JPH10275960A - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
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- JPH10275960A JPH10275960A JP10019990A JP1999098A JPH10275960A JP H10275960 A JPH10275960 A JP H10275960A JP 10019990 A JP10019990 A JP 10019990A JP 1999098 A JP1999098 A JP 1999098A JP H10275960 A JPH10275960 A JP H10275960A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速変調動作と高出力動作が得られ、かつ波
長チャープの小さい光源を提供する。 【解決手段】 出射端面近傍において光導波層を除去す
ると同時に、出射端面に向かって放射される光の広がり
角に応じて、狭メサ形状を呈したクラッド層の幅を変化
させて形成する。
長チャープの小さい光源を提供する。 【解決手段】 出射端面近傍において光導波層を除去す
ると同時に、出射端面に向かって放射される光の広がり
角に応じて、狭メサ形状を呈したクラッド層の幅を変化
させて形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子に係わ
り、特に電気信号により高速変調動作が可能な光半導体
素子に関する。
り、特に電気信号により高速変調動作が可能な光半導体
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、幹線系光通信システムの大容量化
の研究開発が盛んに展開されている。また、光ファイバ
増幅器の出現により伝送距離に対する光ファイバの損失
制限が除去された現状においては、波長チャープの小さ
い外部変調方式による伝送距離の拡大も望まれている。
特に、高速変調時にも波長チャープが小さく、光源とな
る半導体レーザとのモノリシック集積化が可能である半
導体光変調器は、次世代の幹線系光通信システムを担う
キーデバイスとして期待されている。
の研究開発が盛んに展開されている。また、光ファイバ
増幅器の出現により伝送距離に対する光ファイバの損失
制限が除去された現状においては、波長チャープの小さ
い外部変調方式による伝送距離の拡大も望まれている。
特に、高速変調時にも波長チャープが小さく、光源とな
る半導体レーザとのモノリシック集積化が可能である半
導体光変調器は、次世代の幹線系光通信システムを担う
キーデバイスとして期待されている。
【０００３】半導体光変調器と半導体レーザとをモノリ
シックに集積化した場合、変調器側端面において反射が
あると、レーザ領域にまで達した反射戻り光が波長チャ
ープを誘起することになる。したがって、半導体光変調
器・半導体レーザ集積化光源では、出射端面となる変調
器側の端面反射率を極めて小さくする必要がある。例え
ば、２．５Ｇｂｐｓの速度で変調した光信号を５００ｋ
ｍ伝送させるためには、端面反射率を０．０１％程度以
下に抑える必要がある。このためには、出射端面に低反
射膜をコーティングするだけでは不十分であり、窓構造
の導入が必須である。
シックに集積化した場合、変調器側端面において反射が
あると、レーザ領域にまで達した反射戻り光が波長チャ
ープを誘起することになる。したがって、半導体光変調
器・半導体レーザ集積化光源では、出射端面となる変調
器側の端面反射率を極めて小さくする必要がある。例え
ば、２．５Ｇｂｐｓの速度で変調した光信号を５００ｋ
ｍ伝送させるためには、端面反射率を０．０１％程度以
下に抑える必要がある。このためには、出射端面に低反
射膜をコーティングするだけでは不十分であり、窓構造
の導入が必須である。
【０００４】図１６には、従来の電界吸収型半導体光変
調器・分布帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部
分の斜視図を示す。図中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２は光
吸収層、３はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層、４
はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ型ｌｎＧａＡｓコンタ
クト層、６はＡｕ／Ｚｎ／Ａｕから成るｐ型オーミック
電極、７はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成る配線兼ボンディン
グパッド、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成るｎ型オー
ミック電極、９はＳｉＯ2 膜、１０はＳｉＮxから成る
低反射コーティング膜である。端面反射率を低減するた
