JPH0497206A - 半導体光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板上に設けられた光導波路に関する
。

すなわち、光導波路の端面の角度をスネルの法則にした
がって設定し、基準面に対して垂直または平行に出射さ
れるようにした半導体光素子に関する。

〔従来の技術］ 低コヒーレント発光素子（５ｕｐｅｒ　Ｌｕｍ１ｎｅｓ
ｃｅｎｔＤｉｏｄｅいわゆる５ＬＤ）、半導体光直接増
幅素子（Ｓｅｓｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒ　Ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒいわゆる５ＬＡ）について、その概略
を説明する。

低コヒーレント発光素子（以下、−ｒＳＬＤＪという）
は、光学利得を有する光導波路を持ち、がっ、レーザ発
振を抑圧した素子である。この結果として−、レーザの
発光する前段において、比較的広い光スペクトル幅で、
発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＢｓｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏ
ｄｅ、以下、ｒＬＥＤ、という）と比較して、より高い
光出力が得られる。そして、このＳＬＤは低コヒーレン
スのため、光源、光ファイバ、光ディスク等における戻
り光雑音や干渉を起こすスペックル雑音が本質的に生じ
にくい、また、光“スペクトル幅が広く、近似的な白色
光源となりえるため、光計測用として近年、精力的に開
発されている。

また、半導体光直接増幅素子（以下、ｒＳＬＡ」という
）は、電流注入により光学利得を光導波路に与え、かつ
、レーザ発振を抑圧した素子であり、光伝送路の途中に
配置される。現在、ＳＬＡは光伝送路とのファイバ結合
損失を含めても光信号を２０ｄＢ程度、直接、増幅し得
るものである。

このＳＬＡは、光スペクトル特性から広帯域の光増幅が
可能であり、かつ、同一材料から作製される半導体レー
ザ（以下、ｒＬＤＪという）等との集積化が可能である
。そのため、将来の光交換システムを含めた長距離高速
大容量光通信網の中核をなす素子として開発が急がれて
いる。

以上述べた、ＳＬＤおよびＳＬＡの基本的動作は、ＬＤ
の光導波路の端面における光反射のうち光導波路に結合
される成分を抑圧して行われることが条件である。また
、注入密度を高めた場合においても、レーザ発振を生じ
させないということも必要である点で共通している。

このように、ＳＬＤ等の基本的動作は、ＬＤの光導波路
の端面における光反射のうち光導波路に結合される成分
を抑圧した状況下で行われる必要がある。

この光導波路に結合される成分の抑圧、すなわち、光導
波路の結合反射率（以下、「光導波路結合反射率」とい
う）を低減するためには、一般には以下の４つの手法が
知られている。

■　ＬＤの光導波路の端面に無反射膜を施す。

■　光導波路端に光吸収領域を設け、反射光を吸収させ
る。

■　光導波路端に光吸収のない物質を埋め込むことによ
りいわゆる窓領域を設け、光導波路から出射された光、
および窓領域内で反射する光を拡散させる。これによっ
て反射光の中で光導波路に結合される成分を抑圧する。

■　光を出射する端面に対して光導波路を傾斜して設け
、端面に反射し光導波路に結合される成分を抑圧する。

しかし、■から■までの手法には以下の問題がある。

■については以下の問題がある。

無反射膜を用いた場合、反射率≦１０−１とするために
は層厚を６ｎＩ以内、屈折率を０．０５以内の精度で制
御する必要がある（例えば、電子通信学会技術研究報告
ＯＱ、Ｈ８４−９３，ｐｐ、２９〜［１，３６斎藤、向
弁、三上）。

また、ＴＥ、、ＴＨの両モードについて、同時に、同一
のレベルまで低減できないと報告されている（例えば、
Ｇ、Ａ、＾１ｐｂｏｎｓｅ　ｅｔ　ａｌ、　Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　Ｐｈｙｓｉ−ｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ　
５５＋　Ｎｏ、２２　２Ｌ　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１９８
９ｐｐ、２２Ｂ９〜ｐｐ、２２９１　）　。

