また、光吸収変調層（Ｉ型層）の両側にＩ層を挿入してI層全体を厚くすれば、ビルトイン電界は低下するが、Ｉ層が厚いと同じ変調電圧でも変化できる量子井戸電界強度が低下することになるため、低電圧変調とは逆行することになる。
【００２６】
本発明の目的は、以上に述べた問題点を解決し、レーザドライバＩＣを不要化してデジタルＬＳＩのＩ／Ｏポートの差動電圧出力により直接に低電圧変調することができる面発光レーザを提供することにある。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、そのような面発光レーザを実現することのできる光変調器を提供することにある。
【００２８】
本発明の他の目的は、そのような面発光レーザを駆動する方法を提供することにある。
【００２９】
上記目的を達成するため、本発明の面発光レーザの第１の態様は、層厚方向にレーザ共振器を有する面発光レーザにおいて、前記レーザ共振器内に、活性層、第１のコンタクト層、前記活性層より屈折率が所定の範囲で小さい高抵抗層、第２のコンタクト層、層厚方向に発振するレーザ光に対する光吸収係数が印加電圧に応じて変化する光吸収変調層が順次積層された層構造を有し、前記層構造は前記レーザ光の波長の３／２倍または２倍の実効長を持ち、前記活性層と前記光吸収変調層は前記高抵抗層によって直流電気的に分離されており、これら活性層および光吸収変調層のそれぞれが光強度分布の異なるピーク位置付近に配置され、前記第１および第２のコンタクト層のそれぞれが前記光強度分布の異なる谷の位置付近に配置されていることを特徴とする。ここで、所定の範囲とは反射によるロスを考慮する必要のない範囲であって、具体的には数％である。
【００３０】
上記の構成によれば、層構造の実効長、すなわちレーザ共振器長はレーザ光波長の３／２または２倍の長さといった可能な限り短いものとなっており、これにより光強度分布の共振器全体での積分値に対して活性層での光強度積分値を高めることが可能となっている。
【００３１】
また、高抵抗層の屈折率を反射によるロスを考慮する必要のない範囲とすることで、光強度分布に関係なく高抵抗層の配置を行うことが可能となっている。
【００３２】
さらに、活性層および光吸収変調層は光強度分布のピーク位置付近に配置されるため、レーザ発振が効率良く行われるとともに、光の吸収が効率良く行われる。
【００３３】
さらに、第１および第２のコンタクト層は、通常、高濃度のドーパントが行われるが、その配置は光強度分布の谷付近とされるので、キャリアの光吸収によるロスはより少ないものとなっている。
【００３４】
さらに、活性層と光吸収変調層は高抵抗層によって直流電気的に分離されているので、活性層へのＤＣバイアス電流の供給と光吸収変調層への変調電圧の供給をそれぞれ独立した回路で行うことが可能となっている。すなわち、デジタルＬＳＩの出力電圧信号で光変調器を直接駆動してレーザ光を変調することが可能とされている。
【００３５】
以上のことから、第１の態様では、前述した第１乃至第３の条件を満たすものとなっており、可能な限り短い共振器長で、光吸収損失がより小さく、変調帯域がより大きな面発光レーザを実現することが可能とされている。
【００３６】
本発明の面発光レーザの第２の態様は、層厚方向にレーザ共振器を有する面発光レーザにおいて、前記レーザ共振器内に、活性層、第１のコンタクト層、前記活性層より屈折率が所定の値を超えて小さい高抵抗層、第２のコンタクト層、層厚方向に発振するレーザ光に対する光吸収係数が印加電圧に応じて変化する光吸収変調層が順次積層された層構造を有し、前記層構造は前記レーザ光の波長の２倍または５／２倍の実効長を持ち、前記活性層と前記光吸収変調層は前記高抵抗層によって直流電気的に分離されており、これら活性層および光吸収変調層のそれぞれが前記光強度分布の異なるピーク位置付近に配置され、前記高抵抗層および前記第１および第２のコンタクト層のそれぞれが光強度分布の異なる谷の位置付近に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、高抵抗層は例えば前記活性層より１０％以上屈折率の小さい材料で構成されている。このような場合は、高抵抗層は、光強度分布の谷付近に配置されているので、反射によるロスはより少ないものとなっている。この他の点については、上述の第１の態様と同じである。
