JP4954992B2 - 半導体光反射素子及び該半導体光反射素子を用いる半導体レーザ及び該半導体レーザを用いる光トランスポンダ - Google Patents

Description

本発明は、反射波に対する波長選択性を有する半導体光反射素子において、無反射状態から高い波長選択性をもって目的波長の光のみを反射する状態に移行できるようにするための技術を採用した半導体光反射素子及び該半導体光反射素子を用いる半導体レーザ及び該半導体レーザを用いる光トランスポンダに関する。

光通信システムや光測定システムの光源として用いられている半導体レーザは、一般的に、ｐｎ接合半導体に電流を注入したときの接合部に誘導放出された光を導波路構造によつて導波し、その導波路端に形成された光反射器により反射させて往復させ、光反射器間の導波路の長さと内部の屈折率によって決まる定在波長の光を選択的に発振する構造を有している。

このような構造の半導体レーザには、波長選択性を有していない多波長型、波長選択性を有するもののその波長が固定されている固定波長型及び波長選択性を有しその波長を可変できる可変波長型とがある。

そして、可変波長型として、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）型の半導体レーザが知られている。

図１６は、従来技術によるＤＢＲ型の光反射器を有する半導体レーザ１０の概略構造を示す側断面図である。

この半導体レーザ１０においては、例えば、ｐ型インジウム・リン（ｐ−ＩｎＰ）からなるｐ型クラッド層１１と、ｎ型インジウム・リン（ｎ−ＩｎＰ）からなるｎ型基板１２との間に、活性層１３及び回折格子を有するガイド層１４が、例えば、インジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）により所定幅で連続するように形成されている。

また、この半導体レーザ１０においては、ｎ型基板１２の表面（素子下面）に共通電極１５がほぼ全面にわたって形成され、ｐ型クラッド層１１の表面（素子上面）に、活性層１３、ガイド層１４にそれぞれ対向する一対の個別電極１６、１７が形成されている。

なお、この半導体レーザ１０においては、ｎ型基板１２のうち、活性層１３及びガイド層１４に近い部分は、ｐ型クラッド層１１と共に、光の外周部への漏れを防ぐためのｎ型クラッド層１２ａとして奉仕する。

また、この半導体レーザ１０においては、活性層１３及びガイド層１４との間には位相制御領域が設けられる場合もある。

ここで、共通電極１５と一方の個別電極１６との間に所定電流Ｉｄを注入すると、活性層１３内に所定帯域の光が放出され、この放出光の一部が光反射器を形成するＤＢＲ領域に入射する。

ガイド層１４の一面側には溝１４ａが所定間隔Λで形成されていて、入射光のうち、所定間隔Λで決まる波長λ_Ｂの光成分を活性層１３側に反射し、他の波長成分のほとんどを端面１０ｂ側から出射してしまう（これをブラッグ反射という）。

したがって、素子端面１０ａとガイド層１４との間で波長λ_Ｂの光が選択的に増幅されて、その一部が端面１０ａから出射される。

ここで、波長λ_Ｂは、素子内部の導波路の等価屈折率をｎとすると、
λ_Ｂ＝２ｎΛ
で表されることが知られている。

また、等価屈折率ｎは、導波路のキャリア密度と温度に依存して変化することが知られている。

そして、共通電極１５と他方の個別電極１７間に注入する電流Ｉｓを変化させてガイド層１４のキャリア密度を変化させたり、ガイド層１４の温度を変化させることにより、素子内部の導波路の等価屈折率ｎを変化させることができ、発振波長λ_Ｂを可変することができる。

但し、上記のようにガイド層１４に対する電流密度や温度の可変制御によって得られる単一モードの波長変化幅は１パーセント程度であって、大幅な波長変化幅が必要な用途では、上記構成の半導体レーザ１０を複数個用いなければならないという問題がある。

この問題を解決する技術として、特許文献１には、活性層の前後にＤＢＲ領域を設け、フロント側のＤＢＲ領域は、回折用の溝の間隔が徐々に変化するように形成し、リア側のＤＢＲ領域は一定の溝間隔を有する格子部を所定の隙間を開けて設けたサンプルドグレーティング構造を有するチューナブルレーザが記載されている。
ＰＣＴ国際公開＜ＷＯ ０３／０１２９３６ Ａ２＞

（ＪＰ公表特許公報＜特表２００４−５３７８６３＞に対応）

しかしながら、前記した半導体レーザに用いられているＤＢＲ型の光反射器は、回折用の溝１４ａを導波路に設けて光をブラッグ反射させる方式であるため、電流を流していない状態であっても、その状態における屈折率と溝の間隔で決まる波長の光を反射する状態となり、光反射器単体として用いる場合、無反射状態にすることができないという問題がある。

しかも、反射波長を変化させるために前記特許文献１のように回折用の溝の間隔を徐々に変化させる光反射器では、電流を流していない状態であっても複数の波長について反射が発生するので、たとえ、ある電極に電流を注入して目的波長の光に対して高い反射率が得られるようにしたとしても、他の波長についての反射率が比較的大きいので、結果的に、波長選択性が低いという問題がある。

