JPH0621580A

JPH0621580A - 集積化光半導体装置

Info

Publication number: JPH0621580A
Application number: JP17712392A
Authority: JP
Inventors: Toshio Azuma; 敏生東
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】アレイ状に配置した半導体レーザと光ガイド
層を結合して集積化した集積化光半導体装置に関し、レ
ーザ光の分波、合波を短い距離で行なえ、光の損失を減
少でき、また、戻り光の混入を減少できる集積化光半導
体装置を提供することを目的とする。【構成】同一半導体基板上に形成された複数の半導体
レーザを含む半導体レーザアレイと、前記半導体基板上
に形成され、前記半導体レーザアレイの各半導体レーザ
と光学的に結合した１本の光ガイド層と、前記光ガイド
層の前記各半導体レーザとの結合部に所定角度を以って
設けられ、互いに平行で格子間周期が等しく、かつθの
位相差を有する屈折率周期構造の第１の回折格子と利得
周期構造の第２の回折格子を含む方向性反射器とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積化光半導体装置に
関し、特にアレイ状に配置した半導体レーザと光ガイド
層を結合して集積化した集積化光半導体装置に関する。

【０００２】近年、光情報処理や光通信の研究開発が急
速に進展している。その技術のひとつとして、一本の半
導体光ガイド層に多数の半導体レーザ（レーザアレイ）
が接続した集積化光半導体装置がある。

【０００３】このような集積化光半導体装置は、たとえ
ば光コンピュータで光の干渉効果を利用して情報処理を
行なう際等に用いられる。この場合、コンピュータ内部
にある全ての半導体レーザの発振波長が一致しているこ
とが要求される。

【０００４】また、たとえば、多重光通信システムにお
いては、異なる波長で発振する複数の半導体レーザの各
々に信号をのせて複数の出力レーザ光を１本の導波路を
伝送させる。この場合は、集積化半導体レーザの各々が
共通の導波路から侵入する別の半導体レーザ光の影響を
受けず、かつ高い結合効率で導波路に光伝送されなけれ
ばならない。

【０００５】

【従来の技術】図７および図８は、従来の集積化光半導
体装置の概念図を示す。図７は、アレイレーザ構成の複
数のスレーブレーザを同一波長で発振させるために、マ
スタレーザ５１から光を注入し、同期させるための構成
例を示す。各スレーブレーザ５２ａ〜５２ｄは、共通す
る１本の光ガイド層５３によってマスタレーザ５１と結
合している。

【０００６】λ_Mは、マスタレーザの発振波長である。
光ガイド層５３の各スレーブレーザ５２ａ〜５２ｄとの
接続部には、それぞれ回折格子型反射器５４ａ〜５４ｄ
が設けられている。

【０００７】回折格子型反射器５４ａ〜５４ｄは、たと
えば光ガイド層５３に４５度の角度で配置され、光路長
λ_Mの間隔で並んだ回折格子であり、１次回折光を光ガ
イド層と真角の一方向に鏡面反射的に回折する。

【０００８】したがって、光ガイド層５３を進行する波
長λ_Mの光は、各反射器５４で一部スレーブレーザの方
向に反射される。格子を４５度傾けたことにより、各ス
レーブレーザからの戻り光はマスタレーザ方向に反射さ
れる。反射係数は回折格子の設計等によって調整でき
る。

【０００９】図８も、マスタレーザ５１の光を各スレー
ブレーザ５２ａ〜５２ｄに注入して、λ_Mで同期発振さ
せるための別の構成概念図を示す。この方法は、マスタ
レーザ５１からの光（λ_M）を伝送する光ガイド層５３
を、複数の光ガイド層５３ａ〜５３ｄに分岐し、各スレ
ーブレーザ５２ａ〜５２ｄを分岐した光ガイド層５３ａ
〜５３ｄに結合するものである。各分岐部分は、たとえ
ば２度以下の角度で次第に分離する２つの光導波路で構
成される。