【００３７】
上記第１および第２の態様のいずれかにおいて、導電型がＩ型の前記光吸収変調層をｐ型層とｎ型層で挟んでなるＰＩＮ構造を有し、前記光吸収変調層は、バリア層と量子井戸層を交互に積層した多層膜であり、前記量子井戸層は、前記ｐ型層から前記ｎ型層に向かって正孔が移動する方向に内部電界がかかるように組成が変化（傾斜）していてもよい。この構成によれば、内部電界によってビルトイン電界が相殺されるため、その分、変調層の動作領域が電界の低い側にシフトすることになる。よって、飽和領域となって変調効率が低下する、といった問題は生じない。
【００３８】
本発明の光変調器は、通過する光に対する光吸収係数が印加電界により変化するＩ型導電型の光吸収変調層をｐ型層とｎ型層で挟んでなるＰＩＮ構造を有する光変調器であって、前記光吸収変調層は、バリア層と量子井戸層を交互に積層した多層膜であり、前記量子井戸層は、前記ｐ型層から前記ｎ型層に向かって正孔が移動する方向に内部電界がかかるように組成が変化（傾斜）していることを特徴とする。このような光変調器は、変調効率が高いため、光変調器単体で用いても有用である。たとえば、レーザ光を外部変調する用途に用いることもできる。
【００３９】
本発明の駆動方法は、上述した面発光レーザの駆動方法であって、前記面発光レーザの活性層へのＤＣバイアス電流を独立して与えるとともに、差動電圧信号により前記面発光レーザの光吸収変調層の変調駆動を行うことを特徴とする。この駆動方法によれば、レーザドライバＩＣは不要であり、デジタルＬＳＩの出力差動電圧で面発光レーザを直接に駆動することが可能である。
【００４０】
さらに望ましい本発明の別の駆動方法は、上述したＰＩＮ構造を有する面発光レーザの駆動方法であって、前記面発光レーザの活性層へのＤＣバイアス電流を独立して与えるとともに、無バイアス状態を中心として前記面発光レーザの光吸収変調層を差動電圧で変調駆動することを特徴とする。この場合の光吸収変調層では、量子井戸組成変化による内部電界でビルトイン電界を適度に相殺して、無バイアス時（すなわち差動動作中心）における光吸収変調層の電界を適当な状態にすることができ、光吸収変調効率を高めることができる。この駆動方法によっても、レーザドライバＩＣは不要であり、デジタルＬＳＩの出力差動電圧で面発光レーザを直接に駆動することが可能である。
【００４１】
本発明の他の駆動方法は、上述した光変調器の駆動方法であって、当該光変調器を無バイアス状態を中心として差動電圧で変調駆動することを特徴とする。この場合においても、光吸収変調層では、量子井戸組成変化による内部電界でビルトイン電界を適度に相殺して、無バイアス時（すなわち差動動作中心）における光吸収変調層の電界を適当な状態にすることができ、光吸収変調効率を高めることができる。
【００４２】
以上説明したとおりの本発明によれば、無バイアスかつ差動低電圧信号で光吸収変調層を直接に駆動してレーザ出力を変調することができるので、レーザドライバＩＣが不要である。また、デジタルＬＳＩのＩ／Ｏポートの差動電圧出力で直接、面発光レーザ出力を変調することができる。さらに、光変調動作のためのＤＣバイアス電圧は不要であるため、バイアス電圧回路に付随するインダクタ、キャパシタなどの受動素子も必要としない。よって、多チャンネルの光送信機能を非常に小さい実装面積で実現することができる。特に、低消費電力・小型が要求される光インターコネクション用途ではこの効果は大きく、例えばデジタルＬＳＩ直近に本発明による多チャンネルの面発光レーザを配置して、高密度の光配線を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の０．８５μｍ帯の面発光レーザの構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。
【図３】図１に示す面発光レーザの駆動回路図である。
【図４】従来の光変調器集積型面発光レーザの構造例を示す断面図である。
【図５】図４に示す光変調器集積型面発光レーザの駆動回路図である。
【図６】図４に示す光変調器集積型面発光レーザ内部の光変調器における、レーザ光に対する光吸収係数の電界強度に対する変化を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態である面発光レーザの断面構造図である。