このため、このようなＤＢＲ型の光反射器を半導体レーザに用いる場合、特許文献１のように、活性層のリア側にもＤＢＲ領域を設けなくてはならず、構造が複雑化すると共に、出射光のスペクトラム純度も低くなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、このような問題を解決し、無反射状態から高い波長選択性をもって目的波長の光のみを反射できる状態に移行可能な半導体光反射素子及び該半導体光反射素子を用いる半導体レーザ及び該半導体レーザを用いる光トランスポンダを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の第１の態様によると、
ｎ型基板（２３）と、
前記ｎ型基板（２３）自体の一部または前記ｎ型基板（２３）の上方に形成されているｎ型クラッド層（２３ａ）と、
前記ｎ型基板（２３）の上方に形成されているｐ型クラッド層（２２）と、
前記ｐ型クラッド層（２２）と前記ｎ型クラッド層（２３ａ）との間に形成されている、光を導波するためのガイド層（２４）と、
前記ｎ型基板（２３）の底面及び前記ｐ型クラッド層（２２）の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極（４０，４１）と、
前記ガイド層（２４）の近傍に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材（３１）と、を具備し、該複数の電流規制部材（３１）は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極（４０，４１）間に電流が注入された状態で前記ガイド層（２４）内に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層（２４）内に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、
それによって、前記ガイド層（２４）は、外部から入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を外部に反射することを特徴とする半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第２の態様によると、前記複数の電流規制部材 （３１）は、前記ｐ型クラッド層（２２）と前記ｎ型クラッド層（２３ａ）との少なくとも一方の内部に形成されていることを特徴とする第１の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第３の態様によると、前記複数の電流規制部材（３１）は、周囲のクラッド層（２２、２３ａ）の導電型と反対の導電型を有していることを特徴する第２の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第４の態様によると、前記複数の電流規制部材 （３１）は、高抵抗材料からなることを特徴する第１の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第５の態様によると、前記第１及び第２の電極 （４０，４１）は、一方の電極が共通電極（４０）として形成され、他方の電極が複数の個別電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）として形成されていることを特徴とする第１の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第６の態様によると、前記複数の電流規制部材（３１）は、前記複数の個別電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔（Λ１、Λ２、Λ３）を有する複数の電流ブロック群（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）として形成されており、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群（３０Ａ）に対応する第１の個別電極（４１Ａ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性（Ｆ１）を示し、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群（３０Ｂ）に対応する第２の個別電極（４１Ｂ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性（Ｆ２）を示し、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群（３０Ｃ）に対応する第３の個別電極（４１Ｃ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性（Ｆ３）を示し、
前記第１の反射特性（Ｆ１）、前記第２の反射特性（Ｆ２）及び前記第３の反射特性 （Ｆ３）のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能としたことを特徴とする第５の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第７の態様によると、前記複数の電流規制部材（３１）の間隔または前記ガイド層（２４）の幅の少なくとも一方が前記ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成され、
前記第１及び第２の電極（４０．４１）は、前記複数の電流規制部材（３１）の間隔または前記ガイド層（２４）の幅が規則的に変化している領域毎に選択的に電流を注入できるように、一方の電極が共通電極（４０）として形成され、他方の電極が複数の個別電極（４１_１、４１_２、４１_３、…、４１_Ｎ−１、４１_Ｎ）として形成されていることを特徴とする第１の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第８の態様によると、前記ガイド層（２４）の温度を可変するための加熱体（５１）が設けられていることを特徴とする第１の態様に従う半導体光反射素子（２０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第９の態様によると、
光を誘導放出するための活性層（６１）がｐ型クラッド層（２２）とｎ型クラッド層（２３ａ）の間に形成され、前記活性層（６１）の少なくとも一端側に波長選択性を有して光を反射する半導体光反射器（２０）が設けられ、前記活性層（６１）で誘導放出された光のうち、前記半導体光反射器（２０）によって反射される波長の光を選択的に発振する半導体レーザにおいて、
前記半導体光反射器（２０）は、
ｎ型基板（２３）と、
前記ｎ型基板（２３）自体の一部または前記ｎ型基板（２３）の上方に形成されているｎ型クラッド層（２３ａ）と、
前記ｎ型基板（２３）の上方に形成されているｐ型クラッド層（２２）と、
前記ｐ型クラッド層（２２）と前記ｎ型クラッド層（２３ａ）との間に形成されている、光を導波するためのガイド層（２４）と、
前記ｎ型基板（２３）の底面及び前記ｐ型クラッド層（２２）の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極（４０，４１）と、
前記ガイド層（２４）の近傍に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材（３１）と、を具備し、該複数の電流規制部材（３１）は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極（４０，４１）間に電流が注入された状態で前記ガイド層（２４）内に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層（２４）内に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、
それによって、前記ガイド層（２４）は入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を外部へ反射することを特徴とする半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１０の態様によると、前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、前記ｐ型クラッド層（２２）と前記ｎ型クラッド層（２３ａ）との少なくとも一方の内部に形成されていることを特徴とする第９の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１１の態様によると、前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、周囲のクラッド層（２２、２３ａ）の導電型と反対の導電型を有していることを特徴する第１０の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１２の態様によると、前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、高抵抗材料からなることを特徴する第９の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１３の態様によると、前記半導体光反射器（２０）の前記第１及び第２の電極（４０，４１）は、一方の電極が共通電極（４０）として形成され、他方の電極が複数の個別電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）として形成されていることを特徴とする第９の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１４の態様によると、前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、前記複数の個別電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔（Λ１、Λ２、Λ３）を有する複数の電流ブロック群（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）として形成されており、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群（３０Ａ）に対応する第１の個別電極（４１Ａ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性（Ｆ１）を示し、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群（３０Ｂ）に対応する第２の個別電極（４１Ｂ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性（Ｆ２）を示し、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群（３０Ｃ）に対応する第３の個別電極（４１Ｃ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ_３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性（Ｆ３）を示し、
前記第１の反射特性（Ｆ１）、前記第２の反射特性（Ｆ２）及び前記第３の反射特性 （Ｆ３）のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能としたことを特徴とする第１３の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１５の態様によると、前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）の間隔または前記ガイド層（２４）の幅の少なくとも一方が前記ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成され、
前記第１及び第２の電極（４０．４１）は、前記複数の電流規制部材（３１）の間隔または前記ガイド層（２４）の幅が規則的に変化している領域毎に選択的に電流を注入できるように、一方の電極が共通電極（４０）として形成され、他方の電極が複数の個別電極（４１_１、４１_２、４１_３、…、４１_Ｎ−１、４１_Ｎ）として形成されていることを特徴とする第９の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１６の態様によると、前記半導体光反射器（２０）には前記ガイド層（２４）の温度を可変するための加熱体（５１）が設けられていることを特徴とする第９の態様に従う半導体レーザ（６０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１７の態様によると、
波長可変型の半導体レーザ（６０）の出射光を電気信号で変調して出力する送信部（９１）と、入射光を電気信号に変換して出力する受信部（９５）とを有する光トランスポンダ（９０）において、
前記送信部（９１）の半導体レーザ（６０）は、光を誘導放出するための活性層（６１）がｐ型クラッド層（２２）とｎ型クラッド層（２３ａ）の間に形成され、前記活性層 （６１）の少なくとも一端側に波長選択性を有して光を反射する半導体光反射器（２０）が設けられ、前記活性層（６１）で誘導放出された光のうち、前記半導体光反射器（２０）によつて反射される波長の光を選択的に発振する半導体レーザ（６０）であって、
前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）は、
ｎ型基板（２３）と、
前記ｎ型基板（２３）自体の一部または前記ｎ型基板（２３）の上方に形成されているｎ型クラッド層（２３ａ）と、
前記ｎ型基板（２３）の上方に形成されているｐ型クラッド層（２２）と、
前記ｐ型クラッド層（２２）と前記ｎ型クラッド層（２３ａ）との間に形成されている、光を導波するためのガイド層（２４）と、
前記ｎ型基板（２３）の底面及び前記ｐ型クラッド層（２２）の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極（４０，４１）と、
前記ガイド層（２４）の近傍に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材（３１）とを具備し、該複数の電流規制部材（３１）は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極（４０，４１）間に電流が注入された状態で前記ガイド層（２４）内に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層（２４）内に該ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、
それによって、前記ガイド層（２４）は入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を反射することを特徴とする光トランスポンダ（９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１８の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、前記ｐ型クラッド層（２２）と前記ｎ型クラッド層（２３ａ）との少なくとも一方の内部に形成されていることを特徴とする第１７の態様に従う光トランスポンダ（９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第１９の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、周囲のクラッド層（２２、２３ａ）の導電型と反対の導電型を有していることを特徴する第１８の態様に従う光トランスポンダ（９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第２０の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、高抵抗材料からなることを特徴する第１７の態様に従う光トランスポンダ（９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第２１の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）の前記第１及び第２の電極（４０，４１）は、一方の電極が共通電極（４０）として形成され、他方の電極が複数の個別電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）として形成されていることを特徴とする第１７の態様に従う光トランスポンダ （９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第２２の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）は、前記複数の個別電極（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔（Λ１、Λ２、Λ３）を有する複数の電流ブロック群（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）として形成されており、 前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群（３０Ａ）に対応する第１の個別電極（４１Ａ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性（Ｆ１）を示し、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群（３０Ｂ）に対応する第２の個別電極（４１Ｂ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性（Ｆ２）を示し、
前記複数の電流規制部材（３１）のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群（３０Ｃ）に対応する第３の個別電極（４１Ｃ）と前記共通電極（４０）とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ_３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性（Ｆ３）を示し、
前記第１の反射特性（Ｆ１）、前記第２の反射特性（Ｆ２）及び前記第３の反射特性 （Ｆ３）のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能としたことを特徴とする第２１の態様に従う光トランスポンダ（９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第２３の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）の前記複数の電流規制部材（３１）の間隔または前記ガイド層（２４）の幅の少なくとも一方が前記ガイド層（２４）の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成され、
前記第１及び第２の電極（４０．４１）は、前記複数の電流規制部材（３１）の間隔または前記ガイド層（２４）の幅が規則的に変化している領域毎に選択的に電流を注入できるように、一方の電極が共通電極（４０）として形成され、他方の電極が複数の個別電極（４１_１、４１_２、４１_３、…、４１_Ｎ−１、４１_Ｎ）として形成されていることを特徴とする形成されていることを特徴とする第１７の態様に従う光トランスポンダ（９０）が提供される。