【００１０】図７、図８の構成で、光を逆方向に進行さ
せ、マスタレーザ５１を除くと、多重信号導波構造とな
る。この場合、各スレーブレーザ５２ａ〜５２ｄは独立
となり、その発振波長はそれぞれ少しずつ異なり、別々
の信号によって変調される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した回折格子
型反射器５４ａ〜５４ｄを用いる同期注入法によれば、
マスタレーザ５１の発振光５５ａ〜５５ｄは、確実に各
スレーブレーザ５２ａ〜５２ｄに注入される。

【００１２】しかし、別のスレーブレーザからマスタレ
ーザに向かって反射された放出光の一部が反射器５４で
一旦スレーブレーザと逆方向に反射され、光ガイド層５
３の界面で反射し、戻り光５６ａ〜５６ｄになってスレ
ーブレーザに混入する。この結果、スレーブレーザの同
期光波長が乱れるため、各スレーブレーザがマスタレー
ザの発振波長λ_Mで発振するとは限らなくなる。

【００１３】一方、図８の方法による同期注入を採用す
ると、別のスレーブレーザからの戻り光の問題は解決さ
れる。しかし、各スレーブレーザを接続した光ガイド層
５３ａ〜５３ｄと、マスタレーザ５１の光ガイド層５３
との結合角度は、高々１〜２度のわずかな曲がり角度に
抑制されるため、多数のスレーブレーザを結合しようと
すると、長い距離が必要となる。曲がり角度をこれ以上
大きくすると、洩れ電界の影響で伝送光の洩れ損失が急
増するため、実用的でない。

【００１４】このために、マスタレーザ５１と各スレー
ブレーザ５２ａ〜５２ｄの距離が長くなり、集積化する
場合、不利になる。また、結合効率があまり高くないた
めマスタレーザ５１の高出力化が要求される。

【００１５】本発明の目的は、レーザ光の分波、合波を
短い距離で行なえ、光の損失を減少でき、また、戻り光
の混入を減少できる集積化光半導体装置を提供すること
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の集積化半導体装
置は、同一半導体基板上に形成された複数の半導体レー
ザを含む半導体レーザアレイと、前記半導体基板上に形
成され、前記半導体レーザアレイの各半導体レーザと光
学的に結合した１本の光ガイド層と、前記光ガイド層の
前記各半導体レーザとの結合部に所定角度を以って設け
られ、互いに平行で格子間周期が等しく、かつθの位相
差を有する屈折率周期構造の第１の回折格子と利得周期
構造の第２の回折格子を含む方向性反射器とを有する。

【００１７】マスタレーザ光を分岐してスレーブレーザ
に供給する場合は、さらに、前記半導体基板上に形成さ
れ、前記光ガイド層の一方の端に結合されたマスタレー
ザを有する。

【００１８】また、前記位相差θは好ましくはπ／２ま
たは（３／２）πである。

【００１９】

【作用】前記した本発明の方向性反射器は、第１の回折
格子と第２の回折格子の位相差θおよび利得ｇを適切に
選択することによって、単方向反射性を有し、分岐によ
る光強度の損失の充填を行なうことができる。

【００２０】以下、本発明を実施例に基づいて詳しく述
べる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の基本実施例の概念図であ
る。図１（Ａ）は、光分岐部の構成を示し、図１（Ｂ）
は方向性反射器６の２つの回折格子の周期構造を説明す
る概念図である。

【００２２】図１（Ａ）において、マスタレーザ１が光
ガイド層２の一端に接続されている。光ガイド層２には
複数個のスレーブレーザ３が結合されているが、簡単の
ために、そのうちの１個３ａのみを示す。

【００２３】各スレーブレーザ３は、光ガイド層４にま
ず結合し、該光ガイド層４が前記光ガイド層２に結合し
ている。勿論、スレーブレーザ３が直接光ガイド層２に
結合していてもよい。

【００２４】光ガイド層２と４の結合部には、方向性反
射器６が設置されている。今、簡単のために、光ガイド
層２と４が直交している場合について説明する。方向性
反射器６は、光路に対して４５度傾斜した回折格子を有
するように構成される。回折格子の各格子は、屈折率の
周期構造を有する第１の回折格子８と、第１の回折格子
に対してθの位相差を有し、利得の周期構造を有する第
２の回折格子１０の組からなる。屈折率の周期構造は、
高屈折率または低屈折率の媒質により、利得の周期構造
は利得媒質によって形成できる。