【図８】図７に示す面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。
【図９】図７に示す面発光レーザの光吸収変調層の層構造を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、組成傾斜量子井戸の光吸収−電界強度曲線およびバンド構造を示す図である。
【図１１】図７に示す面発光レーザの駆動回路の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態である面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態である面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態である面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ｐ型ＧａＡｓ基板
４、１５  ｐ型ブラッグ反射ミラー
５  ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
６  多重量子井戸活性層
７、１１  ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
８、１０  ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
９  ＡｌＧａＡｓ高抵抗層
１２  光吸収変調層
１６、１９  ｐ電極
１７、１８  ｎ電極
２４  絶縁層
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
次に、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。以下の実施例では、レーザ波長を約１μｍとした。その他のレーザ波長においても、面発光レーザを構成する材料系の変更を行うことにより、本発明は同様に実施できる。【００４６】
図７は、本発明の第１の実施形態である面発光レーザの断面構造図である。図７を参照すると、ｐ型ＧａＡｓ基板１上に、ｐ型ブラッグ反射ミラー４、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、多重量子井戸活性層６、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層７、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層８、ＡｌＧａＡｓ高抵抗層９、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１０、ｎ型ＧａＡｓクラッド層１１、光吸収変調層１２、ｐ型ブラッグ反射ミラー１５が順次積層されている。【００４７】
多重量子井戸活性層６は、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓバリア層を交互に積層したものである。光吸収変調層１２は、量子井戸層とＧａＡｓバリア層を交互に積層した多重量子井戸よりなる。ｐ型ＧａＡｓ基板１裏面に接してｐ電極１６が、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層８に接してｎ電極１７が、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１０に接してｎ電極１８が、ｐ型ブラッグ反射ミラー１５の表面に接してｐ電極１９がそれぞれ形成されている。ｐ電極１９には、レーザ光を取り出すための開口が形成されている。ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５に接して、活性層６への電流狭窄のための絶縁層２４が形成されている。ＡｌＧａＡｓ高抵抗層９により、ｎ電極１７とｎ電極１８は直流電気的に分離されている。【００４８】