前記目的を達成するために、本発明の第２４の態様によると、前記半導体レーザ（６０）の前記半導体光反射器（２０）には、前記ガイド層（２４）の温度を可変するための加熱体（５１）が設けられていることを特徴とする第１７の態様に従う光トランスポンダ （９０）が提供される。

以上のように構成される本発明の半導体光反射素子は、屈折率が周囲物質とほぼ等しく且つ電流注入状態で周囲部分より電流が流れにくい電流規制作用を有するように形成された複数の電流規制部材をガイド層の光導波方向に沿って規則的に配置しているので、電流注入時に、ガイド層の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめ、それによって、前記ガイド層から入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光のみを高い効率で選択的に反射させることができる。

また、本発明の半導体光反射素子において、複数の電流規制部材を、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層との少なくとも一方の内部に形成すると共に、複数の電流規制部材を周囲のクラッド層の導電型と反対の導電型にすることにより、ｐｎ接合部を生じさせて電流を流れにくくする電流規制作用を持たせることができる。

また、本発明の半導体光反射素子において、複数の電流規制部材を、ｐｎ接合を生じさせない高抵抗材料にすることができ、その場合には、複数の電流規制部材をクラッド層とガイド層の間に設けた別の層内に形成することもできる。

また、本発明の半導体光反射素子において、第１及び第２の電極の一方の電極を共通電極として形成し、他方の電極を複数の個別電極として形成し、複数の電流規制部材を、複数の個別電極毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔を有する複数の電流ブロック群として形成し、複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群に対応する第１の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性（Ｆ１）を示し、前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群に対応する第２の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性（Ｆ２）を示し、前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群に対応する第３の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性（Ｆ３）を示し、前記第１の反射特性（Ｆ１）、前記第２の反射特性（Ｆ２）及び前記第３の反射特性（Ｆ３）のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能とすることができる。

また、本発明の半導体光反射素子において、複数の電流規制部材の間隔あるいはガイド層の幅がガイド層の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成すると共に、その規則的に変化する領域毎に選択的に電流を注入できる電極構造とすることにより、電極に注入する電流を制御することにより、簡単に反射波長を段階的にあるいは連続的に変化させることができる。

また、上記半導体光反射素子としての半導体光反射器を用いる本発明の半導体レーザ及び該半導体レーザを用いた本発明の光トランスポンダでは、簡単な構造で、スペクトラム純度の高い異なる波長の光を出射することができる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態による半導体光素子としての半導体光反射器（２０）の構造を説明するために示す側断面図である。 図１Ｂは、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の変形例の構造を説明するために示す側断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の構造を説明するために示す平面図である。 図３は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の構造を説明するために示す正面図である。 図４は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の動作を説明するために示す要部の側断面図である。 図５は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の動作を説明するために示すガイド層の電流密度と屈折率との関係図である。 図６は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の動作を説明するために示す反射特性図である。 図７は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の動作を説明するために示す反射波長を掃引する場合の注入電流と反射波長との関係図である。 図８は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の変形例として発熱体を設けた構造を説明するために示す平面図である。 図９は、本発明の第１実施形態による半導体光反射器（２０）の変形例としてガイド層幅を変化させた構造を説明するために示す平面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ（６０）の構造を説明するために示す側断面図である。 図１１は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ（６０）の基本構造の製造方法を説明するために示す工程図である。 図１２は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ（６０）の構造を説明するために示す側断面図である。 図１３は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ（６０）の構造を説明するために示す平面図と側断面図である。 図１４は、本発明の第５実施形態による半導体レーザ（６０）の構造を説明するために示す側断面図である。 図１５は、本発明の第６実施形態による光トランスポンダ（９０）の構成を説明するために示すブロック図である。 図１６は、従来技術によるＤＢＲ型の半導体レーザの構成を説明するために示す側断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の第１実施形態による半導体光素子としての半導体光反射器２０、本発明の第２乃至第５実施形態による半導体レーザ６０及び本発明の第６実施形態による光トランスポンダ９０について説明する。

（第１実施形態）
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による半導体光素子としての半導体光反射器２０について説明する。

この半導体光素子の基本的な構成は、ｎ型基板２３と、前記ｎ型基板２３自体の一部または前記ｎ型基板２３の上方に形成されているｎ型クラッド層２３ａと、前記ｎ型基板２３の上方に形成されているｐ型クラッド層２２と、前記ｐ型クラッド層２２と前記ｎ型クラッド層２３ａとの間に形成されている、光を導波するためのガイド層２４と、前記ｎ型基板２３の底面及び前記ｐ型クラッド層２２の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極４０，４１と、前記ガイド層２４の近傍に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材３１とを具備し、該複数の電流規制部材３１は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極４０，４１間に電流が注入された状態で前記ガイド層２４内に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層２４内に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、それによって、前記ガイド層２４は入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を反射することを特徴とする。

具体的には、本発明の第１実施形態による半導体光素子としての半導体光反射器２０は、図１Ａ、図２及び乃至図３に示すように、例えば、ｐ型インジウム・リン（ｐ−ＩｎＰ）からなるｐ型クラッド層２２と、ｎ型インジウム・リン（ｎ−ＩｎＰ）からなるｎ型基板２３と、ｐ型クラッド層２２とｎ型基板２３との間に挟まれた所定幅Ｗ及び厚さｔのガイド層２４とを有するエピタキシャルウエハ２１に形成されている。

なお、ｎ型基板２３の上層部は、ｐ型クラッド層２２と共に光の外部への漏れを防止するためのｎ型クラッド層２３ａとして奉仕する。

すなわち、図１Ａは、ｎ型クラッド層２３ａはｎ型基板２３自体の一部に形成されている例を示している。

しかるに、これに代えて、後述する図１Ｂに示すように、例えば、ｎ型インジウム・ガリウム・砒素・リン（ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）からなるｎ型クラッド層２３ａをｎ型基板２３の上方に形成していてもよい。

また、エピタキシャルウエハ２１の両端面２１ａ、２１ｂの反射率はいずれも低いものとする。

ここで、ガイド層２４は、例えば、インジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）により所定幅Ｗで連続するように形成され、光を導波する導波路をなすようにバンドギャップがクラッドより小さく（屈折率が大きく）設定されている。

そして、ｐ型クラッド層２２の内部でガイド層２４の近傍には、所定長さＬの平面矩形状でなる複数の電流規制部材３１がガイド層２４と交差する向きでガイド層２４の光導波方向に沿って所定の間隔Λ１、Λ２、Λ３を有して規則的に配置されている。

なお、ここでは、複数の電流規制部材３１は、所定の間隔Λ１で並ぶ部分を第１の電流ブロック群３０Ａ、所定の間隔Λ２で並ぶ部分を第２の電流ブロック群３０Ｂ、所定の間隔Λ３で並ぶ部分を第３の電流ブロック群３０Ｃとする３組の電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにより形成されている。

ここで、複数の電流規制部材３１を形成する電流ブロック群は、３組に限らず、１組、２組あるいは４組以上であってもよい。

各電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃで構成される複数の電流規制部材３１は、後述する第１及び第２の電極４０、４１に対する電流非注入状態で周囲の物質（この場合、ｐ型クラッド層２２）とほぼ等しい屈折率を示すと共に、電流注入状態で周囲の物質（この場合、ｐ型クラッド層２２）より電流が流れにくい電流規制作用を有するように形成されている。