そのうえ、この無反射膜を用いる手法は光波の共振現象
によって行われているため、光の波長の広い範囲にわた
り安定した低反射率を実現することができない。

■については以下の問題がある。

光導波路端に光吸収領域を設けた場合、この領域は可飽
和吸収体として働く、その結果、光吸収が、光導波路中
の光密度しきい値を境として急激に変化し、かつ、この
変化は結晶成長およびデバイス形成時に意図しないで導
入される結晶の欠陥が非発光再結合中心となる。そのた
め、製造上、光吸収特性およびその経時特性に、ばらつ
きが生じ、安定した素子特性が得られ難い、さらに、そ
ればかりでなく、光導波路端に形成された光吸収領域の
ために、入射光または出射光が減衰するため、光直接増
幅素子が得られない。

■については以下の問題がある。

窓領域とは、光導波路端と窓領域之の境界における光反
射を除去すべ（その光導波路を形成する物質と同一か、
ご（近い屈折率を有する物質により光導波路の端面に接
し、かつ、その光導波路の端面からある長さを隔てて終
端面を有するように形成された領域を指す、窓領域と接
した光導波路の端面からその窓領域に入射した光はその
窓領域中を拡散しながら、その窓領域の終端面を経てそ
の光導波路の端面に戻って来る。その結果、その拡散に
より光導波路の端面を通過し、光導波路中に帰還する成
分を著しく抑圧させるというものである。

しかし、例えば、埋め込み型構造をとるＧａ。

Ｉ　ｎ　＋−＊　Ａ　Ｓ　ｙ　Ｐ　Ｉ−ｙ　／　Ｉ　ｎ
　Ｐ化合物半導体系光素子においては、光導波路の端面
と窓領域との境界における光反射を十分に抑圧できない
。その化合物半導体系により窓領域を結晶成長により形
成するが、一般にその光導波路の端面に対する化合物半
導体の結晶成長に再現性が乏しいためである。

また、光導波路の端面と窓領域との境界で光の透過が乱
されることによって窓領域の終端面よりの出射光におい
て近視野像、および遠視野像の乱れが生じる。そのため
、出射光を光ファイバに入射する場合、入射できる出射
光の割合が低下するという問題点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の■から■までの手法に比べて、■の光出射端面に
対して光導波路を傾斜して設け、端面反射の光導波路に
結合する成分を抑圧するという手法は、簡便であり実現
性もある。

しかし、■についても以下の問題がある。

まず、光導波路が傾斜した素子の形成法は、例えば、屈
折率導波機構を有する光導波路（以下、「屈折率導波路
」という）を採用する素子の場合、ＩｎＰ基板上に第一
導伝型のＩｎＰ緩衝層、ＧａＩ　ｎ　Ｉ−ｘ　Ａ　Ｓ　
ｙ　Ｐ　＋−ｙ活性層、第二導伝型のＩｎＰを順次結晶
成長してなるダブルへテロ基板上にストライブ状のエツ
チングマスクを形成する。

さらに、その活性層を含むようにメサ状にエツチングし
、後に屈折率導波路となるメサストライプを形成する。

この時、メサストライプの方向を光出射端面の面方向と
一致しないように設定する。

引続きそのメサストライプをそのマスクにより覆われた
部分を除いて第二導伝型のＩｎＰ、第一導伝型のＩｎＰ
を順次成長することにより埋め込み層を形成して素子構
造が完成する。このような構成においては、光導波路内
から光導波路の端面を通過して出射する光は光導波路の
端面を通過する前後で、光導波路の端面に仮想的に立て
た法線に対する角度の正弦と媒質の屈折率の積が保存さ
れるというスネルの法則を満たさねばならない。

そのため、光導波路の傾斜角と光出射角とは、より低い
反射率を求めて光導波路の傾斜角を大きくするにつれて
出射光方向が光出射端面の法線方向から離れて行くとい
う関係にある。

この関係を第１２図、第１３図に示す。

第１２図で説明すると、光出射端面７はへき開により形
成されている。そして、傾斜した光導波路６を有する素
子をダイアモンド等のヒートシンク１２に接合する工程
で、光出射端面７を方向設定の基準としている。そのへ
き閲された光出射端面７の法線方向８に対してθｉ傾斜
した光導波路６の内部を伝播する光は、スネルの法則に
したがい、第１２図中のθｒの角度を有する出射光５と
なる。

この結果、傾斜している光導波路６を有する素子に結合
させる光ファイバは一直線に配列できない。

また、このように光導波路６の傾きを大きく取った場合
、出射光５を受ける光ファイバも必然的に傾くので、光
ファイバの受光効率を向上させるためには、傾斜した光
導波路６の光出射端面７と光ファイバ端とを、例えばｌ
Ｏμｍ程度に、接近させる必要がある。事実上は、光フ
ァイバ端が光出射端面７に接触するようになってしまう
。