【００２５】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ′線に
沿った断面での屈折率と利得の分布を示す。図１（Ｂ）
の上の図は、マスタレーザに結合された光ガイド層２の
光伝搬方向（Ｚ方向）における第１の回折格子８の屈折
率の周期的変化を示す。

【００２６】一方、図１（Ｂ）の下の図は、第２の回折
格子１０の利得の周期的変化を示す。第１の回折格子８
と第２の回折格子１０は、Ｚ方向に同一の繰り返し周期
（光路長）Λ_Bを有する。

【００２７】ただし、第２の回折格子１０は、第１の回
折格子８と比べてＺ方向に位相θ、すなわち光路長で
（θ／２π）Λ_Bずれている。図１（Ｂ）は、屈折率お
よび利得が直流成分ｎ_D、ｇ_Dと交流変化分Δｎ、Δｇ
を有していることを示している。

【００２８】方向性反射器６は、上下に電流注入用の一
対の電極を備えている（図示せず）。電極を介して利得
媒質に電流を注入することにより利得ｇを調整すること
ができる。

【００２９】電流による利得ｇの調整によって、 Δｇ＝ω（μ₀ε₀）^1/2Δｎ …（１） ω ：光の角周波数 μ₀：真空の透磁率 ε₀：真空の誘電率を満足するようにする。

【００３０】今、屈折率ｎの周期構造に起因する結合係
数をＫｎ、利得ｇの周期構造に起因する結合係数をＫｇ
とすれば、方向性反射器６に入射する光波について、後
退波Ｓの前進波Ｒへの結合係数Ｋ₊と、前進波Ｒの後退
波Ｓへの結合係数Ｋ_-は、次式で与えられる。

【００３１】Ｋ₊＝Ｋｎ＋ｊＫｇｅｘｐ（ｊθ） …（２）Ｋ_-＝Ｋｎ＋ｊＫｇｅｘｐ（−ｊθ） …（３）式（１）を用いれば、Ｋｎ＝ω（μ₀ε₀）^1/2Δｎ／２Ｋｇ＝Δｇ／２＝Ｋｎである。

【００３２】今、図１（Ｂ）において、第１の回折格子
８と第２の回折格子１０のＺ方向のずれがΛ_Bの１／４
になるように、すなわちθ＝π／２で構成されているも
のとする。

【００３３】マスタレーザ１から発振波長λ＝２Λ_Bの
光１３が左方から方向性反射器６ａに入射した場合を考
える。図２を参照して、この場合を考慮する。光１３
は、まず屈折率の界面１１に進入して一部は透過し、一
部は反射される。この結果、位相を反転させた反射波１
４が発生する。光１３は、さらに進んで利得の界面１２
に達すると、ここでΛ_B／４位相をずらせた反射波１５
を発生させる。

【００３４】利得の界面１２で反射された反射波１５
は、λ／８の光路を往復し、λ／４の位相遅れを生じる
が、反射時にλ／４の位相変化を受けているため、屈折
率の界面１１に戻った時、全体としての位相変化が０と
なり、屈折率の界面１１で反射した反射波１４と逆相と
なる。このため、反射波１４と１５とは互いに相殺す
る。

【００３５】図２（Ｂ）においては、光１６が右側から
入射する場合を考える。光１６は、利得の界面１２にお
いてλ／４の位相遅れを有する反射波１７を発生し、屈
折率の界面１１で同位相の反射波１８を発生する。

【００３６】反射波１８は、（λ／８）×２＝λ／４の
光路差を余計に進行しているため、反射波１７と同位相
となる。このため、反射波１７と１８とは互いに強め合
って合成反射波を形成する。

【００３７】このように、屈折率ｎの周期構造と利得ｇ
の周期構造とが等しいピッチを有し、そのピッチの１／
４の位相差を有する場合、これらの周期構造に右から入
射する光と左から入射する光はその反射率が異なるよう
になる。屈折率の界面での反射率と利得の界面での反射
率が等しい場合、一方の反射波は０となる。