めに、出射端面近傍において、光吸収層２が除去された
窓領域１５が設けられている。また、高速変調動作を可
能とするためには、素子寄生容量を低減する必要があ
り、変調器領域１６と窓領域１５には狭メサ加工が施さ
れている。
調器・分布帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部
分の斜視図を示す。図中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２は光
吸収層、３はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層、４
はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ型ｌｎＧａＡｓコンタ
クト層、６はＡｕ／Ｚｎ／Ａｕから成るｐ型オーミック
電極、７はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成る配線兼ボンディン
グパッド、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成るｎ型オー
ミック電極、９はＳｉＯ2 膜、１０はＳｉＮxから成る
低反射コーティング膜である。端面反射率を低減するた
めに、出射端面近傍において、光吸収層２が除去された
窓領域１５が設けられている。また、高速変調動作を可
能とするためには、素子寄生容量を低減する必要があ
り、変調器領域１６と窓領域１５には狭メサ加工が施さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光変調器・半導体レーザ集積化光源から出力される光
は、光ファイバとの結合効率を確保するために、できる
だけ単峰性の強度分布を有することが望ましい。
光変調器・半導体レーザ集積化光源から出力される光
は、光ファイバとの結合効率を確保するために、できる
だけ単峰性の強度分布を有することが望ましい。
【０００６】図１７は、従来の光変調器・半導体レーザ
集積化光源の出射端面部分において光が出射する様子を
表す概略説明図である。すなわち、変調器領域１６中で
は、導波路の役割も兼ねている光吸収層２に沿って光が
伝搬する。一方、導波構造を有していない窓領域１５中
では、光は広がりながら放射され、狭メサ１４の側面で
反射・散乱されている。散乱による損失のために光出力
が低下すると同時に、反射光が干渉するために出射光分
布が大きく乱れている。この結果、光ファイバとの結合
効率は２５％程度と低く、高出力化が困難であった。
集積化光源の出射端面部分において光が出射する様子を
表す概略説明図である。すなわち、変調器領域１６中で
は、導波路の役割も兼ねている光吸収層２に沿って光が
伝搬する。一方、導波構造を有していない窓領域１５中
では、光は広がりながら放射され、狭メサ１４の側面で
反射・散乱されている。散乱による損失のために光出力
が低下すると同時に、反射光が干渉するために出射光分
布が大きく乱れている。この結果、光ファイバとの結合
効率は２５％程度と低く、高出力化が困難であった。
【０００７】このように、従来の光変調器・半導体レー
ザ集積化光源では、狭メサ構造と窓構造を同時に設けた
場合、窓領域での損失が増大すると同時に、光ファイバ
との結合効率が低下するために、高出力化が困難である
という問題点があった。
ザ集積化光源では、狭メサ構造と窓構造を同時に設けた
場合、窓領域での損失が増大すると同時に、光ファイバ
との結合効率が低下するために、高出力化が困難である
という問題点があった。
【０００８】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、高速変調動作が可能で
あると同時に、光ファイバとの高効率な結合が可能な窓
構造を実現することにある。
ので、その目的とするところは、高速変調動作が可能で
あると同時に、光ファイバとの高効率な結合が可能な窓
構造を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、光導波
層が除去された窓領域において、光分布の広がりに応じ
て、クラッド層の幅もしくは厚さを変化させることによ
り、高速変調動作と高出力動作とを同時に実現すること
にある。
層が除去された窓領域において、光分布の広がりに応じ
て、クラッド層の幅もしくは厚さを変化させることによ
り、高速変調動作と高出力動作とを同時に実現すること
にある。
【００１０】即ち本発明は、ストライプ状の光導波層が
クラッド層により埋め込まれており、前記クラッド層が
前記光導波層を含んだ狭メサ形状を呈している光半導体
素子において、出射端面近傍で前記光導波層が除去され
ていると同時に、前記光導波層の端部から出射端面に向
かって放射される光の広がり角に応じて、出射端面近傍
において前記クラッド層の幅もしくは厚さが変化するよ
うに形成されていることを特徴とする。
クラッド層により埋め込まれており、前記クラッド層が
前記光導波層を含んだ狭メサ形状を呈している光半導体
