JPH07283479A - 光半導体装置、その製造方法、およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 へき開位置ずれが生じても、単一モード発振
特性を劣化させない。 【構成】 回折格子の縦方向長さを活性層およびクラッ
ド層の縦方向長さより短くし、回折格子の縦方向両端部
をクラッド層の縦方向端面より内側に配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば内部に回折格
子を有しかつ回折格子の分布帰還位相特性を発振波長の
１／４周期だけ位相させる機構を有する光半導体装置、
その製造方法、およびその使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、分布帰還型（Ｄｉｓｔｒｉｂｕ
ｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ：以下、ＤＦＢと略す）レー
ザ装置等では、回折格子のブラッグ波長で安定な単一波
長レーザ発振特性を得るため、回折格子の中央部の格子
位相が半周期（π）だけずれて形成されて四分の一波長
（以下、λ／４と略す）シフト構造とされていた。従来
例のλ／４シフト型のＤＦＢレーザ装置は、図１０に示
すように、レーザ素子の前端面から後端面までにかけて
１次回折格子５が配置され、該回折格子５による光帰還
により共振器が形成される。該回折格子５は、光の回折
を利用し、分光、波長選別、または光偏光等に用いられ
るもので、一般に、平面状の基板の表面上に周期的な凹
凸構造を持たせており、中央部分の凹凸がλ／４シフト
構造とされている。図１０中の１は半導体レーザ素子
部、２および３は上下クラッド層、４は活性層、５は互
いに屈折率の異なる一対の凹凸膜５ａ，５ｂが積層され
てなる回折格子、６は両端面の境界条件の影響を小さく
するため半導体レーザ素子部１および回折格子５（すな
わち共振器）の端面に被膜された無反射コーティング
膜、７は表電極、８は裏電極、Ｌは半導体レーザ素子部
１および回折格子５の縦方向（光が伝搬する方向）の長
さ寸法である。そして、従来例では、半導体レーザ素子
部１および回折格子５の端面はウエハをへき開すること
で形成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来例の回折格子５の
端面は、ウエハのへき開により形成していたため、両端
面の回折格子５がどの位相で切断されているかは全くラ
ンダムであった。したがって、へき開時に位置ずれ誤差
ΔＬが生じると、図１０の如く、凹凸膜５ａ，５ｂの分
布帰還位相をλ／４だけシフトさせる位相シフト点Ｐ１
から、回折格子５の両端までの距離（Ｌ／２−ΔＬ，Ｌ
／２＋ΔＬ）が前後の領域で異なってしまう。ここで、
回折格子５の凹凸膜５ａ，５ｂおよび活性層４の間の距
離と、回折格子５の凹凸膜５ａ，５ｂ内での反射の強さ
との相互作用の強さを示す度合いとして、凹凸膜５ａ，
５ｂと光との単位長さ当たりの結合定数をκとすると、
位相シフト点Ｐ１の前後の領域でκＬの値が異なってし
まい、このため半導体レーザ素子部１の単一モード発振
特性、または波長フィルタにおける透過特性が劣化す
る。

【０００４】一般に、光半導体装置の発振特性はＦマト
リクス法（例えば、ＩＥＥＥ ＪＱＥ Ｖｏｌ．２６，
Ｎｏ．１０，１９９０”Analysis of Oscillation Char
acteristics of Separate-ELe-trode DFB Laserdiod
e”,KIKUCHI参照）を用いた解析により求めることがで
きる。まず、グレーティング周期をΛ、伝搬方向座標を
Ｚ、分布帰還領域内の前進波と後退波の夫々の電界複素
振幅をＡ，Ｂ、回折格子５と光との結合定数をκ、利得
をｇ、グレーティング位相をψ、伝搬周波数のブラッグ
（結晶反射）周波数からのずれをΔβとすると、光半導
体装置の発振特性を表す結合方程式は次式のようにな
る。

【０００５】

【数１】

【０００６】なお、伝搬周波数をβ、ブラッグ周波数を
βB とすると、Δβは次式で表すことができる。

【０００７】

【数２】

【０００８】そして、前進波ＥA および後退波ＥB の夫
々の結合関係は次式のようになる。

【０００９】

【数３】

【００１０】ここで、ａ1 ，ａ2 は、光半導体装置の共
振器端面での電界の境界条件により定まる数である。境
界条件は両端面での電界反射率をそれぞれｒｆ，ｒｒと
して、 ＥA（０）＝ｒｆＥB（０） ＥB（Ｌ）＝ｒｒＥA（Ｌ） で与えられる。また、Δβ’、Γ1 ，Γ2 、およびγは
次のように定義される。