この素子構造をＳＬＡに応用する場合にも同じことがい
える。すなわち、一方の光フアイバ端面からこの素子の
光フアイバ端面と角度を持って向かい合う一方の光導波
路６の光出射端面７に入射する信号光５”は、この素子
の他方の光導波路６の光出射端面７から光導波路６の光
出射端面７と角度を持って向き合う他方の光フアイバ端
面に出射する増幅された出射光５となる。−信号光５“
と出射光５は、この素子の前記光導波路６０両光出射端
面７において光の進行方向が屈折するため、信号−光５
”と出射光５の進行方向は一致するが、−直線上に存在
することはない、現在量も簡便にして実現性のあるＳＬ
Ａを光フアイバ伝送路への組み込むには、信号光を伝送
する光フアイバ伝送路の内、ＳＬＡ素子長より僅かに長
い領域だけ切取り、その部分に、ＳＬＡ素子を配置する
ことよりなる手法が採用されている。しかし、■の素子
構造においては、ＳＬＡ素子に入射する信号光と、この
素子から出射する増幅された出射光が一直線上に存在し
ないという問題を生む。

本発明は、傾斜した光導波路６を有するＳＬＤおよびＳ
ＬＡにおける上記のような事情に鑑みてなされたもので
あり、光導波路６の光導波路結合反射率を強く抑圧した
としてもなお、出射光５と光ファイバとを良くすること
を第１の目的とし、更に、ＳＬＡ素子の一方の光導波路
６の光出射端面７に入射する信号光５°と、ＳＬＡ素子
の他方の光導波路６の光出射端面７から出射する増幅さ
れた出射光５とが、−直線上に存在し、ＳＬＡ素子とし
ても光ファイバとの結合が容易に実現可能となるような
半導体光素子を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明の半導体光素子におい
ては、光が導波する光導波路６の方向と光が出射される
出射面となる第一の基準面４の方向との間の関係をスネ
ルの法則にしたがって設定し、かつ、光導波路６中に全
反射面４２ｂを有する奇数カ所の折れ曲がり部４２ａと
で構成した。すなわち、この半導体光素子は、 ■半導体１１上に形成され、半導体１１上には第一の光
導波路６中が形成されている。この光導波路６は、導波
する光９が、スネルの法則にしたがえば第一の基準面４
に対して垂直方向に光５を出射（または入射）するよう
な角度を持っているような一つの光出射導波路端面２を
もっている。

■第一の基準面４に対して平行に配設される第二の基準
面１とを有する第二の光導波路３とを備えている。

■第一の光導波路６は奇数カ所の折れ曲がり部４２ａを
有する。

■第一の光導波路６の折れ曲がり部４２ａの全反射面４
２ｂが、第一の基準面４と垂直な方向の面と平行となる
ように配設する。

なお、第一の基準面４として定めた面の方向によっては
、出射または入射する光５．５′が第一の基準面４に対
して平行となり、第二の光導波路３が第一の基準面４に
対して垂直に配設され、また、第一の光導波路６の折れ
曲がり部４２ａの全反射面４２ｂが第一の基準面４と平
行ともなる。

〔作用〕

このように構成された半導体光素子によれば、素子に結
合する入射および出射光用の光ファイバが光軸を一直線
上（または平行）に配列することができるようになる。

また、エツチングにより形成された光導波路６の光出射
光導波路端面２からの出射光５の方向力（第一の基準面
４０法線方向８に一致する条件を、例えば、Ｇ　ａ　ｘ
　Ｉ　ｎ　ｒ−ｘ　Ａ　ｓ　ｙ　Ｐ　Ｉ−ｙ　／　Ｉ　
ｎ　Ｐ（λｇ−１，５５μｍ）に適用した場合、光導波
路６と光出射端面である第一の基準面４の間に成立する
関係を第３図および第４図に示す、第３図には角度θｎ
は光出射光導波路端面２に対する光導波路６の傾き、角
度θｆは方向８に対する光出射光導波路端面２の傾き、
角度θｉは方向８″に対する光導波路６の傾きを模式的
に示しである。そして第４図には、これらθｎ、θｆ、
θｆの間に成立する関係をグラフにより示した。