すなわち、複数の電流規制部材３１は、例えば、ｐ型クラッド層２２との間にｐｎ接合を形成して電流を流れにくくするｎ−ＩｎＰの材料、あるいはＦｅドープのｉ一ＩｎＰでｐ型クラッド層２２より高い電気抵抗を示す材料により形成されている。

そして、エピタキシャルウエハ２１の両面、即ち、ｎ型基板２３の底面及び前記ｐ型クラッド層２２の上面には、それぞれ第１及び第２の電極４０，４１が形成されている。

また、エピタキシャルウエハ２１の下面側（ｎ型基板２３の底面側）には、共通電極４０（以下、単に、第１の電極４０と呼ぶ場合もある）がほぼ全面にわたって形成されている。

また、エピタキシャルウエハ２１の上面側（ｐ型クラッド層２２の上面側）には、第１乃至第３の電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれに対応して、共通電極４０との間で各電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対してそれぞれ独立に電流を注入できるよう分離して形成された第１乃至第３の個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ（以下、単に、第２の電極４１と呼ぶ場合もある）が形成されている。

上記構成の半導体光反射器２０において、第１及び第２の電極４０，４１即ち共通電極４０と第１乃至第３の個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃのいずれの間にも電流を注入しない場合、ガイド層２４は一端側から他端側まで周囲物質の屈折率とほぼ等しい屈折率が一定の光導波路となり、端面２０ａ、２０ｂの一方側から入射された光を他方側へ導波して出射する。

この場合、ガイド層２４の伝搬損失は、ガイド層２４の幅Ｗ、厚さｔ等により決まる波長帯域でほぼ一定となる。

ここで、例えば、図４に示すように、共通電極４０と第１の個別電極４１Ａとの間に所定電流Ｉ１を注入すると、その電流のうち、ｐ型クラッド層２２からガイド層２４へ向かう電流は、複数の電流規制部材３１における第１の電流ブロック群３０Ａの隙間に集中して流れることになる。

したがって、ガイド層２４のうち、第１の電流ブロック群３０Ａと対向する部分では、図５に示すように、複数の電流規制部材３１の所定の間隔Λ１に対応した間隔で電流密度が粗となる部分と電流密度が密となる部分とが交互に発生し、プラズマ効果によって電流密度が密の領域の屈折率が電流密度が粗の領域の屈折率より小さくなる。

つまり、ガイド層２４内に屈折率が異なる領域が複数の電流規制部材３１の所定の間隔Λ１で規則的に生じることになり、屈折率が変化する境界部から反射する光同士が強調し合うブラッグ反射の条件、
λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である。）
を満たす波長λ_Ｂ１で反射が起こる。

つまり、この半導体光反射器２０の電極４０、４１Ａ間に所定電流Ｉ１を注入した場合、第１の電流ブロック群３０Ａによってガイド層２４は波長λ_Ｂ１の光を選択的に反射する状態になり、例えば、一端２０ａ側から波長λ_Ｂ１を含む光が入射されたとき、波長λ_Ｂ１の光だけが反射されて一端２０ａに戻り、他の波長成分は通過して他端２０ｂから出射される。

このとき、半導体光反射器２０は、図６に示すように、波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性Ｆ１を持つことになる。

また、電極４０、４１Ｂ間に所定電流Ｉ２を注入した場合、ガイド層２４の屈折率は、複数の電流規制部材３１の第２の電流ブロック群３０Ｂの所定の間隔Λ２で規則的に高くなり、
λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である。）
を満たす波長λ_Ｂ２で反射が起こる。

このため、例えば、一端２０ａ側から波長λ_Ｂ２を含む光が入射されたとき、波長λ_Ｂ２の光だけが反射されて一端２０ａに戻り、他の波長成分は通過して他端２０ｂから出射される。

このとき、半導体光反射器２０は、図６に示すように、波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性Ｆ２を持つことになる。

また、電極４０、４１Ｃの間に所定電流Ｉ３を注入した場合、ガイド層２４の屈折率は、複数の電流規制部材３１の第３の電流ブロック群３０Ｃの所定の間隔Λ３で規則的に高くなり、
λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である。）
を満たす波長λ_Ｂ３で反射が起こる。

このため、例えば、一端２０ａ側から波長λ_Ｂ３を含む光が入射されたとき、波長λ_Ｂ３の光だけが反射されて一端２０ａに戻り、他の波長成分は通過して他端２０ｂから出射される。

このとき、半導体光反射器２０は、図６に示すように、波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第２の反射特性Ｆ３を持つことになる。

したがって、各個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃのいずれかと共通電極４０との間に選択的に電流を注入することにより、半導体光反射器２０の反射特性を上記したような３つの反射特性Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のいずれかに切り換えることができる。

この場合、各個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃのうちの任意の複数（この場合２つ）の電極と共通電極４０との間に電流を注入し、複数の電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃで構成される複数の電流規制部材３１のうちの任意の複数（この場合２つ）の電流規制部材３１で同時に電流規制作用をもたせることにより、複数の反射特性Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のうちの任意の組み合わせの複数（この場合２つ）の反射特性を同時にもたせることもできる。

なお、電流が注入されていない部分のガイド層２４は波長選択性を有していないので、電流が注入されている部分の反射特性に影響を与えない。

また、前記したように、反射波長は、ガイド層２４（導波路）の電流密度と温度を変化させて屈折率を変化させることにより、連続的に可変することができる。

例えば、図７の（ａ）に示すように、第１の個別電極４１Ａの注入電流をＩ１からＩ１′まで連続的に変化させてガイド層２４（導波路）の電流密度を単調減少させることにより、図７の（ｄ）に示すように、反射波長をλ_Ｂ１１からλ_Ｂ１２まで連続的に変化させる。

続いて、図７の（ｂ）に示すように、第２の個別電極４１Ｂの注入電流をＩ２からＩ２′まで連続的に変化させて導波路の電流密度を単調減少させることにより、図７の（ｄ）に示すように、反射波長をλ_Ｂ１２からλ_Ｂ１３まで連続的に変化させる。

さらに、続いて、図７の（ｃ）に示すように、第３の個別電極４１Ｃの注入電流をＩ３からＩ３′まで連続的に変化させてガイド層２４（導波路）の電流密度を単調減少させることにより、図７の（ｄ）に示すように、反射波長をλ_Ｂ１３からλ_Ｂ１４まで連続的に変化させる。

なお、図７の（ａ）．（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す注入電流の変化と反射波長の変化の関係は模式的なものである。

このように、電流を注入する電流ブロック群の切り換えと注入電流の可変を行うことにより、結果的に、反射波長をλ_Ｂ１１からλ_Ｂ１４までの広い範囲で連続的に且つ高速に掃引することができる。

また、図８に示す半導体光反射器２０のように、エピタキシャルウエハ２１の上面側 （ガイド層２４に近い面側）に設けた絶縁層５０の上に、発熱体５１と電極５２、５３を形成してもよい。

このように発熱体５１を有する半導体光反射器２０の場合、電極５２、５３を介して発熱体５１に与える電力Ｐｈを変化させてガイド層２４（導波路）の温度を変化させ、反射波長を可変することができる。

また、発熱体５１の発熱により、ガイド層２４を含む半導体光反射器２０の温度を常温よりかなり高い温度（例えば、５０℃）に保持しておくことにより、半導体光反射器２０の周囲温度の変化による反射波長の変動を抑圧することもできる。