２つのｐ型ブラッグ反射ミラー４、１５によりレーザ共振器が構成されている。このレーザ共振器は層厚方向に一定の光強度分布を持つ。レーザ共振器内部の層構造は、光強度分布に係る制限条件を満たす配置とされている。光強度分布に係る制限条件には、２つの制限がある。第１の制限は、キャリア濃度の高い層は、ロス（キャリアによる光吸収）が大きいため、光強度分布の谷の位置に配置しなければならない、というものである。なお、キャリア濃度の低い層は、ロスが小さいため、光強度分布に関係なく、どの位置に配置してもよい。第２の制限は、前記活性層より屈折率が所定の値（例えば１０％）を超えて小さい層は、発振光に対する反射を生じるため、光強度分布の谷の位置に配置しなければならない、というものである。なお、活性層６との屈折率の差が反射の影響を考慮する必要のない範囲（数％）の場合は、光強度分布に関係なく、どの位置に配置してもよい。【００４９】
図８に、図７に示した面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す。ｐ型ブラッグ反射ミラー４は、それぞれがレーザ光波長λの１／４の実効長をもつ層２、３を交互に積層したものであり、層２より層３の方が低屈折率になっている。ｐ型ブラッグ反射ミラー１５は、それぞれがレーザ光波長λの１／４の実効長をもつ層１３、１４を交互に積層したものであり、層１３より層１４の方が低屈折率になっている。２つのｐ型ブラッグ反射ミラー４、１５で挟まれた層構造は、レーザ光波長λの３／２波長分の実効長を持っており（３λ／２−キャビティの形成）、光強度のピークが活性層６と光吸収変調層１２の双方に位置するようになっている。さらに、ｎ型コンタクト層８、１０には高濃度のドーピングを行うため、キャリアによる光吸収が小さくなるように光電界強度の小さい場所に配置している。高抵抗層９は、キャリア濃度が低く、活性層６に屈折率の近いＡｌＧａＡｓで形成されており、光強度分布にかかる制限条件がないため、光強度のピークとなる領域に配置している。【００５０】
上記の構成によれば、活性層６、ｎ型コンタクト層８、１０、高抵抗層９の各層は、光強度分布に係る制限条件を満たすように配置されている。これにより、レーザの発振効率および光吸収損失を最小限に抑え、レーザ発振閾値の低減および低消費電力化を図っている。【００５１】
また、レーザ共振器長は、レーザ光波長λの３／２波長分の長さ、といった可能な限り短くなっているので、光強度分布の共振器全体での積分値に対して活性層６での光強度積分値を高めることが可能となっている。【００５２】
さらに、活性層６と光吸収変調層１２を高抵抗層９により直流電気的に分離しているので、活性層６へのＤＣバイアス電流の供給と光吸収変調層１２への変調電圧の供給をそれぞれ独立した回路で行うことが可能である。すなわち、デジタルＬＳＩの出力差動電圧信号で光変調器を直接駆動してレーザ光を変調することが可能である。【００５３】
本実施形態では、上記のレーザ共振器内部の層構造の特徴に加えて、高いビルトイン電界が存在するために変調層の動作領域が光吸収の飽和領域となって変調効率が低下する、という問題を解決するために、光吸収変調層１２を構成する多重量子井戸が以下のような構造となっている。【００５４】
図９は、光吸収変調層１２の層構造を示す図である。光吸収変調層は、基板側から、厚さが１５ｎｍのアンドープＧａＡｓスペーサ６１、多重量子井戸層、厚さが１５ｎｍのアンドープＧａＡｓスペーサ６４とを順次積層した構造になっている。多重量子井戸層は、厚さが１０ｎｍのアンドープＩｎＧａＡｓ組成傾斜量子井戸層６２と厚さが２０ｎｍのＧａＡｓバリア層６３を交互に積層したものであり、その周期は３周期とされている。 
上記の光吸収変調層（Ｉ型層）が、基板側のｎ型層と表面側のｐ型層に挟まれた構造になっており、これによりＰＩＮ構造が構成されている。アンドープＩｎＧａＡｓ組成傾斜量子井戸層６２は、ｎ型層側からｐ型層に向かって、Ｉｎ組成が０．１３から０．２７まで線形に組成傾斜している。この組成傾斜により、厚さ１０ｎｍの量子井戸の２つの界面における価電子帯端のエネルギー差は約５０ｍｅＶとなり、ｐ型層側からｎ型層側に向かう方向に約５０ＫＶ／ｃｍの内部電界が発生する。一方、ｎ型層とｐ型層の間に形成されるビルトイン電界は約８０ＫＶ／ｃｍである。光変調器に供給される変調電圧を±０．４Ｖとすると、ビルトイン電界を中心に±２５ＫＶ／ｃｍ程度の変調電界が印加される。今、レーザ光エネルギーと電界強度が零の時の量子井戸の遷移エネルギーとの差を約２２ｍｅＶとすると、従来の組成均一型量子井戸では、電界強度が約７０ＫＶ／ｃｍで光吸収係数が飽和してしまい、変調電界をかけていない状況で、すでに光強度の９５％程度が吸収されてしまう。このため、十分な光出力が得られず、また消光比も殆ど取れない。これに対して、本実施形態における傾斜組成量子井戸を用いると、内部電界によってビルトイン電界をうち消すことができるため、光吸収係数の飽和領域をさけて電界変調を行うことが可能となる。この点について、以下に具体的に説明する。【００５５】