【００１１】

【数４】

【００１２】したがって、分布帰還領域と外部との前後
境界での前進波ＥA および後退波ＥB の連続性を仮定す
ると、［ＥA （０），ＥB （０）］、［ＥA （Ｌ），Ｅ
B （Ｌ）］に対するＦマトリクスは、次のように表すこ
とができる。

【００１３】

【数５】

【００１４】

【数６】

【００１５】

【数７】

【００１６】図１１に、半導体レーザ素子部１の共振器
長に対して、位相シフト点Ｐ１が半導体レーザ素子部１
の中央からずれた場合に、単一モード発信特性の目安で
ある基本モードと高次モードとの利得差「Δαｔh ・
Ｌ」の値がどの程度変化するかを、上記Ｆマトリクス法
により計算した結果を示す。図１１では、横軸に位相シ
フト点Ｐ１の位置ずれの程度ΔＬ／Ｌ（％）を、縦軸は
「Δαｔh ・Ｌ」の値を夫々示している。図１１の如
く、単一モード発振特性は、ΔＬ／Ｌ＝０、すなわち位
相シフト点Ｐ１が中央にある場合に最も高い値を示し、
２０％程度ずれると完全に失われる。通常、へき開位置
の位置ずれ誤差は１５μｍ程度あるので、特に、共振器
長が１００〜２００μｍ程度と短い半導体レーザ素子部
１の場合、ΔＬ／Ｌ＝７．５〜１５．０％となり、「Δ
αｔh ・Ｌ」は０．２程度に減少してしまう。このよう
に、従来例では、へき開位置の位置ずれに伴って位相シ
フト点Ｐ１の位置ずれが発生し、これによる単一モード
発振特性の劣化が問題となっていた。

【００１７】本実施例は、上記課題に鑑み、へき開位置
の位置ずれが発生しても単一モード発振特性の劣化を防
止し得る光半導体装置、その製造方法、およびその使用
方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１に係る課
題解決手段は、回折格子による光帰還により共振器を形
成する分布帰還型光半導体装置であって、活性層と、該
活性層の少なくとも一表面に形成される回折格子と、該
回折格子および前記活性層を両面側から挟み込む一対の
クラッド層とを備え、前記回折格子の縦方向長さは前記
活性層および前記各クラッド層の縦方向長さより短く形
成され、該回折格子の縦方向端部が前記クラッド層の縦
方向端面より内側に配置される。

【００１９】本発明請求項２に係る課題解決手段は、回
折格子による光帰還により共振器を形成する多電極分布
帰還型光半導体装置であって、活性層と、該活性層の少
なくとも一表面に形成される回折格子と、該回折格子お
よび前記活性層を両面側から挟み込む一対のクラッド層
と、少なくとも一方のクラッド層の表面に形成される複
数個の電極とを備え、前記回折格子の縦方向長さは前記
活性層および前記各クラッド層の縦方向長さより短く形
成されて、該回折格子の縦方向端部が前記クラッド層の
縦方向端面より内側に配置される。

【００２０】本発明請求項３に係る課題解決手段は、前
記回折格子の中央部の格子位相は、四分の一波長シフト
構造となるよう半周期ずれて形成される。

【００２１】本発明請求項４に係る課題解決手段は、前
記活性層および前記回折格子の中央部は、四分の一波長
シフト構造となるよう横方向に湾曲されて等価屈折率が
変化される。

【００２２】本発明請求項５に係る課題解決手段は、前
記活性層および前記回折格子の中央部は、四分の一波長
シフト構造となるよう幅寸法が変化されて等価屈折率が
変化される。

【００２３】本発明請求項６に係る課題解決手段は、前
記活性層の縦方向両端面に無反射コーティング膜が形成
される。

【００２４】本発明請求項７に係る課題解決手段は、回
折格子による光帰還により共振器を形成する分布帰還型
光半導体装置の製造方法であって、第１のクラッド層を
形成する工程と、前記第１のクラッド層の表面に活性層
を形成する工程と、前記活性層の縦方向両端部にマスク
を形成する工程と、前記活性層の前記マスクが形成され
ない領域に回折格子を形成する工程と、前記マスクを除
去して前記活性層の縦方向両端部を露出させる工程と、
露出された前記活性層の縦方向両端部および前記回折格
子の表面に第２のクラッド層を形成する工程と、前記回
折格子および前記両クラッド層の縦方向両端部を前記回
折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開する工
程とを備える。