なお、図８に示す半導体光反射器２０では、幅一定のガイド層２４に沿って配置された複数の電流規制部材３１の間隔（ピッチ）Λｘを単調に増加（または減少でも可）する形態で変化させるようにしている。

この構造の詳細については後述する第３実施形態において説明する。

また、図８に示した半導体光反射器２０を除く上記半導体光反射器２０では、素子全長にわたって幅Ｗが一定のガイド層２４に対して、複数の電流規制部材３１の間隔をΛ１、Λ２、Λ３（但し、Λ１＜Λ２＜Λ３またはΛ１＞Λ２＞Λ３でも可）として段階的（この例では３段階）に変化させ、その間隔の異なる領域毎に選択的に電流を注入できるように３つの個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを設けることにより反射波長を少なくとも３段階に変化できるようにしている。

しかるに、図９に示す半導体光反射器２０のように、導波路幅、即ちガイド層２４の幅Ｗを変化させることによっても反射波長を変化させることができる。

例えば、各電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃからなる複数の電流規制部材３１の間隔Λを一定とし、ガイド層２４の幅を各電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ毎に対応させてＷａ．Ｗｂ．Ｗｃ（但し、Ｗａ＞Ｗｂ＞ＷｃまたはＷａ＜Ｗｂ＜Ｗｃでも可）として段階的（この例では３段階）に変化させ、その幅の異なる領域毎に電流を注入できるように各個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを配置することにより、上記と同様に反射波長の段階的可変や連続掃引を行うことができる。

また、後述する第２実施形態以降の半導体レーザでも示しているように、複数の電流規制部材３１の間隔あるいはガイド層２４の幅の少なくとも一方を光反射器としての素子全長にわたり単調変化するように形成し、その複数の電流規制部材３１の間隔やガイド層２４の幅が異なっている領域毎に電流を選択的に注入できるように第１及び第２の電極４０、４１を形成することにより、反射波長の段階的可変や連続掃引を行うことができる。

上記構成の半導体光反射器２０は、後述する第２実施形態以降の半導体レーザ以外にも種々の光学装置に用いることができる。

例えば、図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示したように反射波長を広い範囲に渡って連続的に可変できるようにした半導体光反射器２０は、光スペクトラム解析装置の分光部として使用することができる。

また、広帯域光を半導体光反射器２０の一端側に入射し、その一端側に反射された光を別光路で取り出すことにより、可変波長光源として使用することができる。

なお、図１Ａに示した第１実施形態による半導体光反射器２０では、ｐ型クラッド層２２の内部にｎ型の半導体材または高抵抗材の複数の電流規制部材３１を配置している。

しかるに、図１Ｂに示すように、ｐ型クラッド層２２の内部にｎ型半導体材または高抵抗材の第１の複数の電流規制部材３１を配置すると共に、ｎ型基板２３の上方に形成されている、例えば、ｎ型インジウム・ガリウム・砒素・リン（ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）からなるｎ型クラッド層２３ａのガイド層２４寄りの部分にも、ｐ型半導体材あるいは高抵抗材の第２の複数の電流規制部材３１を配置し、第１及び第２の複数の電流規制部材３１のそれぞれに上述したような電流ブロック群３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを形成するようにしてもよい。

そして、両クラッド層２２、２３ａに形成する第１及び第２の複数の電流規制部材３１は、各電流ブロック群３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃに対応させてそれぞれの所定の間隔Λ１、Λ２、Λ３を有するように、ピッチを合わせて配置するようにしてもよい。

また、ガイド層２４の近傍でクラッド層との中間の屈折率を有する層を形成し、その内部に複数の電流規制部材３１を形成することもできる。

なお、複数の電流規制部材３１は、ｐ型クラッド層２２とｎ型クラッド層２３ａとの少なくとも一方の内部に形成されていればよい。

（第２実施形態）
次に、図１０、図１１を参照して、本発明の第２実施形態による半導体レーザ６０について説明する。

図１０は、上記第１実施形態による構成の半導体光反射器２０を構造的に一体化しやすい半導体レーザ６０の光反射器として使用するようにした場合である。

この半導体レーザ６０の基本的な構成は、図１０と図１Ａとを合わせて参照すると、光を誘導放出するための活性層６１がｐ型クラッド層２２とｎ型クラッド層２３ａの間に形成され、前記活性層６１の少なくとも一端側に波長選択性を有して光を反射する半導体光反射器２０が設けられ、前記活性層６１で誘導放出された光のうち、前記半導体光反射器２０によつて反射される波長の光を選択的に発振する半導体レーザにおいて、前記半導体光反射器２０は、ｎ型基板２３と、前記ｎ型基板２３自体の一部または前記ｎ型基板２３の上方に形成されている前記ｎ型クラッド層２３ａと、前記ｎ型基板２３の上方に形成されているｐ型クラッド層２２と、前記ｐ型クラッド層２２と前記ｎ型クラッド層２３ａとの間に形成されている、光を導波するためのガイド層２４と、前記ｎ型基板２３の底面及び前記ｐ型クラッド層２２の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極４０，４１と、前記ガイド層２４の近傍に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材３１とを具備し、該複数の電流規制部材３１は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極４０，４１間に電流が注入された状態で前記ガイド層２４内に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層２４内に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、それによって、前記ガイド層２４は入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を反射することを特徴とする。

すなわち、この半導体レーザ６０は、具体的には、図１０に示すように、上記構成の半導体光反射器２０のｐ型クラッド層２２及びｎ型基板（クラッド層を含む）２３及び共通電極４０が一端側に延長して形成されている。

そして、延長したｐ型クラッド層２２とｎ型基板２３との間に、光を放出するためのバンドギャップを有する活性層６１と、前記ガイド層２４に連続して形成された層からなる位相調整領域６２とが形成されると共に、活性層６１の上面側に励起用電極７１が設けられ、位相調整領域６２の上面側に位相調整用電極７２が設けられている。

なお、位相調整領域６２及び位相調整用電極７２は、各電流ブロック群３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと対応する部分のガイド層２４の反射波長が半導体レーザ素子の共振波長となるように調整するためのものである。

したがって、位相調整領域６２及び位相調整用電極７２は、この例のようにガイド層２４と活性層６１の間に設けるだけでなく、活性層６１と素子端面６０ａとの間に設けるようにしてもよい。

また、励起用電流等の位相調整が可能な場合には、位相調整領域６２及び位相調整用電極７２を省略することもできる。

この半導体レーザ６０において、励起用電極７１と共通電極４０との間に所定電流Ｉｄを注入すると、活性層６１で光が放出され、その一部の光がガイド層２４に入射する。

前記した複数の電流規制部材３１を形成する第１乃至第３の電流ブロック群３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと対応する部分のガイド層２４の反射波長は、この放出光の帯域内にあるものとし、例えば、第１の電流ブロック群３０Ａと対応して形成されている第１の個別電極４１Ａから所定電流Ｉ１を注入すると、活性層６１から位相調整層６２を介してガイド層２４に入射された光のうち、波長λ_Ｂ１の光が電流ブロック群３０Ａの電流変調作用により選択的に反射されることになる。

これにより、その波長λ_Ｂ１の光が素子端面６０ｂと第１の電流ブロック群３０Ａの近傍のガイド層２４との間で繰り返し反射、増幅され、その一部が、例えば、素子端面６０ｂから出射される。

ここで、位相調整用電極７２には、反射波長λ_Ｂ１の光が、最も高い効率で出射されるような位相調整電流Ｉａｊが注入される。

また、同様に、第２の電流ブロック群３０Ｂと対応して形成されている第２の個別電極４１Ｂから所定電流Ｉ２が注入された場合には、第２の電流ブロック群３０Ｂの電流変調作用により波長λ_Ｂ２の光が出射される。