素子において、出射端面近傍で前記光導波層が除去され
ていると同時に、前記光導波層の端部から出射端面に向
かって放射される光の広がり角に応じて、出射端面近傍
において前記クラッド層の幅もしくは厚さが変化するよ
うに形成されていることを特徴とする。
【００１１】また、本発明の望ましい実施態様として
は、出射端面近傍において前記クラッド層の幅もしくは
厚さがテーパ状に変化していること、出射端面近傍にお
いて前記クラッド層の幅もしくは厚さが階段状に変化し
ていることが挙げられる。さらには、この光半導体素子
が、他の光半導体素子と同一半導体基板上に集積化して
形成されていることを特徴とする。
は、出射端面近傍において前記クラッド層の幅もしくは
厚さがテーパ状に変化していること、出射端面近傍にお
いて前記クラッド層の幅もしくは厚さが階段状に変化し
ていることが挙げられる。さらには、この光半導体素子
が、他の光半導体素子と同一半導体基板上に集積化して
形成されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明によれば、出射端面近傍の
光導波層が除去された窓構造を有しており、端面反射率
を低減することができる。また、窓領域を含めてクラッ
ド層は狭メサ形状を呈しているため、寄生容量を低減す
ることが可能であり、高速変調動作が実現できる。さら
に、窓領域中では、光導波層の端部から出射端面に向か
って光は広がりながら放射されるが、光分布の広がり角
に応じてクラッド層の幅もしくは厚さが広がるように形
成されている。したがって、クラッド層の側面で光が反
射・散乱されることはないので、散乱損失による光出力
の低下を招くこともなく、出射光分布が乱れることもな
い。この結果、光ファイバとの結合効率も高く、高出力
化が可能である。
光導波層が除去された窓構造を有しており、端面反射率
を低減することができる。また、窓領域を含めてクラッ
ド層は狭メサ形状を呈しているため、寄生容量を低減す
ることが可能であり、高速変調動作が実現できる。さら
に、窓領域中では、光導波層の端部から出射端面に向か
って光は広がりながら放射されるが、光分布の広がり角
に応じてクラッド層の幅もしくは厚さが広がるように形
成されている。したがって、クラッド層の側面で光が反
射・散乱されることはないので、散乱損失による光出力
の低下を招くこともなく、出射光分布が乱れることもな
い。この結果、光ファイバとの結合効率も高く、高出力
化が可能である。
【００１３】以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形
態について説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施の形態
に係わる光半導体素子の導波方向に沿った断面図であ
り、電界吸収型半導体光変調器と分布帰還型半導体レー
ザをモノリシックに集積化した構造から成る。また、図
１の光半導体素子の出射端面部分の斜視図を図２に示
す。図中、１はｎ型ｌｎＰ基板、２は光吸収層、１２は
活性層、１３は回折格子、３はＦｅドープ半絶縁性Ｉｎ
Ｐ埋め込み層、４はｐ型ｌｎＰクラッド層、５はｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層、６はＡｕ／Ｚｎ／Ａｕから成
るｐ型オーミック電極、７はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成る
配線兼ボンディングパッド、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
から成るｎ型オーミック電極、９はＳｉＯ2 膜、１０は
ＳｉＮｘから成る低反射コーティング膜、１１はＳｉ／
ＳｉＯ2 多層膜から成る高反射コーティング膜である。
変調器領域１６、電極分離領域１７、および窓領域１５
は、狭メサ形状にエッチング加工されており、寄生容量
の低減を図っている。また、窓領域１５の長さは１５μ
ｍであり、出射端面に向かって狭メサ１４の幅が１０μ
ｍから２５μｍにテーパ状に広がっている。
態について説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施の形態
に係わる光半導体素子の導波方向に沿った断面図であ
り、電界吸収型半導体光変調器と分布帰還型半導体レー
ザをモノリシックに集積化した構造から成る。また、図
１の光半導体素子の出射端面部分の斜視図を図２に示
す。図中、１はｎ型ｌｎＰ基板、２は光吸収層、１２は
活性層、１３は回折格子、３はＦｅドープ半絶縁性Ｉｎ
Ｐ埋め込み層、４はｐ型ｌｎＰクラッド層、５はｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層、６はＡｕ／Ｚｎ／Ａｕから成
るｐ型オーミック電極、７はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成る
配線兼ボンディングパッド、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