【００２５】本発明請求項８に係る課題解決手段は、前
記複数個の電極に前記活性層の発光しきい電流未満の注
入電流を供給し、前記複数個の電極への注入電流の割合
を調整することによって透過光波長の分布を変化させ
て、所定の波長の光のみを選択的に透過させる。

【００２６】本発明請求項９に係る課題解決手段は、多
電極分布帰還型光半導体装置の製造方法であって、第１
のクラッド層を形成する工程と、前記第１のクラッド層
の表面に活性層を形成する工程と、前記活性層の縦方向
両端部にマスクを形成する工程と、前記活性層の前記マ
スクが形成されない領域に回折格子を形成する工程と、
前記マスクを除去して前記活性層の縦方向両端部を露出
させる工程と、露出された前記活性層の縦方向両端部お
よび前記回折格子の表面に第２のクラッド層を形成する
工程と、前記両クラッド層のうち一方のクラッド層の表
面に複数個の電極を形成し、他方のクラッド層の表面に
単一の電極を形成する工程と、前記回折格子および前記
両クラッド層の縦方向両端部を前記回折格子の縦方向両
端部から離間した位置でへき開する工程とを備える。

【００２７】

【作用】本発明請求項１および請求項２に係る光半導体
装置では、製造時において活性層および両クラッド層の
縦方向両端部をへき開にて分断し個々のチップに分離す
る際、回折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき
開することができる。そうすると、へき開時に回折格子
の一部を除去するのを防止できる。

【００２８】例えば、請求項３のように一般的なλ／４
位相シフト構造の光半導体装置についてもへき開時に回
折格子の一部を除去するのを防止できる。また、請求項
４または請求項５のように境界面の光の進行方向に対す
る角度等の条件を変化させて屈折率の荷重平均値（等価
屈折率）を変化させることでλ／４の位相シフト構造を
実現したものについてもへき開時に回折格子の一部を除
去するのを防止できる。

【００２９】なお、上述のように構成すると、回折格子
の縦方向両端部と活性層等の縦方向両端部の間に回折格
子の形成されない領域が形成されることになる。そし
て、仮に活性層のへき開面が反射鏡となったとき、回折
格子の形成されない領域の長さが光波長の正数倍等でな
い場合、光波長特性に悪影響を与えるおそれがある。そ
こで、本発明請求項６では、活性層の縦方向両端面に無
反射コーティング膜を形成することで、回折格子の形成
されない領域の長さが光波長特性に与える悪影響を軽減
している。

【００３０】本発明請求項７および請求項９では、回折
格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開すること
ができる。そうすると、へき開時に回折格子の一部を除
去するのを防止できる。

【００３１】本発明請求項８に係る光半導体装置では、
多電極分布帰還型光半導体装置をそのままの構造で注入
電流を発光しきい値未満にして動作させる。この場合、
複数個の電極への注入電流の割合を調整することによっ
て透過光波長の分布を変化させて、所定の波長の光のみ
を選択的に透過させる。そうすると、光半導体装置を波
長可変フィルタとして利用できる。かかる波長可変フィ
ルタの製造時において、活性層および両クラッド層の縦
方向両端部をへき開にて分断し個々のチップに分離する
際、回折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開
することができる。そうすると、へき開時に回折格子の
一部を除去するのを防止できる。したがって、正確に波
長可変できる波長可変フィルタを提供できる。

【００３２】

【実施例】

［第１の実施例］図１は本発明の第１の実施例の半導体
レーザ装置としての光半導体装置を示す断面図である。
本実施例の光半導体装置は回折格子による光帰還により
共振器を形成するもので、λ／４シフト構造を有する分
布帰還型のものである。図１中の１２および１３はＩｎ
Ｐ等からなる上下クラッド層、１４は水平方向に延びて
形成され前記上下クラッド層１２，１３に挟まれる発光
用のＩｎＧａＡｓＰ等の活性層、１５は平面状の基板の
表面上に周期的な凹凸構造が形成され中央部分の凹凸が
半周期ずらされてλ／４シフト構造とされた１次回折格
子、１４ａは格子位相が半周期（π）だけずれて形成さ
れる回折格子１５の中央部、１６は両端面の境界条件の
影響を小さくするため上下クラッド層１２，１３および
活性層１４の端面に被膜された無反射コーティング膜、
１７は表電極、１８は裏電極、Ｌ２は前記回折格子１５
の縦方向長さ寸法、Ｐ１は前記回折格子１５内の回折格
子の位相がλ／４シフトする位置シフト点である。