同様に、第３の電流ブロック群３０Ｃと対応して形成されている第３の個別電極４１Ｃから所定電流Ｉ３が注入された場合には、第３の電流ブロック群３０Ｃの電流変調作用により波長λ_Ｂ３の光が出射されることになる。

また、各個別電極４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃに対する電流注入を前記図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すようにすれば、波長がλ_Ｂ１１からλ_Ｂ１４まで連続的に掃引する光を出射することができる。

但し、この場合、位相調整電流Ｉａｊの可変制御も必要となる。

このように構成された半導体レーザ６０は、複数波長の反射が可能で且つ波長選択性が高い本発明の第１実施形態による半導体光反射器２０を用いているので、簡単な構造で、出射光のスペクトラムの純度が高い極めて高品質の光を出射することができる。

そして、この第２実施形態及び後述する第３乃至第５実施形態による半導体レーザ６０には、前述した図１Ａに加えて図１Ｂ、図２乃至図１０に示した半導体光素子としての半導体光反射器２０についてのそれぞれの構成、変形例を適用することが可能である。

次に、上記半導体レーザ６０の基本構造の製造方法を図１１に基づいて説明する。

先ず、図１１の（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１００上に、ＩｎＧａＡｓＰからなる下部光閉じ込め層１０１（以下、下部ＳＣＨ＜Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＞層１０１と記す）、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１０２、ＩｎＧａＡｓＰからなる上部光閉じ込め層１０３（以下、上部ＳＣＨ層１０３と記す）が有機金属気相成長法により成長される（以下、これを単に「成長する」と記す）。

なお、ＳＣＨ層１０１、１０３及び活性層１０２は、さらに多層の内部構造を有することが一般的である。

すなわち、多層の内部構造としてグレーデッドインデックスＳＣＨ構造や多重量子井戸活性層構造など、広く知られている構造を採用することが可能であり、ＳＣＨ層は必須ではない。

量子井戸層にはＩｎＧａＡｓＰだけでなく、ＩｎＧａＡｓを用いてもよいし、Ａｌを含む層が含まれていてもよい。

この場合、各層の組成は、目的とする発振波長帯に合わせて、適宜設計可能である。

次いで、上部ＳＣＨ層１０３の表面にＳｉＯ_２膜１０４を形成した後、全面にフォトレジスト（以下、単にレジストと記す）を塗布し、活性領域となる部分にのみにレジストが残るようにフォトリソグラフィ工程が行われる。

そして、反応性イオンエッチングなどのドライエッチング法あるいはフッ酸等によるウェットエッチング法を用いて露出したＳｉＯ_２が除去され、引き続き残ったＳｉＯ_２膜１０４をエッチングマスクとしてドライエッチング法あるいは硫酸などによるウェットエッチング法を用いて上部ＳＣＨ層１０１、活性層１０２、下部ＳＣＨ層１０３が部分的に除去される。

図１１の（ｂ）は、残留レジストまで除去された状態を示している。

図１１の（ｃ）は、この後、ＳｉＯ_２膜１０４を成長阻害マスクとして、露出したＩｎＰ基板１００上にＩｎＧａＡｓＰからなるガイド層１０５が成長され、ＳｉＯ_２膜１０４がフッ酸により除去された状態を示している。

ここで、ガイド層１０５のＩｎＧａＡｓＰの組成は、活性層１０２の組成よりバンドギャップエネルギーを大きくしている。

例えば、波長１．５５μｍの半導体レーザの場合であれば、ガイド層１０５のＩｎＧａＡｓＰの組成は、１．２〜１．４５μｍの範囲に設定する。

続いて、図１１の（ｄ）に示しているように、全面にｐ型ＩｎＰスペーサ層１０６と、ｎ型ＩｎＰの電流ブロック層１０７とが成長される。

なお、スペーサ層１０６は、後にクラッド層を成長する際にクラッド層と一体化してその一部となる。

次に、全面にレジストを塗布した後、電子ビーム描画法あるいは干渉露光法によってＤＢＲ領域（電流ブロック群）となる部分に回折格子状レジスト１０８が形成される。図１１の（ｅ）は、この状態を示している。

そして、飽和臭素水等を用いたエッチャントによってウェットエッチングが行われ、複数の電流ブロック群からなる電流規制部材３１が回折格子状にエッチングされる。

この場合、ｎ型ＩｎＰとｐ型ＩｎＰのエッチングレートの差は僅かなので、図１１の （ｆ）に示すようにスペーサ層１０６の途中まで進んだところでエッチングが停止されるように時間調整を行う。

図１１の（ｆ）は、エッチング後にレジストが除去された状態を描いている。

次いで、これらの全面を覆うようにｐ型ＩｎＰクラッド層１０６′が成長される。

前記スぺーサ層１０６とクラッド層１０６′は同一組成のため、図１１の（ｆ）でも一体化して描いている。

最後に、細かい工程は省略するが、フォトリソグラフィとエッチングによって全体をストライプ状のメサに成形し、メサの両側をｐ型ＩｎＰ及びｎ型ＩｎＰによるＢＨ＜Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＞層１１０、１１１で埋め込み、全体の上面にｐ型ＩｎＰ上部クラッド層１１２、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１３が成長されて、結晶成長工程を完了する。

引き続き、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１３上にｐ型電極１１４を形成する際、活性領域とＤＢＲ領域とに別々に電流を注入するため、ｐ型電極１１４は複数に分離して形成される。

この場合、ｐ型電極１１４の分離部分の分離抵抗をより高めるために、分離部分のコンタクト層１１３をエッチングによって除去することが望ましい。

引き続き、ｎ型ＩｎＰ基板１００の底面を研磨によって１００μｍ程度の厚さに削った後、その研磨面にｎ型電極１１５が形成される。

図１１の（ｈ）、（ｉ）は、以上のような工程により上述したようなエピタキシャルウエハ２１に形成された半導体レーザ構造の側断面図と正面図とを示している。

この場合、半導体レーザの端面は劈開によって形成され、必要に応じて誘電体多層膜によるコーティングが施される。

なお、上記説明では、複数の電流規制部材３１をｎ型の半導体材としていたが、Ｆｅドープ等による絶縁性ＩｎＰ（高抵抗材）であってもよい。

（第３実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態による半導体レーザ６０について説明する。

この第３実施形態による半導体レーザ６０は、図８にも示したように、幅一定のガイド層２４に沿って配置された複数の電流規制部材３１の間隔（ピッチ）Λｘが単調に増加 （または減少でも可）するように変化する（場所によって連続的に変化する）構造、即ちチャープトグレーティング構造を成している。

また、この複数の電流規制部材３１を共通電極４０との間で挟み、複数の電流規制部材３１の間隔が異なる領域に対してそれぞれ独立に電流を注入できるように複数の個別電極４１_１、４１_２、４１_３、…、４１_Ｎ−１、４１_Ｎ（図８の場合には、各電流ブロック３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと対応する各個別電極４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ）が一定間隔で配置されている（位相制御部は省略している）。

これらの各個別電極４１_１、４１_２、４１_３、…、４１_Ｎ−１、４１_Ｎに流す電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、…ＩＮ−１、ＩＮを変調し、それらの間に適切な位相差を与えれば、極めて高速で連続的な波長掃引動作が可能となる半導体レーザ６０を実現することができる。