組成傾斜量子井戸層６２では、電界強度が零の時（ビルトイン電界を外部電圧による電界で相殺した状態）に、ＰＩＮ構造を形成するｐ型層からｎ型層に向かって、正孔にとって内部電界(Ｆv)がかかるように組成が傾斜している。この状態のバンド模式図を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）に示す状態では、伝導帯も価電子帯も内部電界がかかった状態になっているので、量子井戸の遷移エネルギーは、量子井戸の底が平坦になっている場合に比べて低エネルギーになっている。この組成傾斜量子井戸に逆バイアスを印加していくと、価電子帯側の底は平坦になっていき、伝導帯の底はより電界が強まるようにバンドが変形する。この状態のバンド模式図を図１０（ｂ）に示す。量子閉じ込めシュタルク効果は、有効質量の大きい正孔のエネルギーシフトによる寄与が大きいため、逆バイアス印加により、遷移エネルギーは高エネルギー側にシフトする。このため、価電子帯側の底が平坦になるまで、光吸収係数は小さくなる。この状態から、更に逆バイアスを印加すると、再び価電子帯の底に電界がかかってくるため、遷移エネルギーは低エネルギー側にシフトを始め、光吸収係数は大きくなる。この状態のバンド模式図を図１０（ｃ）に示す。【００５６】
上記の状態遷移によれば、組成傾斜量子井戸の光吸収−電界強度曲線は図７に示したようになり、図６に示した従来型の量子井戸の光吸収−電界強度曲線を高電界側にシフトしたような特性となる。これにより、従来の組成均一量子井戸で問題になっていた高電界時の光吸収飽和は、傾斜量子井戸を用いることで軽減され、高いビルトイン電界(ＦB)がかかっている状態でも、変調電界に対する光吸収係数の変化が最も大きい所を用いることが可能となる。この結果、無バイアス（高いビルトイン電界(ＦB)がかかっている状態）、かつ、小さな変調電界（ΔＦ）で大きな光吸収変化（Δα2）が得られ、動作時に十分な消光比、変調効率が得られる。この構成によれば、例えば変調電圧として±０．４Ｖを印加した場合、約８ｄＢの消光比を得ることができる。また、光変調動作のためのＤＣバイアス電圧の印加を行う必要がないため、バイアス電圧回路に付随するインダクタ、キャパシタなどの受動素子も必要としない。【００５７】
次に、本実施形態の面発光レーザの駆動回路について説明する。【００５８】
図１１に、図７に示した面発光レーザの駆動回路の一例を示す。面発光レーザチップ２２は、活性層６周辺のｐｎ接合を表すダイオード２０と、光吸収変調層１２周辺のｐｎ接合を表すダイオード２１とを含む。ｐ電極１６とｎ電極１７には順バイアス電圧が印加され、活性層６にはＤＣバイアス電流が供給される。デジタルＬＳＩからの差動電圧信号を直接にｐ電極１９とｎ電極１８に入力することで、光変調器を構成する光吸収変調層１２の光吸収量が変調されてレーザ出力が変調される。この光変調器は無バイアスで動作する。図１１には、差動電圧信号を面発光レーザチップ２２側で終端する抵抗２３も示されている。【００５９】
上記の駆動回路では、活性層へのＤＣバイアス電流を独立した回路で与え、デジタルＬＳＩのＩ／Ｏポートの差動電圧出力で光吸収変調層の変調動作を直接行わせる。この構成によれば、レーザドライバＩＣが不要なため、低消費電力で小型の駆動回路を実現することができる。これは、特に、低消費電力・小型が要求される光インターコネクション用途において大きな効果を奏する。例えば、デジタルＬＳＩ直近に本実施形態の構造を有する多チャンネルの面発光レーザを配置して、高密度の光配線を実現できる。【００６０】
以上説明した本実施形態の面発光レーザは、周知の半導体製造プロセスを適用することで容易に作製することができる。【００６１】