から成るｎ型オーミック電極、９はＳｉＯ2 膜、１０は
ＳｉＮｘから成る低反射コーティング膜、１１はＳｉ／
ＳｉＯ2 多層膜から成る高反射コーティング膜である。
変調器領域１６、電極分離領域１７、および窓領域１５
は、狭メサ形状にエッチング加工されており、寄生容量
の低減を図っている。また、窓領域１５の長さは１５μ
ｍであり、出射端面に向かって狭メサ１４の幅が１０μ
ｍから２５μｍにテーパ状に広がっている。
【００１４】図３には、出射端面部分の水平図を示す。
導波構造を有していない窓領域１５中では、光は広がり
ながら伝搬するが、狭メサ１４の幅が出射端面に向かっ
てテーパ状に広がっているために、狭メサ１４側面での
反射や散乱はほとんど生じていない。したがって、散乱
損失による光出力の低下を招くことなく、単峰性の出射
光分布が得られている。この結果、光ファイバとの結合
効率は５０％と高く、従来の２倍の光出力が得られた。
導波構造を有していない窓領域１５中では、光は広がり
ながら伝搬するが、狭メサ１４の幅が出射端面に向かっ
てテーパ状に広がっているために、狭メサ１４側面での
反射や散乱はほとんど生じていない。したがって、散乱
損失による光出力の低下を招くことなく、単峰性の出射
光分布が得られている。この結果、光ファイバとの結合
効率は５０％と高く、従来の２倍の光出力が得られた。
【００１５】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を図４を参照して説明する。図４は、本発明の
第２の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の斜視図であ
る。図４において、図２と同一の部分については、図２
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
実施形態を図４を参照して説明する。図４は、本発明の
第２の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の斜視図であ
る。図４において、図２と同一の部分については、図２
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
【００１６】この実施例では、変調器領域１６、電極分
離領域１７、および窓領域１５において、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層４（およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５）
を選択成長法によりあらかじめ狭メサ形状に形成してい
る。
離領域１７、および窓領域１５において、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層４（およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５）
を選択成長法によりあらかじめ狭メサ形状に形成してい
る。
【００１７】図５は、ｐ型ＩｎＰクラッド層４を選択成
長する直前のウェーハ表面を表す平面図である。すなわ
ち、光吸収層２と活性層１２とをストライプ状に加工
し、その周囲を埋め込み層３により埋め込んだ後に、そ
の表面に成長阻止マスク１９、１９を形成する。成長阻
止マスク１９は、クラッド層４のエピタキシャル成長を
妨げる役割を有し、その材料としては、例えばＳｉＯ２
を用いることができる。マスク１９の幅は３μｍ、マス
ク１９、１９の間隔は１０μｍである。ただし、窓領域
１５では、マスク１９、１９の間隔は、出射端面に向か
って１０μｍから２５μｍにテーパ状に広げられてい
る。このような成長阻止マスク１９、１９を形成したウ
ェーハ上にｐ型ＩｎＰクラッド層４を選択的に成長する
ことにより、狭メサ１４を形成することができる。窓領
域１５中では、狭メサ１４の幅が出射端面に向かってテ
ーパ状に広がって形成されるために、狭メサ１４側面で
反射や散乱を生じることはなく、高出力動作が得られ
る。
長する直前のウェーハ表面を表す平面図である。すなわ
ち、光吸収層２と活性層１２とをストライプ状に加工
し、その周囲を埋め込み層３により埋め込んだ後に、そ
の表面に成長阻止マスク１９、１９を形成する。成長阻
止マスク１９は、クラッド層４のエピタキシャル成長を
妨げる役割を有し、その材料としては、例えばＳｉＯ２
を用いることができる。マスク１９の幅は３μｍ、マス
ク１９、１９の間隔は１０μｍである。ただし、窓領域
１５では、マスク１９、１９の間隔は、出射端面に向か
って１０μｍから２５μｍにテーパ状に広げられてい
る。このような成長阻止マスク１９、１９を形成したウ
ェーハ上にｐ型ＩｎＰクラッド層４を選択的に成長する
ことにより、狭メサ１４を形成することができる。窓領
域１５中では、狭メサ１４の幅が出射端面に向かってテ
ーパ状に広がって形成されるために、狭メサ１４側面で
反射や散乱を生じることはなく、高出力動作が得られ