なお、このような構造による半導体レーザ６０の場合、各個別電極４１_１、４１_２、４１_３、…、４１_Ｎ−１、４１_Ｎ毎の反射波長の選択特性は、複数の電流規制部材３１を一定間隔で並べた半導体レーザ６０と比べ、ややブロードとなるので、波長の連続性を維持した状態で波長掃引を行うことができる。

ここでは、半導体レーザ６０に適用した形態を示しているが、半導体光反射器単体としても上記構造により実現することができる。

（第４実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第４実施形態による半導体レーザ６０について説明する。

上記した第３実施形態による半導体レーザ６０では、複数の電流規制部材３１の間隔を単調に増加（または減少でも可）するように変化させて反射波長の連続的な掃引を可能にしている。

これに対し、本発明の第４実施形態による半導体レーザ６０では、図１３の（ａ）、 （ｂ）に示すように、複数の電流規制部材３１の間隔Λｘを一定とし、ガイド層２４の幅を徐々に拡大（または縮小でも可）させることにより、実効的なチャープトグレーティングを作り出している。

また、幅一定のガイド層２４を曲り導波路構造とすることによっても、上記と同様のチャープトグレーティングの効果を得ることができる。

この場合、図１３の（ａ），（ｂ）に示しているように、ガイド層２４の幅を徐々に拡大（または縮小でも可）させる構造とガイド層２４を曲り導波路構造との両者を同時に施せばより大きな掃引幅が得られる半導体レーザ６０を実現することができる。

また、このような構造の半導体レーザ６０によれば、ガイド層２４に対して素子端面６０ａが斜めになることにより、不要光に対する端面反射率を低く抑え、より良好なスペクトラム特性を得ることができる。

（第５実施形態）
次に、図１４を参照して、本発明の第５実施形態による半導体レーザ６０について説明する。

図１４に示す第５実施形態による半導体レーザ６０は、前記した特許文献１に記載されているレーザ共振器と同様に、活性層６１の後方側のＤＢＲ領域８５としてサンプルドグレーテイング構造（格子部８６が所定間隔を有して複数組並んだ構造で、格子部８６の間隔と溝間隔とで決まる複数の波長で反射する）を用い、このＤＢＲ領域８５に電流Ｉｋを注入するための電極８８を設けている。

この構造は、前方側の複数の電流規制部材３１による電流変調作用だけでは波長選択性が不十分な場合に有効であり、前方側の電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ（この例では２組にしているが１組、あるいは３組以上設けてもよい）のいずれかにより、後方側のＤＢＲ領域８５が選択する複数のブラッグ波長から任意の１つのブラッグ波長だけを選択することにより、高い波長選択性を有する半導体レーザ６０を実現することができる。

なお、この半導体レーザ６０の場合、ガイド層２４側の素子端面６０ａにＡＲコート８０を設けて出射端面としている。

上記した各実施形態の半導体レーザ６０は、図１５に示す光トランスポンダ９０の送信部９１に用いることができる。

（第６実施形態）
次に、図１５を参照して、上記した各実施形態の半導体レーザ６０を送信部９１に用い本発明の第６実施形態による光トランスポンダ９０について説明する。

この光トランスポンダ９０の基本的な構成は、図１５に図１Ａ、図１０を合わせて参照すると、波長可変型の半導体レーザ６０の出射光を電気信号で変調して出力する送信部９１と、入射光を電気信号に変換して出力する受信部９５とを有する光トランスポンダ９０において、前記送信部９１の半導体レーザ６０が、光を誘導放出するための活性層６１がｐ型クラッド層２２とｎ型クラッド層２３の間に形成され、前記活性層６１の少なくとも一端側に波長選択性を有して光を反射する半導体光反射器２０が設けられ、前記活性層６１で誘導放出された光のうち、前記半導体光反射器２０によつて反射される波長の光を選択的に発振する半導体レーザ６０であって、前記半導体レーザ６０の前記半導体光反射器２０は、ｎ型基板２３と、前記ｎ型基板２３自体の一部または前記ｎ型基板２３の上方に形成されている前記ｎ型クラッド層２３ａと、前記ｎ型基板２３の上方に形成されているｐ型クラッド層２２と、前記ｐ型クラッド層２２と前記ｎ型クラッド層２３ａとの間に形成されている、光を導波するためのガイド層２４と、前記ｎ型基板２３の底面及び前記ｐ型クラッド層２２の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極４０，４１と、前記ガイド層２４の近傍に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材３１とを具備し、該複数の電流規制部材３１は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極４０，４１間に電流が注入された状態で前記ガイド層２４内に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層２４内に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、それによって、前記ガイド層２４は入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を反射することを特徴とする。

具体的には、本発明の第６実施形態による光トランスポンダ９０は、図１５に示すように、送信部９１と、受信部９５とから構成されている。

この光トランスポンダ９０の送信部９１は、複数のチャンネルの電気信号をマルチプレクサ９２により多重化して、増幅器９３を介して光変調器９４に入力する。

光変調器９４は、波長可変型の半導体レーザ６０の出力光を、多重化された電気信号で強度変調して外部の光ネットワーク等へ出射する。

この場合、半導体レーザ６０は、上記した第２乃至第５実施形態の半導体レーザ６０が用いられると共に、この半導体レーザ６０の半導体光反射器２０として上記した第１実施形態による半導体光素子としての半導体反射器２０が用いられる。

なお、半導体レーザ６０の出射光波長は、図示しない制御部により可変制御される。

また、この光トランスポンダ９０の受信部９５は、外部の光ネットワーク等から入射する多重化された光信号を受光器９６で電気信号に変換して、増幅器９７を介してデマルチプレクサ９８に入力し、複数チャンネルの電気信号に分離して出力する。

このような構成の光トランスポンダ９０は、前記したように波長選択性が高い半導体レーザ６０の出射波長を可変制御することにより、多波長の光信号を授受する光ネットワークに容易に対応することができる。

そして、この第６実施形態による光トランスポンダ９０の送信部９１に用いられる半導体レーザ６０には、前述した図１Ａ、図１０に加えて図１Ｂ、図２乃至図９、図１１乃至１４に示した半導体光素子としての半導体光反射器、該半導体光反射器を用いる半導体レーザ６０についてのそれぞれの構成及び変形例を適用することが可能である。

なお、本発明でいう複数の電流規制部材３１をガイド層２４の近傍に該ガイド層２４の光導波方向に沿って規則的に配置するとは、複数の電流規制部材３１を形成する各電流ブロック群３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが、図１Ａ、図１Ｂ、図２、図１０に示したように、所定の間隔Λ１、Λ２、Λ３（但し、Λ１＜Λ２＜Λ３またはΛ１＞Λ２＞Λ３でも可）を有して規則的に配置されている場合に限らず、図９、図１３の（ｂ）に示したように、一定の間隔Λ、Λｘを有して規則的に配置されている場合及び図８、図１２に示したように、単調に増加（または減少でも可）する間隔（場所によって連続的に変化する間隔でも可）のピッチΛｘを有して規則的に配置されている場合を含んで、実質的に規則的に配置されていることを意味している。

したがって、以上詳述したように、本発明によれば、反射波に対する波長選択性を有する半導体光反射器において、無反射状態から高い波長選択性をもって目的波長の光のみを反射する状態に移行できるようにするための技術を採用した半導体光素子としての半導体光反射器及び該半導体光反射器を用いる半導体レーザ及び該半導体レーザを用いる光トランスポンダを提供することができる。

Claims (24)