【００３８】上述の反射は、各周期の界面において発生
するので、波長λ＝２Λｇの光について全体として上述
のような反射の相殺、増強が行なわれる。この結果、マ
スタレーザ１の光１３の方向性反射器６ａへの入射側か
ら見た反射率Ｒ₀、透過率Ｔ₀および出射側から見た反
射率Ｒ_L、透過率Ｔ_Lは、Ｒ₀＝０Ｒ_L＝定数Ｔ₀＝Ｔ_L＝定数となる。

【００３９】利得の調整によってｇ_DＬ＝０とすれば、Ｔ₀＝Ｔ_L＝１となる。

【００４０】この意味は方向性反射器６ａに通電して利
得を調整すると、左側から右側に進むマスタレーザ１の
光は、スレーブレーザ３ａに全く分岐されず、全てが方
向性反射器６ａの右方へ透過するが、方向性反射器６ａ
の右方から入射する光は、最大の反射を受けるというこ
とである。

【００４１】また、各スレーブレーザ３ａ〜３ｄの放射
光は、光ガイド層２の左側から右側に進む光同様、方向
性反射器で反射を受けず、光ガイド層２の端面まで進
み、そこで反射すると今度は方向性反射器６で反射さ
れ、右側へ進む。右側に進む光は、その後の方向性反射
器では反射されない。

【００４２】したがって、θ＝π／２の位相差は、光ガ
イド層２への信号光多重合波器として用いることのでき
る位相差である。マスタレーザ１の光１３を各スレーブ
レーザ３ａ〜３ｄに同期注入して、同一波長で発振せし
める場合には、θ＝（３／２）πの位相差を用いる。

【００４３】この時、光波の結合方程式を解くことによ
り、Ｒ₀＝定数Ｒ_L＝０Ｔ₀＝Ｔ_L＝１（ｇ_DＬ＝０の時）が得られる。

【００４４】この意味は、図１（Ａ）において、光ガイ
ド層２の左側から方向性反射器６ａに入射するマスタレ
ーザ光１３は、一定の反射を受けるため、格子面がπ／
４の方向の時、π／２回折してスレーブレーザ３ａの結
合された光ガイド層４ａに光波２０として進入する。

【００４５】しかし、同時に一部は方向性反射器６ａを
透過して右方へ抜け、光波１９となる。この時、光波１
９は方向性反射器６ａに注入される電流によって光増幅
を受け、見かけ上、分岐による損失がゼロのように強度
を回復している。すなわち、マスタレーザ１から同一強
度の光を各スレーブレーザ３に供給することができる。

【００４６】逆に、方向性反射器６ａの右方から左に向
かって進入する光は、方向性反射器６ａによって全く反
射を受けず、透過率１となる。各スレーブレーザ３から
発する光は、方向性反射器６で反射され、左側に向か
う。左側の方向性反射器では反射を受けず、直進する。
したがって、戻り光は全て光ガイド層２を左方へ進み、
他のスレーブレーザ３には注入されない。

【００４７】したがって、各スレーブレーザ３ａ〜３ｄ
は、安定してマスタレーザ１の発振波長で発振する。こ
の構成において、マスタレーザ１を取り去れば、各スレ
ーブレーザは独立に動作し、その発振光は方向性反射器
で左側へ反射され、合波される。

【００４８】なお、回折格子の傾きを右下がりの４５度
から左下がりの４５度に変更し、マスタレーザを右側に
配置すれば、上述のπ／２の場合と３π／２の場合とが
入れ代わる。

【００４９】図３は、第１の回折格子と第２の回折格子
の位相差θを変化させた時の方向性反射器６の端面にお
ける反射率Ｒ₀、Ｒ_Lを、光の結合方程式から求めた値
を示す。

【００５０】以上述べたような方向性反射器６は、たと
えば半導体構造内に回折格子を形成し、回折格子内に屈
折率の異なる材料の膜厚変化による周期構造を形成し、
さらに、回折格子近傍に利得の異なる領域の周期構造を
設けることによって得ることができる。

【００５１】図４は、図１に概念図を示した集積化光半
導体装置のうち、方向性反射器６ａ近傍の光導波構造を
示す斜視図であり、マスタレーザ１およびスレーブレー
ザ３ａは省略されている。