（実施形態２）
図１２は、本発明の第２の実施形態である面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。本実施形態の面発光レーザは、レーザ共振器長がレーザ光波長λの２倍とされ、レーザ共振器およびその内部の層構造が一部変わった以外は、上述した第１の実施形態のものと同様のものである。【００６２】
２つのｐ型ブラッグ反射ミラー４、１５からなるレーザ共振器内の層構造は、基板側からｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、多重量子井戸活性層６、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層７、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層８、ＡｌＧａＡｓ高抵抗層９、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１０、ｎ型ＧａＡｓクラッド層１１、光吸収変調層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２５が順次配置されたものとなっている。【００６３】
ｐ型ブラッグ反射ミラー４は、それぞれがレーザ光波長λの１／４倍の実効長をもつ層２、３が交互に積層されたものであり、層２より層３の方が低屈折率になっている。ｐ型ブラッグ反射ミラー１５は、それぞれがレーザ光波長λの１／４倍の実効長をもつ層１３、１４が交互に積層されたものであり、層１３より層１４の方が低屈折率になっている。【００６４】
電極を含む面発光レーザの構造は、図７に示したものとほぼ同様である。ｐ型ＧａＡｓ基板１裏面に接してｐ電極１６、ｎ型コンタクト層８に接してｎ電極１７、ｎ型コンタクト層１０に接してｎ電極１８、ｐ型ブラッグ反射ミラー１５の表面に接してｐ電極１９がそれぞれ形成される。【００６５】
２つのブラッグ反射ミラー４、１５で挟まれた層構造は、レーザ光波長λの２倍の実効長を持っており（２λ−キャビティ）、光強度のピークが活性層６と光吸収変調層１２の双方に位置するようになっている。さらに、ｎ型コンタクト層８は、高濃度のドーピングを行うため、キャリアによる光吸収が小さくなるように光強度の小さい場所に配置している。高抵抗層９は、キャリア濃度が低く、活性層６に屈折率の近いＡｌＧａＡｓで形成されており、光強度分布からの制限条件はないため、光強度のピークとなる領域に配置している。【００６６】
光吸収変調層１２は、第１の実施形態で説明した構造と同様のものであるが、その配置位置は、第１の実施形態のものに比べてよりピーク位置にくるようになっている。第１の実施形態のように、レーザ共振器内の層構造がレーザ光波長λの３／２倍の実効長を持つ（３λ／２−キャビティ）場合、光吸収変調層１２とブラッグ反射ミラー１５の境界がピーク位置に配置することになるため、光吸収変調層１２はピーク位置から少しずれた位置に配置されることになる。本実施形態の場合は、レーザ共振器内の層構造がレーザ光波長λの２倍の実効長を持つ（２λ−キャビティ）ようにしたことで、光吸収変調層１２をピーク位置に配置することが可能となっている。このため、光吸収変調層１２における光吸収をより効率良く行うことができる。【００６７】
本実施形態の面発光レーザも、第１の実施形態のものと同様な作用を奏し、図１１と同様の駆動回路構成で駆動することが可能である。また、その製造についても、周知の半導体プロセスを用いることができる。【００６８】
（実施形態３）
図１３は、本発明の第３の実施形態である面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。本実施形態の面発光レーザは、レーザ共振器長がレーザ光波長λの２倍とされ、レーザ共振器およびその内部の層構造が一部変わった以外は、上述した第１の実施形態のものと同様のものである。【００６９】