る。
【００１８】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を図６を参照して説明する。図６は、本発明の
第３の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の斜視図であ
る。図６において、図２と同一の部分については、図２
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
実施形態を図６を参照して説明する。図６は、本発明の
第３の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の斜視図であ
る。図６において、図２と同一の部分については、図２
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
【００１９】変調器領域１６および窓領域１５は、狭メ
サ形状にエッチング加工されており、寄生容量の低減を
図っている。狭メサ１４の幅は、変調器領域１６中では
１０μｍであり、窓領域１５中では２５μｍに形成され
ている。また、窓領域１５の長さは１５μｍである。
サ形状にエッチング加工されており、寄生容量の低減を
図っている。狭メサ１４の幅は、変調器領域１６中では
１０μｍであり、窓領域１５中では２５μｍに形成され
ている。また、窓領域１５の長さは１５μｍである。
【００２０】図７には、出射端面部分の水平図を示す。
窓領域１５における狭メサ１４の幅は２５μｍと広く形
成されているため、窓領域１５中を広がりながら伝搬す
る光は、出射端面に至るまでに、狭メサ１４の側面で反
射・散乱されることはない。したがって、散乱損失によ
る光出力の低下を招くことなく、単峰性の出射光分布が
得られており、光ファイバとの結合効率も高い。
窓領域１５における狭メサ１４の幅は２５μｍと広く形
成されているため、窓領域１５中を広がりながら伝搬す
る光は、出射端面に至るまでに、狭メサ１４の側面で反
射・散乱されることはない。したがって、散乱損失によ
る光出力の低下を招くことなく、単峰性の出射光分布が
得られており、光ファイバとの結合効率も高い。
【００２１】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態を図８を参照して説明する。図８は、本発明の
第４の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図であ
る。図８において、図３と同一の部分については、図３
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
実施形態を図８を参照して説明する。図８は、本発明の
第４の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図であ
る。図８において、図３と同一の部分については、図３
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
【００２２】狭メサ１４の幅は、変調器領域１６中では
１０μｍである。また、窓領域１５の長さは１５μｍで
あり、長さ５μｍごとに狭メサ１４の幅が５μｍずつ変
化するように形成されている。すなわち、出射端面に向
かって、狭メサ１４の幅が１０μｍから２５μｍへと段
階的に広がっている。この結果、狭メサ１４側面で反射
や散乱を生じることはなく、高出力動作が得られる。
１０μｍである。また、窓領域１５の長さは１５μｍで
あり、長さ５μｍごとに狭メサ１４の幅が５μｍずつ変
化するように形成されている。すなわち、出射端面に向
かって、狭メサ１４の幅が１０μｍから２５μｍへと段
階的に広がっている。この結果、狭メサ１４側面で反射
や散乱を生じることはなく、高出力動作が得られる。
【００２３】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態を図９を参照して説明する。図９は、本発明の
第５の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図であ
る。図９において、図３と同一の部分については、図３
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
実施形態を図９を参照して説明する。図９は、本発明の
第５の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還
型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図であ
る。図９において、図３と同一の部分については、図３
と同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実
施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構造は、図
１に示したものと概略同一とすることができるので、こ