【００３３】前記回折格子１５は、互いに屈折率の異な
る一対の凹凸膜１５ａ，１５ｂが積層されてなるもの
で、このうち、上凹凸膜１５ａは前記活性層１４と同様
のＩｎＧａＡｓＰ等の材料が用いられ、一方、下凹凸膜
１５ｂは前記下クラッド層１３と同様のＩｎＰ等の材料
が用いられ、該上凹凸膜１５ａおよび下凹凸膜１５ｂの
境界面は図１のように略周期的な凹凸１５ｃが形成され
る。そして、該回折格子１５の縦方向長さは前記活性層
１４および前記各クラッド層１２，１３の縦方向長さよ
り短く形成され、該回折格子１５の縦方向両端部が前記
下クラッド層１３の縦方向端面より内側に配置される。
すなわち、前記下クラッド層１３のうち前記回折格子１
５の前後両側方には、回折格子１５の形成されない非導
波領域Ｒ１が形成される。その他の構成は従来例と同様
であるため子細な説明を省略する。

【００３４】上記構成において、光半導体装置の製造時
には、まず、図２の如く、ＩｎＰ等のウエハ状の基板と
しての上クラッド層１２の表面に、ＣＶＤ法等にてＩｎ
ＧａＡｓＰ等の活性層１４を成長形成する。次に、図３
の如く、活性層１４の両端部の非導波領域Ｒ１に対応す
る表面をレジスト等１９にてマスキングし、活性層１４
と同様のＩｎＧａＡｓＰ等の材料を用いて前記非導波領
域Ｒ１を除く中間領域に一定厚みだけ成長させる。そし
て、かかる成長層の表面にエッチング処理を施して一定
の周期を有する略周期的な凹凸を形成し、図４の如く、
回折格子１５の上凹凸膜１５ａを形成する。この際、回
折格子１５の中央部の格子位相が半周期（π）だけずれ
るよう形成する。その後、図５の如く、上凹凸膜１５ａ
の凹凸面（下面）側に、下クラッド層１３と同様のＩｎ
Ｐ等を用いてＣＶＤ法にて回折格子１５の下凹凸膜１５
ｂを成長形成する。この際、上凹凸膜１５ａと下凹凸膜
１５ｂの境界面には略周期的な凹凸１５ｃが形成される
ことになる。しかる後、活性層１４の両端部の非導波領
域Ｒ１に対応するマスク（レジスト等）を除去し、図６
の如く、該非導波領域Ｒ１および回折格子１５の下凹凸
膜１５ｂの表面にＩｎＰ等を用いてＣＶＤ法等にて下ク
ラッド層１３を成長形成する。そして、上クラッド層１
２の上面の略全領域に表電極１７を形成するとともに、
下クラッド層１３の下面の略全領域に裏電極１８を形成
する。

【００３５】しかる後、個々の光半導体装置をウエハの
状態から分断するときには、上下クラッド層１２，１３
および活性層１４の端部をへき開する。このとき、下ク
ラッド層１３の両端部に非導波領域Ｒ１を形成している
ので、前記活性層１４および前記両クラッド層１２，１
３の縦方向両端部を前記回折格子１５の縦方向両端部か
ら離間した位置でへき開でき、へき開時に回折格子１５
の一部を除去するのを防止できる。したがって、λ／４
位相シフト点Ｐ１から回折格子１５の縦方向端部までの
長さＬ２は互いに同等となり、回折格子１５の光との結
合定数κＬ２がλ／４位相シフト点Ｐ１の前後で等しく
なる。したがって、へき開位置に位置ずれΔＬが生じて
も、単一モード発振特性の劣化を防止できる。その後、
上下クラッド層１２，１３および活性層１４のへき開面
に無反射コーティング膜１６を被膜し、個々の光半導体
装置は完成する。