ここで、光導波路６の光出射光導波路端面２より出射光
５が方向８と平行方向であるため、θｔ＝θｉである。

第４図より、Ｇ　ａ　ｘ　Ｉ　ｎ　＋−ｘ　Ａ　ｓ　ｙ
　Ｐ　Ｉ−ｘ　／　ＩｎＰ（λｇ＝１．５５μｍ）によ
る光導波路の場合、破線で示すようにθｆ−４５°の時
、θｎζ１２．５゜となり、−点鎖線で示すようにθｔ
Ｌ＝、３２．４°となる。また、第一の光導波路６を進
行する光９が全反射面４２ｂで全反射されるためのθｆ
の上限値（ζ７２°）を白抜き矢印（＋＝）でθ−を軸
上に示した。この第４図から、θｆがＯ°〜９０°の範
囲で、光９は全反射面４２ｂにおいて全反射を生じ目的
の機能を果たす、このような構成による、光導波路結合
反射率の例を、光出射光導波路端面２に対する第一の光
導波路６の傾き角θｎの関数として第８図に示した。光
導波路結合反射率はθｎと共に急激に減少し、例えば、
層厚０．１５μｍ、バンドギャップ波長１．５５μｍの
Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層を有する結晶系において光出射導
波路端面２の方向が法線方向８に対して４５°傾いてい
る場合は、屈折率導波路においても光導波路結合反射率
として５ＸＩＯ−’以下が得られる。

〔実施例〕

本発明における構成は、出射光５が第一の基準面４に対
し垂直、または、水平方向になるように鉛直な光出射光
導波路端面２を形成する。一方、第一の光導波路６にお
いては、奇数カ所の折れ曲がり部４２ａを有しており、
この第一の光導波路６の折れ曲がり部４２ａが、半導体
基板１１に形成された面１０と平行となり、しかも形成
された第一の光導波路６の露出した部分において第一の
光導波路６中を進行する光９が全反射を起こす全反射端
面４２ｂとして作用するように、第一の光導波路６の折
れ曲がり角度を設定する。また、半導体基板１１上に形
成され、光を出射または入射する光出射光導波路端面２
および２”の中央を結ぶ線分ｊが面１０と平行であり、
かつ、奇数カ所の全反射端面４２ｂを配設する。

以下、本発明の半導体光素子の一実施例を図面を用いて
説明する。

（第一の実施例） 第１図で俯かん図を、第２図で模式的な見取図を示す。

まず、折れ曲がり部４２ａを有する第一の光導波路６に
対して平行に進む光９がある。この過程は、第一の光導
波路６と光を出射または入射する光出射光導波路端面２
および２°の中央を結ぶ線分ｊと平行に、へき開等によ
り形成された面１０と第一の光導波路６の折れ曲がり部
４２ａが交差した部分で第一の光導波路６の露出した部
分が全反射端面４２ｂとなるように配設するため、この
全反射端面４２ｂにおいて、光９の光エネルギーが全反
射をし、折れ曲がり部４２ａを有した第一の光導波路６
に対して進行するためである。このように進行した、光
９は第一の光導波路６の光出射光導波路端面２で出射光
５となる。出射光５が、へき開により形成された第一の
基準面４に対し垂直方向になるように、鉛直な光出射光
導波路端面２を形成する。

この光出射光導波路端面２はウェットまたはドライエチ
ングにより行われる。

次に、光ファイバである第二の光導波路３は、第一の基
準面４に平行の位置に配置する。出射光５は、第二の光
導波路３の第二の基準面１に対して垂直に入射され、第
二の光導波路３の内部を平行に進む。そして、光出射光
導波路端面２からの出射光５の方向が、第一の基準面４
の法線方向日に一致する条件を示す０例えば、Ｇａ、Ｉ
ｎ。

Ａ　ｓ　ｙ　Ｐ　＋−（λｇ　＝１．５５μｍ）　／　
Ｉ　ｎ　Ｐ活性層厚０．１５μｍの例に適用した場合、
光９と光出射光導波路端面２との間に成立する関係を第
３図および、第４図に示す。

以下に、本発明の半導体光素子を形成する一実施例とし
て、全反射端面４２ｂを１カ所有する例を第５図にて説
明する。

（１）　例えば、第一導伝型のＩｎＰ基板上に第一導伝
層のＩｎＰバマファー層１３、Ｇａ、Ｉｎ１−ｇ　Ａ　
Ｓ　ｙ　Ｐ　Ｉ−ｙ活性層１４、第二導伝型のＩｎＰク
ラッド層１５を順次結晶成長したダブルへテロ基板をエ
ピタキシャル結晶成長により形成する。