２つのｐ型ブラッグ反射ミラー４、１５からなるレーザ共振器内の層構造は、基板側からｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、多重量子井戸活性層６、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層７、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層８、ノンドープＧａＡｓスペーサ層２６、ＡｌＡｓを酸化して形成されたＡｌＯxからなる酸化膜絶縁層２７、ノンドープＧａＡｓスペーサ層２８、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１０、ｎ型ＧａＡｓクラッド層１１、光吸収変調層１２が順次配置されたものとなっている。【００７０】
ｐ型ブラッグ反射ミラー４は、それぞれがレーザ光波長λの１／４倍の実効長をもつ層２、３が交互に積層されたものであり、層２より層３の方が低屈折率になっている。ｐ型ブラッグ反射ミラー１５は、それぞれがレーザ光波長λの１／４倍の実効長をもつ層１３、１４が交互に積層されたものであり、層１３より層１４の方が低屈折率になっている。【００７１】
電極を含む面発光レーザ構造は、図７に示したものとほぼ同様である。ｐ型ＧａＡｓ基板１の裏面に接してｐ電極１６が、ｎ型コンタクト層８に接してｎ電極１７、ｎ型コンタクト層１０に接してｎ電極１８が、ｐ型ブラッグ反射ミラー１５の表面に接してｐ電極１９がそれぞれ形成されている。ｎ電極１７とｎ電極１８は、酸化膜絶縁層２７により直流電気的に分離されている。【００７２】
２つのブラッグ反射ミラー４、１５で挟まれた層構造は、レーザ光波長λの２倍の実効長を持っており（２λ−キャビティ）、光強度のピークが活性層６と光吸収変調層１２の双方に位置するようになっている。さらに、ｎ型コンタクト層８、１０は高濃度のドーピングを行うため、キャリアによる光吸収が小さくなるように光電界強度の小さい場所に配置している。酸化膜絶縁層２７は、層構造を形成する他の半導体材料よりはるかに低屈折率であるため、反射による損失を考慮すると、光電界強度の強い場所に挿入することができない。このため、酸化膜絶縁層２７は、光強度の低い場所に配置されている。光吸収変調層１２は、第１の実施形態のものと同様の構造を有する。【００７３】
本実施形態の面発光レーザも、第１の実施形態のものと同様な作用を奏し、図１１と同様の駆動回路構成で駆動することが可能である。また、その製造についても、周知の半導体プロセスを用いることができる。【００７４】
なお、本実施形態では、高抵抗層として酸化膜絶縁層２７を用いているが、この酸化膜絶縁層２７は、活性層６より１０％以上屈折率の小さな材料である。ここで、１０％以上という条件は、反射の影響を考慮することが必要となると予想される条件である。このように活性層６より１０％以上屈折率の小さな材料で構成される酸化膜絶縁層２７は、反射によるロスを考慮する必要があるため光強度分布の谷の付近に配置する必要がある。【００７５】
（実施形態４）
図１４は、本発明の第４の実施形態である面発光レーザの活性層面内中心位置での共振器長方向の層構造と光強度分布の例を示す図である。本実施形態の面発光レーザは、レーザ共振器長がレーザ光波長λの５／２倍とされ、レーザ共振器およびその内部の層構造が一部変わった以外は、上述した第３の実施形態のものと同様のものである。【００７６】
２つのｐ型ブラッグ反射ミラー４、１５からなるレーザ共振器内の層構造は、基板側からｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、多重量子井戸活性層６、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層７、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層８、ノンドープＧａＡｓスペーサ層２６、ＡｌＡｓを酸化して形成されたＡｌＯxからなる酸化膜絶縁層２７、ノンドープＧａＡｓスペーサ層２８、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１０、ｎ型ＧａＡｓクラッド層１１、光吸収変調層１２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２９が順次配置されたものとなっている。【００７７】