【００３６】なお、上述のように構成すると、回折格子
の縦方向両端部と活性層等の縦方向両端部の間に回折格
子の形成されない領域が形成されることになる。そし
て、仮に活性層のへき開面が反射鏡となったとき、回折
格子の形成されない領域の長さが光波長の正数倍等でな
い場合、光波長特性に悪影響を与えるおそれがある。そ
こで、活性層の縦方向両端面に無反射コーティング膜を
形成することで、回折格子の形成されない領域の長さが
光波長特性に与える悪影響を軽減している。

【００３７】［第２の実施例］図７は本発明の第２の実
施例の半導体レーザ装置としての光半導体装置を示す断
面図である。本実施例の光半導体装置は第１の実施例と
類似のλ／４シフトＤＦＢレーザ装置であるが、図２の
如く、上クラッド層１２側の電極として複数個（三個）
の表電極２１，２２，２３が分割形成されている点で第
１の実施例と異なる。前記複数の表電極２１，２２，２
３は、同一面積を有して並置され、夫々互いに異なる注
入電流が供給される。このように複数個の表電極２１，
２２，２３が分割形成されるのは、該各表電極２１，２
２，２３に異なるレベルの電流を供給することで回折格
子１５のキャリア密度分布を変化させ、屈折率分布が変
化させて発振波長を調整可能とするためである。その他
の構成は第１の実施例と同様であり、特に、下クラッド
層１３のうち回折格子１５の前後両側方に非導波領域Ｒ
１が形成される点は第１の実施例と同様である。かかる
各部材・要素については第１の実施例と同一の符号を付
し、その説明を省略する。また、製造時には、図６に示
した各半導体層１３，１５，１４，１２の形成工程まで
は第１の実施例と同様であり、表電極２１，２２，２３
の形成のみ、フォトリソ工程等にて分割形成すればよ
い。また、裏電極１８および無反射コーティング膜１６
の形成工程についても第１の実施例と同様である。

【００３８】上記構成の光半導体装置の使用時には、複
数個の表電極２１，２２，２３側に注入電流を供給し、
活性層１４からレーザを発光する。このとき、各表電極
２１，２２，２３には互いに異なる注入電流を供給す
る。そうすると、表電極２１，２２，２３に供給する注
入電流の割合に対応して、回折格子１５の内部のキャリ
ア密度分布が変化し、それによって屈折率分布が変化す
るため、各表電極２１，２２，２３に対応する領域の発
振波長が変化する。したがって、注入電流比を適切に変
化させることにより、光出力を一定に保ったまま、発振
波長、すなわち、全体としての波長ピーク値を変化させ
ることができる。本実施例においても、発振する光の単
一モード発振特性が極めて重要であるが、へき開位置に
位置ずれが生じても、第１の実施例と同様、λ／４位相
シフト点Ｐ１から回折格子１５の縦方向端部までの長さ
Ｌ２は互いに同等となり、回折格子１５の光との結合定
数κＬ２がλ／４位相シフト点Ｐ１の前後で等しくな
り、故に単一モード発振特性の劣化を防止できる。

【００３９】［第３の実施例］本発明の第３の実施例
は、図７に示した第２の実施例と同様の構造をそのまま
用いる波長可変フィルタである。すなわち、複数個の表
電極２１，２２，２３に活性層１４の発光しきい電流未
満の注入電流を供給し、前記複数個の表電極２１，２
２，２３への注入電流の割合を調整することによって透
過光波長の分布を変化させて、所定の波長の光のみを選
択的に透過させるものである。図７おいて、注入電流の
総量を、λ／４シフト多電極ＤＦＢレーザ装置として使
用した場合のしきい値以下に設定し、その状態で各表電
極２１，２２，２３への注入電流の割合を変化させる
と、本来レーザ装置として発振する波長での両端部（両
側の無反射コーティング膜１６）までの損失が最小とな
り、かつその波長が各電極への注入電流の割合で変化す
る波長可変フィルタとなる。

【００４０】製造時には、第２の実施例で説明したのと
同様の手順で製造すればよい。本実施例の波長可変フィ
ルタにおいても、透過光の波長選択性の良いことが問題
になるが、それは高次のＤＦＢモードをどのくらい抑圧
できるかに依存しており、これはこの素子をレーザ装置
として発振させた場合の単一モード発振特性と同義であ
る。したがって、図１１の如く、いかに基本モードと高
次モードとの利得差が大きく取れるかが課題となる。こ
のことに鑑み、λ／４シフト多電極ＤＦＢ波長可変フィ
ルタに適用すれば、上記各実施例と同様の効果が得ら
れ、へき開位置ずれが生じても波長選択性の劣化の生じ
ないλ／４シフト多電極ＤＦＢ波長可変フィルタが得ら
れる。