（２）　ダブルへテロ基板の、へき開面２６方向に対し
傾けたメサ１６および、へき開面２６に対してメサ１６
と逆の傾きを有するメサ１６”を通常の半導体レーザと
同様な手法により形成するが、この時メサ１６とメサ１
６°の交差部分で（５）の工程で形成する溝４１の幅だ
けメサストライプをずらせておく　。

（３）　このメサ１６およびメサ１６“を形成した基板
上に第二導伝型のＩｎＰ層１７、第一導伝型のＩｎＰ層
１８にて順次埋め込み成長をおこなう。

（４）　次に、埋め込み成長の完−了した基板上にエツ
チングマスクとなる誘電体層１９をプラズマＣＶＤ等に
よって被着する。その後、第一の光導波路６となるメサ
方向と光出射光導波路端面２の角度を考慮し、光出射光
導波路端面２を含む角柱状の穴４０を形成するためのレ
ジストパター　ン２０と、全反射端面４２１）を含む溝
４１を形成するためのレジストパターン２０“を形成す
る。

次に、穴４０を形成する過程を、第５図（４）中Ａ−Ａ
’断面において第５図（Ａ）〜（Ｆ）によって、また、
溝４１を形成する過程を、第５図（４）中Ｂ　−Ｂ″断
面おいて第５図（ａ）〜・（ｆ）により以下、併せて説
明する。

（Ａ）、（ａ）　　埋め込み成長の完了した基板上の誘
電体層１９をレジストパターン２０および２０゛状にエ
ツチングする。その後、電極材料２１を基板の表裏両面
にダブルへテロ基板の導伝型に合わせて、例えば、ｎ−
ＩｎＰに対してＡｕＧｅＮｉ、ｐ−ＩｎＰに対してＡｕ
Ｚｎを各々蒸着するい（Ｂ）、（ｂ）　　レジスト２０
および２０”をアセトン等で溶解しパターン上の電極材
料をリフトオフした後熱処理を施し、電極２２を形成す
る。

（Ｃ）、（Ｃ）　　電極２２が形成された基板上に、再
び誘電体層２３を被着する。

（Ｄ）、（ｄ）　　ｇ電体層２３が被着された基板上に
レジスト２４塗布後、前記１／シストパターン２゜およ
び２０”に一致させて、窓４３および４３′　を開ける
。

（Ｅ）、（ｅ）　　引き続いて、レジスト２４をマスク
として誘電体層２３をエツチングにより除去する。

（Ｆ）、（ｆ）　　誘電体層２３のエツチングさねなか
った部分をマスクにＩｎＰおよびＧａ、Ｉｎ＋−ｙ　Ａ
　Ｓ　ｙ　Ｐ　＋−ｙ結晶にウェット法やドライ法を用
いてエツチングを施す。

（５）　これまでの（１）から（４）の工程乙こより溝
４１および角柱状の穴４０を有する基板が形成される。

（６）　角柱状の穴４０の垂直部分に活性層を含む光導
波路の端面が一致するように基板を、へき開またはダイ
シングによって分割し、本発明による半導体光素子２５
を得ることができる。

（７）　半導体光素子２５をダイアモンド等のヒトシン
ク１２の端面に結晶へき開面７を一致さゼ゛てダイポン
ディングした後、半導体光素子２５へのワイアーボンデ
ィング２８を順次行いＳＬＤ素子系を完成する。

（８）　　−一一力、Ｓ　Ｌ　Ａは、半導体光素子２５
およびヒートシンク１２の全長を同程度とし２、これを
出力ファイバー２９と入力ファイバー３１の間に配置す
ることにより完成する。

これらの（７）および（８）の工程で完成した素子系は
、ワイアーボンディング２８を通して正電荷または負電
荷を半導体光素子２５に注入することにより機能する６
従来の傾斜導波路素子とは異なり、通常の光伝送路に一
致する光ファイバー２９への出射光および光ファイバー
３１からの入射光が垂直入射となる。そのため、従来の
半導体レーザ組立工程を適用した場合においても光フア
イバ一端と素子端面の機械的な干渉がなく、かつ、通常
の光伝送路と良好な光結合が容呂に実現される。