【００５２】ｎ型ＩｎＰ基板２２の表面に、リッジ形状
光導波路が形成されている。ｎ型クラッド層となるｎ型
ＩｎＰ基板２２上に、たとえばＭＯＣＶＤ法により格子
整合したアンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４、そ
の上にｐ型ＩｎＰクラッド層２６を堆積後、Ｔ字型に選
択エッチングを行なえば、図示した構造が形成される。

【００５３】その後、方向性反射器６ａ上にのみｐ側電
極４２を、ｎ型ＩｎＰ基板２２の裏面にｎ側電極４４を
形成する。ただし、方向性反射器６ａの領域のみには、
前記第１と第２の回折格子が光路に対して４５度の角度
で設けられている。その部分の拡大図を図５（Ａ）に示
す。Ａ−Ａ′断面を示したものが、図５（Ｂ）である。

【００５４】図５（Ｂ）は、方向性反射器６ａの領域に
おいて、下部光ガイド層２４ａの表面が干渉露光法によ
って選択的に鋸歯形状の回折格子に加工されることを示
している。この加工の後、鋸歯形状回折格子は高屈折率
材料ＧａＡｓで相当程度埋められ、図のＧａＡｓ高屈折
率層３４が形成される。

【００５５】その後、この領域上にＩｎＧａＡｓＰ活性
層３６が形成される。活性層３６の屈折率は、光ガイド
層２４の屈折率よりやや大きい。この構造が選択的に形
成されてから、上部ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４ｂが
図示したように堆積される。これらは、たとえば周知の
ホトリソグラフィの技術とＭＯＣＶＤ法を用いて容易に
形成することができる。

【００５６】この結果、ＧａＡｓ高屈折率層３４と下部
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４ａとの境界には、波長Λ
_Bの周期性を有する鋸歯形状の回折格子３８が光の伝搬
方向に対して４５度の角度で形成される。

【００５７】また、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３６とＧａＡ
ｓ高屈折率層３４との境界には、波長Λ_Bの周期性を有
する曲線形状の回折格子４０が、同じく伝搬方向に対し
て４５度の角度で形成される。この鋸歯形状の回折格子
３８および曲線形状の回折格子４０間の位相差θは３π
／２に保たれている。

【００５８】以上のようにして、第１の回折格子、すな
わち曲線形状の回折格子４０と、第２の回折格子、すな
わち、鋸歯形状の回折格子３８とが位相差θ＝（３／
２）π、すなわち（θ／２π）Λ_B＝（３／４）Λ_Bの
ずれをもって複合的に形成される。

【００５９】ｐ型ＩｎＰクラッド層上に、選択的に形成
されたｐ側電極４２は、ｎ側電極４４との間の順方向通
電により、方向性反射器６ａの利得ｇを制御するために
用いられている。

【００６０】なお、図示していないが、図４において光
ガイド層２の一端には、光１３を放射するマスタレーザ
１が設けられ、光ガイド層４ａの端部にはスレーブレー
ザ３ａが設けられる。また、光ガイド層２の延長上に
は、他のスレーブレーザ３ｂ〜３ｄに対応した方向性反
射器６ｂ〜６ｄがそれぞれ設けられる。

【００６１】マスタレーザ１は、たとえば発振波長１．
３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層とその上下の
ｎ型およびｐ型のＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＰ層上の
ｐ⁺型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を有する周知のダブ
ルヘテロ埋め込み型ストライプレーザである。スレーブ
レーザ３ａ〜３ｄも同様の素子構造を有している。

【００６２】これらも、通常のホトリソグラフィの技術
とＭＯＣＶＤ法を用いて形成することができる。電極層
は、真空蒸着で形成する。それ故、マスタレーザ１およ
びスレーブレーザ３ａ〜３ｄは、共通のｎ型ＩｎＰ基板
２２上に集積化することができる。

【００６３】また、各レーザを共通のＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層２４で接続することができる。各レーザは、独
立したｐ側電極および共通のｎ側電極を有する。以上の
構造のＩｎＧａＡｓＰ集積化半導体レーザを用いるなら
ば、各素子、すなわち、マスタレーザ１、方向性反射器
６ａ〜６ｄ、スレーブレーザ３ａ〜３ｄの各電極間に所
定の電流を通電することによって、マスタレーザ１の発
振光、たとえば１．３μｍ光を効率よく同じ強度で各ス
レーブレーザ３ａ〜３ｄに同期注入することができ、同
一波長で各スレーブレーザを発振させることができる。