1. ｎ型基板と、
   前記ｎ型基板自体の一部または前記ｎ型基板の上方に形成されているｎ型クラッド層と、
   前記ｎ型基板の上方に形成されているｐ型クラッド層と、
   前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に形成されている、光を導波するためのガイド層と、
   前記ｎ型基板の底面及び前記ｐ型クラッド層の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極と、
   前記ガイド層の近傍に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材と、を具備し、該複数の電流規制部材は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極間に電流が注入された状態で前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、
   それによって、前記ガイド層は、外部から入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を外部に反射することを特徴とする半導体反射光素子。
2. 前記複数の電流規制部材は、前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との少なくとも一方の内部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体光反射素子。
3. 前記複数の電流規制部材は、周囲のクラッド層の導電型と反対の導電型を有していることを特徴する請求項２に記載の半導体光反射素子。
4. 前記複数の電流規制部材は、高抵抗材料からなることを特徴する請求項１に記載の半導体光反射素子。
5. 前記第１及び第２の電極は、一方の電極が共通電極として形成され、他方の電極が複数の個別電極として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体光反射素子。
6. 前記複数の電流規制部材は、前記複数の個別電極毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔を有する複数の電流ブロック群として形成されており、
   前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群に対応する第１の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性を示し、
   前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群に対応する第２の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性を示し、
   前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群に対応する第３の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性を示し、
   前記第１の反射特性、前記第２の反射特性及び前記第３の反射特性のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能としたことを特徴とする請求項５に記載の半導体光反射素子。
7. 前記複数の電流規制部材の間隔または前記ガイド層の幅の少なくとも一方が前記ガイド層の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成され、
   前記第１及び第２の電極は、前記複数の電流規制部材の間隔または前記ガイド層の幅が規則的に変化している領域毎に選択的に電流を注入できるように、一方の電極が共通電極として形成され、他方の電極が複数の個別電極として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体光反射素子。
8. 前記ガイド層の温度を可変するための加熱体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体光反射素子。
9. 光を誘導放出するための活性層がｐ型クラッド層とｎ型クラッド層の間に形成され、前記活性層の少なくとも一端側に波長選択性を有して光を反射する半導体光反射器が設けられ、前記活性層で誘導放出された光のうち、前記半導体光反射器によって反射される波長の光を選択的に発振する半導体レーザにおいて、
   前記半導体光反射器は、
   ｎ型基板と、
   前記ｎ型基板自体の一部または前記ｎ型基板の上方に形成されているｎ型クラッド層と、
   前記ｎ型基板の上方に形成されているｐ型クラッド層と、
   前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に形成されている、光を導波するためのガイド層と、
   前記ｎ型基板の底面及び前記ｐ型クラッド層の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極と、
   前記ガイド層の近傍に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材と、を具備し、該複数の電流規制部材は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極間に電流が注入された状態で前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、
   それによって、前記ガイド層は、外部から入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を外部に反射することを特徴とする半導体レーザ。
10. 前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との少なくとも一方の内部に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ。
11. 前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、周囲のクラッド層の導電型と反対の導電型を有していることを特徴する請求項１０に記載の半導体レーザ。
12. 前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、高抵抗材料からなることを特徴する請求項９に記載の半導体レーザ。
13. 前記半導体光反射器の前記第１及び第２の電極は、一方の電極が共通電極として形成され、他方の電極が複数の個別電極として形成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ。
14. 前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、前記複数の個別電極毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔を有する複数の電流ブロック群として形成されており、
    前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群に対応する第１の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性を示し、
    前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群に対応する第２の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性を示し、
    前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群）に対応する第３の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性を示し、
    前記第１の反射特性、前記第２の反射特性及び前記第３の反射特性のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能としたことを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ。
15. 前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材の間隔または前記ガイド層の幅の少なくとも一方が前記ガイド層の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成され、
    前記第１及び第２の電極は、前記複数の電流規制部材の間隔または前記ガイド層の幅が規則的に変化している領域毎に選択的に電流を注入できるように、一方の電極が共通電極として形成され、他方の電極が複数の個別電極として形成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ。
16. 前記半導体光反射器には前記ガイド層の温度を可変するための加熱体が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ。
17. 波長可変型の半導体レーザの出射光を電気信号で変調して出力する送信部と、入射光を電気信号に変換して出力する受信部とを有する光トランスポンダにおいて、
    前記送信部の半導体レーザは、光を誘導放出するための活性層がｐ型クラッド層とｎ型クラッド層の間に形成され、前記活性層の少なくとも一端側に波長選択性を有して光を反射する半導体光反射器が設けられ、前記活性層で誘導放出された光のうち、前記半導体光反射器によって反射される波長の光を選択的に発振する半導体レーザであって、
    前記半導体レーザの前記半導体光反射器は、
    ｎ型基板と、
    前記ｎ型基板自体の一部または前記ｎ型基板の上方に形成されているｎ型クラッド層と、
    前記ｎ型基板の上方に形成されているｐ型クラッド層と、
    前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に形成されている、光を導波するためのガイド層と、
    前記ｎ型基板の底面及び前記ｐ型クラッド層の上面にそれぞれ形成されている第１及び第２の電極と、
    前記ガイド層の近傍に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的に配置された複数の電流規制部材とを具備し、該複数の電流規制部材は、周囲の物質とほぼ等しい屈折率を示すと共に、前記第１及び第２の電極間に電流が注入された状態で前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な電流密度分布をもたらすと共に、該規則的な電流密度分布に基づいて前記ガイド層内に該ガイド層の光導波方向に沿って規則的な屈折率の分布を生じせしめるようになっており、
    それによって、前記ガイド層は、外部から入射される光のうち、前記規則的な屈折率の分布によって決定される波長の光を外部に反射することを特徴とする光トランスポンダ。
18. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との少なくとも一方の内部に形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の光トランスポンダ。
19. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、周囲のクラッド層の導電型と反対の導電型を有していることを特徴する請求項１８に記載の光トランスポンダ。
20. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、高抵抗材料からなることを特徴する請求項１７に記載の光トランスポンダ。
21. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器の前記第１及び第２の電極は、一方の電極が共通電極として形成され、他方の電極が複数の個別電極として形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の光トランスポンダ。
22. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材は、前記複数の個別電極毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔を有する複数の電流ブロック群として形成されており、
    前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ１を有する第１の電流ブロック群に対応する第１の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ１＝２ｎ_１Λ１（但し、ｎ_１は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ１で反射率がピークとなる第１の反射特性を示し、
    前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ２を有する第２の電流ブロック群に対応する第２の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ２＝２ｎ_２Λ２（但し、ｎ_２は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ２で反射率がピークとなる第２の反射特性を示し、
    前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔としてΛ３を有する第３の電流ブロック群に対応する第３の個別電極と前記共通電極とに電流を注入した状態でブラッグ反射の条件λ_Ｂ３＝２ｎ_３Λ３（但し、ｎ_３は導波路の等価屈折率である）を満たす波長λ_Ｂ３で反射率がピークとなる第３の反射特性を示し、
    前記第１の反射特性、前記第２の反射特性及び前記第３の反射特性のうち少なくとも二つの反射特性を任意の組み合わせで切り換え可能としたことを特徴とする請求項２１に記載の光トランスポンダ。
23. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器の前記複数の電流規制部材の間隔または前記ガイド層の幅の少なくとも一方が前記ガイド層の光導波方向に沿って規則的に変化するように形成され、
    前記第１及び第２の電極は、前記複数の電流規制部材の間隔または前記ガイド層の幅が規則的に変化している領域毎に選択的に電流を注入できるように、一方の電極が共通電極として形成され、他方の電極が複数の個別電極として形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の光トランスポンダ。
24. 前記半導体レーザの前記半導体光反射器には、前記ガイド層の温度を可変するための加熱体が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の光トランスポンダ。

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