【００４１】［第４の実施例］図８は本発明の第４の実
施例の半導体レーザ装置としての光半導体装置を示す平
面視断面図である。本実施例の光半導体装置は、活性層
１４を回折格子１５の中央部で横方向に湾曲された略Ｓ
字状の湾曲部３１を形成することにより、境界面の光の
進行方向に対する角度等の条件を変化させてやり、屈折
率の荷重平均値（等価屈折率）を変化させることで、λ
／４の位相シフトを実現したものである。なお、図８中
の３２は埋め込みブロック層である。

【００４２】図８中の活性層１４のθは前記湾曲部３１
における活性層１４と、前記湾曲部３１以外の活性層１
４とのなす角である。ここで、湾曲部３１以外の活性層
１４の幅Ｗａ１と、湾曲部３１の活性層１４の幅Ｗａ２
とは互いに同一寸法に設定されている。この場合、前記
湾曲部３１においては、活性層１４の幅が実質的に１／
ｃｏｓθだけ広くなる。したがって、湾曲部３１におい
て光を活性層１４の内部に留保する割合（閉じ込め率）
は湾曲部３１以外に比べて１／ｃｏｓθ倍大きくなる。
光の活性層１４外へのしみ出しを考慮すると、湾曲部３
１内の活性層１４と外部とでは実屈折率が異なるため、
湾曲部３１での等価屈折率が変化する。その量をΔｎと
し、光波長をλ、湾曲部３１の縦方向長さをＬｍ１とす
れば、回折格子１５の位相シフト量をΔφとすると、Δ
φ＝２π（Δｎ・Ｌｍ１）／λ＝±（π／２）となる条
件で、λ／４の位相シフトが得られる（IEEE PTL VolS,
No.6 June 1993，P616-618参照）。

【００４３】本実施例において、その縦断面構造は図１
または図７に示した第１の実施例または第２の実施例と
類似の構造であるが、回折格子１５について中央部のλ
／４シフト構造は省略され、その凹凸１５ｃは縦方向の
全長に渡って同一周期に形成される。その他の構成は第
１の実施例または第２の実施例と同様である。本実施例
によっても、第１の実施例または第２の実施例と同様
に、へき開位置に位置ずれが生じても、単一モード発振
特性の劣化のない光半導体装置が得られる。なお本実施
例の光半導体装置は、活性層１４のしきい値以下の電流
を流すことにより、λ／４シフト多電極ＤＦＢ波長可変
フィルタとして用いてもよいことは言うまでもない。こ
の場合、第３の実施例と同様、波長選択性の劣化のない
ＤＦＢ波長可変フィルタが得られる。

【００４４】［第５の実施例］図９は本発明の第５の実
施例の光半導体装置（半導体レーザ装置）を示す平面視
断面図である。本実施例の光半導体装置は、活性層１４
の回折格子１５の中央部３３での幅Ｗｂを他の部分より
も広く設定し、これによって等価屈折率を変化させ、λ
／４の位相シフトを実現したものである。

【００４５】活性層１４の外への光のしみ出しを考慮す
ると、活性層１４と、その外の部分とでは実屈折率が異
なること、及び、活性層１４の中央部を広くした場合は
光の閉じ込め係数が大きくなり、相対的に狭くなる部分
は閉じ込め係数が小さくなることにより、活性層１４の
中央部（広い部分）での等価屈折率は活性層１４の中央
以外の部分（狭い部分）の等価屈折率と異なる。その差
をΔｎとし、波長をλ、中央部の幅を変化させた部分の
縦方向長さをＬｍ２とすると、回折格子の位相シフト量
Δφ＝２π／λΔｎ・Ｌｍ２＝±π／２となる条件で、
λ／４の位相シフトが得られる。

【００４６】本実施例においても、その断面構造は図１
または図７に示した第１の実施例または第２の実施例と
類似の構造であるが、回折格子１５について中央部のλ
／４シフト構造は省略され、その凹凸１５ｃは縦方向の
全長に渡って同一周期に形成される。その他の構成は第
１の実施例または第２の実施例と同様である。本実施例
によっても、第１の実施例または第２の実施例と同様
に、へき開位置に位置ずれが生じても、単一モード発振
特性の劣化のない光半導体装置が得られる。なお本実施
例の光半導体装置は、活性層１４のしきい値以下の電流
を流すことにより、λ／４シフト多電極ＤＦＢ波長可変
フィルタとして用いてもよいことは言うまでもない。こ
の場合、第３の実施例と同様、波長選択性の劣化のない
ＤＦＢ波長可変フィルタが得られる。