【００６４】各スレーブレーザ３ａ〜３ｄの戻り光は阻
止され、また各方向性反射器６ａ〜６ｄの透過光は対応
するスレーブレーザ３ａ〜３ｄへの光分岐にもかかわら
ず、透過中に光増幅されるので、強度が弱まることはな
い。したがって、スレーブレーザの数がさらに増加して
も、大出力のマスタレーザを用いる必要はない。

【００６５】上記した実施列において、マスタレーザ１
を除いた構造を作成すると、この集積化レーザは合波用
レーザとして用いうる。すなわち、各スレーブレーザを
それぞれ少しずつ発振波長の異なるように、活性層のＩ
ｎＧａＡｓＰ組成を変化させておき、光ガイド層２のＩ
ｎＧａＡｓＰ組成は、最も短波長発振するレーザの活性
層に合わせておく。また、対応する方向性反射器の回折
格子ピッチを、それぞれのレーザ光波長に合わせておく
ことはいうまでもない。

【００６６】各スレーブレーザに順方向通電して発振せ
しめ、外部信号によって変調して、その信号光を対応す
る方向性反射器に導入する。各方向性反射器の電極に順
方向通電して利得を調整しておけば、各スレーブレーザ
の光はＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４を実質的に一方向
のみに伝搬して合波される。

【００６７】戻り光がないため、各スレーブレーザは安
定に発振し、かつ光ガイド層２、４間の結合損失がない
（透過中に光増幅される）ので、弱い信号光でも十分光
伝送することができる。

【００６８】なお、以上の実施例においては、２本の光
ガイド層２、４がＴ字型に直交し、その交差部分に光路
に対して４５度の角度で回折格子面を有する方向性反射
器を設ける場合について説明した。しかし、本発明はこ
の条件に限定されることはない。

【００６９】たとえば、光ガイド層２に対して光ガイド
層４が角度ｘをもって交差している場合においても、交
差領域で鋸歯形状の回折格子および曲線形状の回折格子
が光ガイド層２を伝搬する光に対し、（π−ｘ）／２の
角度をもって形成されていれば、光ガイド層２の伝搬光
を光ガイド層４に分岐することができる。

【００７０】また、方向性反射器の回折格子を構成する
周期構造が、前記したように鋸歯形状で形成されていな
くてもよい。実質的に、伝搬する光波と同じピッチを有
する屈折率の周期構造およびこれとθの位相差を有する
同一ピッチの利得の周期構造が得られればよい。

【００７１】また、利得の周期構造は、前記実施例のよ
うに、活性層の厚みを変化させることによって生じせし
めなくても、たとえば光吸収性半導体領域の一方向の周
期的実効厚み変化によって構成することもできる。

【００７２】図６は、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収性半導体
領域３２を用いて、利得の周期構造を設けた実施例を示
す。この実施例においては、ｎ型ＩｎＰクラッド層２２
をくし形に加工後、伝搬する、たとえば１．３μｍのレ
ーザ光を吸収するアンドープＩｎＧａＡｓをＭＢＥ法に
より斜め方向から堆積させて、くし形井戸の片方の側面
（図６では左方側面）にのみ厚く堆積させ、ｉ型ＩｎＧ
ａＡｓ光吸収性半導体領域３２を形成する。

【００７３】その上に、ＭＯＣＶＤ法によりアンドープ
の下部ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４ａを堆積し、さら
にその上にアンドープの上部ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
２４ｂ、ｐ型ＩｎＰクラッド層２６を連続的に堆積させ
る。

【００７４】最後に、真空蒸着法により、たとえばｐ側
電極４２としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを、またｎ側電極４４
としてＡｕ／Ｇｅ／Ａｕを蒸着熱処理すると、図６の構
造が得られる。

【００７５】図６は、方向性反射器６の構造のみを示し
たが、この部分は、たとえば図４のように集積化光半導
体装置の一部を抜き出して示したにすぎない。ｉ型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収性半導体領域３２が厚く堆積している領
域では、その直上のＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４を通
過する光は、利得が減少するので、ＩｎＰクラッド層の
くし形形状による回折格子３１、すなわち、屈折率周期
構造と同じピッチの利得周期構造が得られたことにな
る。