また、傾斜導波路素子端面からの出射光量は、傾斜導波
路素子端面に低反射膜を被着することにより向」−する
。かつ、この場合、厚さおよび組成が高度に制御された
低反射膜を必要とせず、例えば、膜により光導波路の端
面での光反射率として数％程度で十分である。何故なら
本導波路構造は本質的にファプリ・ペローモードによる
レーザ発振が効果的に抑圧され、かつ、これ以上光反射
率を低下させても出射光量の向上が飽和するからである
。

その上、このように最適化されていない低反射膜を介し
た光反射は、光波長依存性が弱い（例えば、電気通信学
会技術研究報告　０ＱＥ８４−９３．　ｐｐ、２９−ｐ
ｐ、３ｓ斉藤、向弁、三」−）。そのため、傾斜導波路
素子の特長の一つでもある、はぼ波長依存性のない光反
射特性を損な・うことが少ないという利点を、維持し続
けることはいうまでもない。

（第二の実施例） 第６図に、分布帰還型半導体レーザ（以下、ｒＤＦＢ−
ＬＤＪという）に本発明を適用した例を、このＤ　Ｆ　
Ｂ−Ｌ　Ｄの内部構造がわかるように図示した。ＤＦＢ
−Ｉ、Ｄは活性層１４に沿って具備したガイド層に光導
波路６の全反射面４２ｂの部分を境として特定な波長の
光を選択する回折格子３２が刻まれた領域３１と口折格
子３２を含まない領域４４が結合された構造となってい
る。この構造における回折格子３２は光導波路の方向に
光を回折するようにダブルへテロ基板の形成時に作り込
まれており、それ以後の埋め込み成長工程は第一の実施
例にあるＳＬＤやＳＬＡと基本的に同一である。

ＤＦＢ−ＬＤは光導波路の端面における回折格子３２の
位相がレーザ発振の特性に強い影響を与えることが知ら
れている（例えば、“ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰＳｅｓ＋
１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒｓ　ｉｎ　１．５μ
ｍ　Ｒａｎｇｅ　　＋Ｓ、ＡＫＩＢＡ、　Ｐｒｅｓｅｎ
ｔｅｄ　ｔｏ　Ｔｏｋｙｏ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ
　Ｔｅｃｈｎ。

１ｏｇｙ、１９８４　）　、例えば、Ｇ”Ｘ　ＩｎＩ−
ｘ　Ａｓ、ｐｙ　／　ｌ　ｎ　Ｐ系半導体レーザにおい
て、１次回折格子のピッチは、２００〜２５０ｎｍと微
細であるから、へき開等による光導波路の端面の形成に
おいて回折格子の位相制御は現在はぼ不可能である。

ゆえに、このＤＦＢ−ＬＤの発振特性を安定化するには
、光導波路の端面での光反射を抑圧する必要がある。

本発明は、このような問題の解決に対しても有効である
ことはこれまでの説明からも明かである。

同時に、素子に対する入射光と出射光が一直線に配置さ
れるため、回折格子領域の利得と損失をほぼ釣り合わせ
ておけば、従来の素子系組立工程を用いたままで波長選
択性を有するＳＬＡとすることもできる。

（第三の実施例） 第７図には、全反射面４２ｂを３力所以上の奇数力所有
する場合における本発明の適用例に付いて示した。この
ようすると、本発明における、光ファイバとの結合が容
易という利点を維持したまま、全体として光利得を有す
る光導波路長が長くなるため、ＳＬＡとしての増幅利得
が増大する。

（第四の実施例） 第一の実施例乃至第三の実施例では、この素子へ入射す
る信号光と、この素子から出射する出射光が対向となる
例を説明した。第四の実施例で志素子へ入射する信号光
と、この素子から出射する出射光が同一となる例を説明
する。

第９図は全反射面４２ｂが１カ所の例を示す図であり、
第１０図は全反射面４２ｂが３力所以上の奇数個の例を
示す図である。しかし、この構造の場合θｉが全反射面
４２ｂにおいて全反射臨界角以上である事と、θｎが光
出射光導波路端面２において全反射臨界角以下でおるこ
とが同時に満たされ、かつ、出射光５と入射する信号光
５′が第一の基準面４と平行または垂直であるためには
第１１図の曲線で示される領域でθｉ、θｎ、θｆの関
係が決定される。