【００４７】［変形例］ （１）図２乃至図６に示すように、第１の実施例におい
て、各層の形成手順としてまず上クラッド層１２、活性
層１４、下クラッド層１３および回折格子１５の順に形
成していたが、回折格子１５および下クラッド層１３、
活性層１４、上下クラッド層１２，１３の順に形成して
もよい。

【００４８】（２）第５の実施例では、活性層の回折格
子の中央部での幅を他の部分よりも広く形成していた
が、逆に活性層の回折格子の中央部での幅を他の部分よ
りも狭く形成しても、同様の効果が得られる。

【００４９】（３）上記各実施例では、活性層の縦方向
端面に無反射コーティング膜を形成していたが、無反射
コーティング膜を省略してもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明請求項１および請求項２による
と、製造時において活性層および両クラッド層の縦方向
両端部をへき開にて分断し個々のチップに分離する際、
回折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開する
ことができる。そうすると、へき開時に回折格子の一部
を除去するのを防止できる。したがって、回折格子の周
期性を縦方向両端部についても正確に保持できる。特に
請求項２のような場合、λ／４位相シフト点から回折格
子の縦方向端部までの長さは前後両方向について同等と
なり、回折格子の光との結合定数がλ／４位相シフト点
の前後で等しくなる。したがって、へき開位置に位置ず
れが生じても、単一モード発振特性の劣化を防止できる
という効果がある。

【００５１】例えば、請求項３のように一般的なλ／４
位相シフト構造の光半導体装置についてもへき開時に回
折格子の一部を除去するのを防止できる。また、請求項
４または請求項５のように境界面の光の進行方向に対す
る角度等の条件を変化させて屈折率の荷重平均値（等価
屈折率）を変化させることでλ／４の位相シフト構造を
実現したものについてもへき開時に回折格子の一部を除
去するのを防止できるという効果がある。

【００５２】本発明請求項６によると、活性層の縦方向
両端面に無反射コーティング膜を形成しているので、回
折格子の縦方向両端部と活性層等の縦方向両端部の間に
回折格子の形成されない領域が形成されても、活性層の
へき開面が反射鏡となるのを防止できる。したがって、
回折格子の形成されない領域の長さが光波長特性に与え
る悪影響を防止できるという効果がある。

【００５３】本発明請求項７および請求項９によると、
回折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開する
ことができる。そうすると、へき開時に回折格子の一部
を除去するのを防止できるという効果がある。

【００５４】本発明請求項８によると、多電極分布帰還
型光半導体装置をそのままの構造で注入電流を発光しき
い値未満にして動作させる。この場合、複数個の電極へ
の注入電流の割合を調整することによって透過光波長の
分布を変化させて、所定の波長の光のみを選択的に透過
させる。そうすると、光半導体装置を波長可変フィルタ
として利用できる。かかる波長可変フィルタの製造時に
おいて、活性層および両クラッド層の縦方向両端部をへ
き開にて分断し個々のチップに分離する際、回折格子の
縦方向両端部から離間した位置でへき開することができ
る。そうすると、へき開時に回折格子の一部を除去する
のを防止できる。したがって、正確に波長可変できる波
長可変フィルタを提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の光半導体装置を示す
縦断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施例の光半導体装置の製造
工程を示す図である。