【００７６】この両方の回折格子の位相差θが、π／２
または（３／２）πであるように、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ
光吸収性半導体領域３２の厚み分布を調整すればよい。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の集積化光
半導体装置によれば、１つのマスタレーザによって同時
に多数の半導体レーザを安定に同期発振させることがで
きる。

【００７８】また、波長を異にする多数の小信号レーザ
光を損失なく、１本の光ガイド層に結合することもで
き、多重光通信に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本実施例を示す。図１（Ａ）は集積
化光半導体装置の構成の一部を示す概念図、図１（Ｂ）
は方向性反射器の回折格子のＺ方向周期構造を示す図で
ある。

【図２】図１の方向性反射器の回折格子へ入射するレー
ザ光の反射波、透過波の状態を示す図である。

【図３】方向性反射器へ入射する光の反射率のθ依存性
（計算結果）を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例の構造の一部を示す斜視図であ
る。

【図５】図４の方向性反射器６ａの内部構造を示す図で
ある。図５（Ａ）は斜視図、図５（Ｂ）はＺ方向のＡ−
Ａ′に沿った断面図である。

【図６】本発明の別の実施例による方向性反射器部分の
構造を示す断面図である。

【図７】従来の技術による集積化光半導体装置の一例の
概念図である。

【図８】従来の技術による集積化光半導体装置の他の例
の概念図である。

【符号の説明】

１、５１マスタレーザ２、４、４ａ〜４ｄ、５３、５３ａ〜５３ｄ光ガイド
層３、３ａ〜３ｄ、５２、５２ａ〜５２ｄスレーブレー
ザ６、６ａ〜６ｄ、５４ａ〜５４ｄ方向性反射器８、８ａ〜８ｄ第１の回折格子１０、１０ａ〜１０ｄ第２の回折格子１１屈折率の界面１２利得の界面１３マスタレーザ光１９方向性反射器透過光２０方向性反射器回折光（分岐光）２２ｎ型ＩｎＰ基板２４ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４ａ下部ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４ｂ上部ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２６ｐ型ＩｎＰクラッド層３１回折格子３２ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収性半導体領域３４ＧａＡｓ高屈折率層３６ＩｎＧａＡｓＰ活性層３８鋸歯形状の回折格子４０曲線形状の回折格子４２ｐ側電極４４ｎ側電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一半導体基板上に形成された複数の半
導体レーザ（３）を含む半導体レーザアレイと、前記半導体基板上に形成され、前記半導体レーザアレイ
の各半導体レーザと光学的に結合した１本の光ガイド層
（２）と、前記光ガイド層の前記各半導体レーザとの結合部に所定
角度を以って設けられ、互いに平行で格子間周期が等し
く、かつθの位相差を有する屈折率周期構造の第１の回
折格子（８）と利得周期構造の第２の回折格子（１０）
を含む方向性反射器（６）とを有する集積化光半導体装
置。
【請求項２】さらに、前記半導体基板上に形成され、
前記光ガイド層の一方の端に結合されたマスタレーザ
（１）を有する請求項１記載の集積化光半導体装置。
【請求項３】前記位相差θがπ／２または（３／２）
πである請求項１または２記載の集積化光半導体装置。
【請求項４】前記屈折率周期構造の第１の回折格子
は、高屈折率半導体層の一方向の周期的厚み変化を含む
請求項１〜３のいずれかに記載の集積化光半導体装置。
【請求項５】前記利得周期構造の第２の回折格子は、
所定波長の入射光に対して光吸収性を有する光吸収性半
導体層の一方向の周期的実効厚みと、この光吸収性半導
体層に電流を印加する手段とを含む請求項１〜４のいず
れかに記載の集積化光半導体装置。
【請求項６】前記方向性反射器の格子は、前記光ガイ
ド層の方向に対して４５度の角度で配置され、前記半導
体レーザアレイの各半導体レーザは前記光ガイド層の方
向に対して９０度の角度で配置された請求項１〜５のい
ずれかに記載の集積化光半導体装置。