なお、この関係は、活性層厚０．１５μｍのＧａＩｎＡ
ｓ　（λｇ　＝１．５５μｍ）　／　Ｉ　ｎ　Ｐに適用
した場合の例である。

ここで述べた第一の実施例乃至第四の実施例の全ての構
造は、先に説明したＧ　ａ　Ｘ　Ｉ　ｎ　Ｈ−ｘ　Ａ　
ｓＰ　Ｈ−ｙ　／　Ｉ　ｎ　Ｐ系半導体半導体以外の半
導体光素子に付いても同様に適用できることは明白であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の半導体光素子によれば、以
下の効果が得られる。

■光導波路結合反射率を抑圧した上で、光を基準面に対
して平行、または、垂直に出射または入湯できるので、
本発明による半導体発光素子と光ファイバの間において
光結合が容易にできるようになった。

■半導体発光素子の基準面に対して平行、または垂直に
と言う調整しやすい角度で光を出射できる。したがって
、光出射光導波路端面以外の、へき開面などにより形成
される基準面により素子の位置合わせを通常の半導体レ
ーザ同様、容易にできるので製造が容易である。

■この光導波路結合反射率の低減は、無反射膜による光
導波路端面反射率の低減効果のような波長依存性をほと
んど持たない、そのため、広範囲の光波長にわたって、
ファブリ・ペローモードによるレーザ発振の抑圧が可能
となる。

■全反射面で光の伝播方向が変わるため、本発明による
ＳＬＡ素子において、一方の光ファイバからこの素子へ
入射する信号光と、この素子から他方の光ファイバへ出
射する増幅された出射光が一直線上にならぶ、そのため
、ＳＬＡを組み込んだ直接光増幅システムの製造が容易
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体光素子の第一の実施例の俯かん
図、 第２図は本発明の半導体光素子の第一の実施例を模式的
に示した見取図、 第３図は第１図の光出射光導波路端面付近を拡大した回
、 第４図は第一の光導波路と光出射光導波路端面との間に
成立する関係を説明する図、 第５図は本発明の半導体光素子の製造工程を示した図、 第６図は本発明の半導体光素子の第二の実施例の俯かん
図、 第７図は本発明の半導体光素子の第三の実施例の俯かん
図、 第８図は光出射光導波路端面におりる入射光が元の第一
の光導波路に帰還する割合（光導波路結合反射率）の例
を第３図に示す端面に対する光導波路傾き角θｎの関数
として示した図、第９図、第１０図は本発明の半導体光
素子の第四の実施例の俯かん図、 第１１図は、第四の実施例における第一の光導波路と光
出射光導波路端面との間に成立する関係を説明する図、 第１２図は従来の半導体光素子の俯かん図、第１３図は
従来の半導体光素子を模式的に示しまた見取図である。 １・・・第二の基準面、 ２・・・光出射光導波路端面、 ３・・・第二の光導波路 ４・・・第一の基準面、５・・・出射光、６・・・第一
の光導波路、９・・・光、１０・・・面、１１・・・半
導体基板、４２ａ　・・・折れ曲がり部、４２ｂ　・・
・全反射面。 特許出願人　　　　アンリツ株式会社 代理人　　弁理士　　小　池　龍太部 第１２図 第１図 第 図 第 図 θｆ （度） 第 図 第 図 第 図 第 図 ５−１０−’ θｎ　（度）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　第一の基準面（４）を有する半導体基板（１１）と、
   該半導体基板（１１）上に形成され、かつ、それが導波
   する光（９）がスネルの法則にしたがえば第一の基準面
   （４）に対して垂直または平行方向に光を出射または入
   射するような角度を持ってその一つの光出射光導波路端
   面（２）が配設されている第一の光導波路（６）と、該
   第一の光導波路（６）の前記光出射光導波路端面（２）
   より出射される出射光（５）を入射し、かつ、前記第一
   の基準面（４）と平行または垂直に配設される第二の基
   準面（１）とを有する第二の光導波路（３）とを備えた
   半導体光素子おいて、 前記第一の光導波路（６）が全反射面（４２ｂ）を有す
   る奇数ヵ所の折れ曲がり部（４２ａ）を備え、該全反射
   面（４２ｂ）が前記第一の基準面（４）に垂直または平
   行となるように配設されたことを特徴とする半導体光素
   子。