【図３】 本発明の第１の実施例の光半導体装置の製造
工程を示す図である。

【図４】 本発明の第１の実施例の光半導体装置の製造
工程を示す図である。

【図５】 本発明の第１の実施例の光半導体装置の製造
工程を示す図である。

【図６】 本発明の第１の実施例の光半導体装置の製造
工程を示す図である。

【図７】 本発明の第２の実施例の光半導体装置を示す
縦断面図である。

【図８】 本発明の第４の実施例の光半導体装置を示す
平面視断面図である。

【図９】 本発明の第５の実施例の光半導体装置を示す
平面視断面図である。

【図１０】 従来例の光半導体装置を示す縦断面図であ
る。

【図１１】 位相シフト点の位置ずれに対する基本モー
ドと高次モードとの利得差の変化を示す図である。

【符号の説明】

１２ 上クラッド層、１３ 下クラッド層、１４ 活性
層、１５ 回折格子、１５ａ 上凹凸膜、１５ｂ 下凹
凸膜、１５ｃ 凹凸、１６ 無反射コーティング膜、１
７ 表電極、１８ 裏電極、２１，２２，２３ 表電
極、３１ 湾曲部、３３ 中央部、Ｐ１ 位相シフト
点、Ｒ１ 非導波領域。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回折格子による光帰還により共振器を形
   成する分布帰還型光半導体装置であって、 活性層と、 該活性層の少なくとも一表面に形成される回折格子と、 該回折格子および前記活性層を両面側から挟み込む一対
   のクラッド層とを備え、 前記回折格子の光が伝搬する縦方向の長さは前記活性層
   および前記各クラッド層の縦方向の長さより短く形成さ
   れて、該回折格子の縦方向両端部が前記クラッド層の縦
   方向端面より内側に配置される光半導体装置。
2. 【請求項２】 回折格子による光帰還により共振器を形
   成する多電極分布帰還型光半導体装置であって、 活性層と、 該活性層の少なくとも一表面に形成される回折格子と、 該回折格子および前記活性層を両面側から挟み込む一対
   のクラッド層と、 少なくとも一方のクラッド層の表面に形成される複数個
   の電極とを備え、 前記回折格子の光が伝搬する縦方向の長さは前記活性層
   および前記各クラッド層の縦方向の長さより短く形成さ
   れて、該回折格子の縦方向両端部が前記クラッド層の縦
   方向端面より内側に配置される光半導体装置。
3. 【請求項３】 前記回折格子の中央部の格子位相は、四
   分の一波長シフト構造となるよう半周期ずれて形成され
   る、請求項１または請求項２記載の光半導体装置。
4. 【請求項４】 前記活性層および前記回折格子の中央部
   は、四分の一波長シフト構造となるよう横方向に湾曲さ
   れて等価屈折率が変化される、請求項１または請求項２
   記載の光半導体装置。
5. 【請求項５】 前記活性層および前記回折格子の中央部
   は、四分の一波長シフト構造となるよう幅寸法が変化さ
   れて等価屈折率が変化される、請求項１または請求項２
   記載の光半導体装置。
6. 【請求項６】 前記活性層の縦方向両端面に無反射コー
   ティング膜が形成される、請求項３、請求項４または請
   求項５記載の光半導体装置。
7. 【請求項７】 回折格子による光帰還により共振器を形
   成する分布帰還型光半導体装置の製造方法であって、 第１のクラッド層を形成する工程と、 前記第１のクラッド層の表面に活性層を形成する工程
   と、 前記活性層の縦方向両端部にマスクを形成する工程と、 前記活性層の前記マスクが形成されない領域に回折格子
   を形成する工程と、 前記マスクを除去して前記活性層の縦方向両端部を露出
   させる工程と、 露出された前記活性層の縦方向両端部および前記回折格
   子の表面に第２のクラッド層を形成する工程と、 前記活性層および前記両クラッド層の縦方向両端部を前
   記回折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開す
   る工程とを備える光半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記複数個の電極に前記活性層の発光し
   きい電流未満の注入電流を供給し、前記複数個の電極へ
   の注入電流の割合を調整することによって透過光波長の
   分布を変化させて、所定の波長の光のみを選択的に透過
   させる、請求項２記載の光半導体装置の使用方法。
9. 【請求項９】 多電極分布帰還型光半導体装置の製造方
   法であって、 第１のクラッド層を形成する工程と、 前記第１のクラッド層の表面に活性層を形成する工程
   と、 前記活性層の縦方向両端部にマスクを形成する工程と、 前記活性層の前記マスクが形成されない領域に回折格子
   を形成する工程と、 前記マスクを除去して前記活性層の縦方向両端部を露出
   させる工程と、 露出された前記活性層の縦方向両端部および前記回折格
   子の表面に第２のクラッド層を形成する工程と、 前記両クラッド層のうち一方のクラッド層の表面に複数
   個の電極を形成し、他方のクラッド層の表面に単一の電
   極を形成する工程と、 前記活性層および前記両クラッド層の縦方向両端部を前
   記回折格子の縦方向両端部から離間した位置でへき開す
   る工程とを備える光半導体装置の製造方法。