ｐ型ブラッグ反射ミラー４は、それぞれがレーザ光波長λの１／４倍の実効長をもつ層２、３が交互に積層されたものであり、層２より層３の方が低屈折率になっている。ｐ型ブラッグ反射ミラー１５は、それぞれがレーザ光波長λの１／４倍の実効長をもつ層１３、１４が交互に積層されたものであり、層１３より層１４の方が低屈折率になっている。【００７８】
電極を含む面発光レーザ構造は、図７に示したものとほぼ同様である。ｐ型ＧａＡｓ基板１の裏面に接してｐ電極１６が、ｎ型コンタクト層８に接してｎ電極１７、ｎ型コンタクト層１０に接してｎ電極１８が、ｐ型ブラッグ反射ミラー１５の表面に接してｐ電極１９がそれぞれ形成されている。ｎ電極１７とｎ電極１８は、酸化膜絶縁層２７により直流電気的に分離されている。【００７９】
２つのブラッグ反射ミラー４、１５で挟まれた層構造は、レーザ光波長λの５／２倍の実効長を持っており（５λ／２−キャビティ）、光強度のピークが活性層６と光吸収変調層１２の双方に位置するようになっている。さらに、ｎ型コンタクト層８、１０は高濃度のドーピングを行うため、キャリアによる光吸収が小さくなるように光強度の小さい場所に配置している。酸化膜絶縁層２７は、層構造を形成する他の半導体材料よりはるかに低屈折率であるため、光強度の強い場所に挿入することができないため、光強度の低い場所に配置されている。【００８０】
光吸収変調層１２は、第１の実施形態で説明した構造と同様なものであり、その配置は、第３の実施形態のものに比べてよりピーク位置にくるようになっている。第３の実施形態のように、レーザ共振器内の層構造がレーザ光波長λの２倍の実効長を持つ（２λ−キャビティ）場合、光吸収変調層１２とブラッグ反射ミラー１５の境界がピーク位置に配置することになるため、光吸収変調層１２はピーク位置から少しずれた位置に配置されることになる。本実施形態の場合は、レーザ共振器内の層構造がレーザ光波長λの５／２倍の実効長を持つ（５λ／２−キャビティ）ようにしたことで、光吸収変調層１２をピーク位置に配置することが可能となっている。このため、光吸収変調層１２における光吸収をより効率良く行うことができる。【００８１】
本実施形態の面発光レーザも、第１の実施形態のものと同様な作用を奏し、図１１と同様の駆動回路構成で駆動することが可能である。また、その製造についても、周知の半導体プロセスを用いることができる。【００８２】
以上説明した各実施形態の構成は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、第１の実施形態では、２つの特徴（層構造の特徴および組成傾斜量子井戸の特徴）を有するものについて説明したが、これらの特徴は独立に用いることができる。すなわち、層構造の特徴を有する面発光レーザと、組成傾斜量子井戸の特徴を有する光吸収変調層を内蔵した面発光レーザと、組成傾斜量子井戸の特徴を有する光吸収変調層を有する光変調器とに分けることができる。ただし、層構造の特徴を有しかつ組成傾斜量子井戸の特徴を有する光吸収変調層を共振器内に内臓した面発光レーザでは、レーザ光変調のための変調電圧の低減効果は特に大きいものとなる。【００８３】
また、組成傾斜量子井戸の特徴は、従来の面発光レーザのように差動電圧駆動でない光変調器であっても適用することができ、光変調器の無バイアス時の動作点を調整して低電圧駆動などに用いることができる。【００８４】
以上説明した各実施形態の面発光レーザの特徴および利点は、面発光レーザの材料及び発振波長に制限されるものではない。【００８５】
また、図示した構成において、半導体基板としてｐ型ＧａＡｓ基板を用いているが、これをｎ型基板に置き換えることも可能である。この場合は、基板上の半導体層の導電型について適当な置換が必要になる。さらに、絶縁型基板を用いることも可能である。電極配置については、基板の導電型あるいは配線設計に応じて電極を全て基板表面側に形成するか、あるいは一部を基板裏面側に形成するか、変更することができる。
【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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【国際調査報告】
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