こでは省略する。
【００２４】狭メサ１４の幅は、変調器領域１６中では
１０μｍである。また、窓領域１５の長さは１５μｍで
あり、出射端面から１０μｍまでの領域では、狭メサ１
４の幅が２５μｍに形成されている。すなわち、窓領域
１５のうちで、光吸収層２の端部から長さ５μｍまでの
領域では、狭メサ１４の幅は変調器領域１６と同じ１０
μｍのままとされている。しかしながら、光吸収層２の
端部から長さ５μｍの位置では、光分布は数μｍ程度に
までしか広がらない。この結果、狭メサ１４側面での反
射や散乱を生じることはなく、高出力動作が得られる。
１０μｍである。また、窓領域１５の長さは１５μｍで
あり、出射端面から１０μｍまでの領域では、狭メサ１
４の幅が２５μｍに形成されている。すなわち、窓領域
１５のうちで、光吸収層２の端部から長さ５μｍまでの
領域では、狭メサ１４の幅は変調器領域１６と同じ１０
μｍのままとされている。しかしながら、光吸収層２の
端部から長さ５μｍの位置では、光分布は数μｍ程度に
までしか広がらない。この結果、狭メサ１４側面での反
射や散乱を生じることはなく、高出力動作が得られる。
【００２５】（第６の実施形態）次に、本発明の第６の
実施形態を図１０を参照して説明する。図１０は、本発
明の第６の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布
帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図
である。図１０において、図３と同一の部分について
は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。ま
た、本実施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構
造は、図１に示したものと概略同一とすることができる
ので、ここでは省略する。
実施形態を図１０を参照して説明する。図１０は、本発
明の第６の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布
帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図
である。図１０において、図３と同一の部分について
は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。ま
た、本実施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構
造は、図１に示したものと概略同一とすることができる
ので、ここでは省略する。
【００２６】この実施例では、窓領域１５の長さは１５
μｍであるが、狭メサ１４の幅は、出射端面から２５μ
ｍの領域において１０μｍから２５μｍにテーパ状に変
化している。すなわち、窓領域１５中のみならず、変調
器領域１６の途中から、狭メサ１４の幅が変化してい
る。狭メサ１４の幅が一定である領域と、狭メサ１４の
幅が変化している領域とでは、狭メサ１４の側面の面方
位が異なる。このため、狭メサ１４をエッチング加工に
より形成する際に、サイドエッチング量が異なり、狭メ
サ１４の幅を制御することが困難になることもある。こ
のような場合に、本実施形態のように狭メサ１４の幅を
緩やかに変化させるとメサの幅の制御が容易になるとい
う利点が生ずる。
μｍであるが、狭メサ１４の幅は、出射端面から２５μ
ｍの領域において１０μｍから２５μｍにテーパ状に変
化している。すなわち、窓領域１５中のみならず、変調
器領域１６の途中から、狭メサ１４の幅が変化してい
る。狭メサ１４の幅が一定である領域と、狭メサ１４の
幅が変化している領域とでは、狭メサ１４の側面の面方
位が異なる。このため、狭メサ１４をエッチング加工に
より形成する際に、サイドエッチング量が異なり、狭メ
サ１４の幅を制御することが困難になることもある。こ
のような場合に、本実施形態のように狭メサ１４の幅を
緩やかに変化させるとメサの幅の制御が容易になるとい
う利点が生ずる。
【００２７】本実施形態では、テーパ領域の長さは２５
μｍであり、窓領域１５の長さ１５μｍよりも長く形成
している。この結果、窓領域１５中のみならず、変調器
領域１６中にまでテーパ領域が及んでいる。しかしなが
ら、変調器領域１６における狭メサ１４の幅の増大はわ
ずかであり、寄生容量の増大も無視できる程度であるこ
とから、高速性を損なうことはない。
μｍであり、窓領域１５の長さ１５μｍよりも長く形成
している。この結果、窓領域１５中のみならず、変調器
領域１６中にまでテーパ領域が及んでいる。しかしなが
ら、変調器領域１６における狭メサ１４の幅の増大はわ
ずかであり、寄生容量の増大も無視できる程度であるこ
とから、高速性を損なうことはない。
【００２８】（第７の実施形態）次に、本発明の第７の
実施形態を図１１を参照して説明する。図１１は、本発
明の第７の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布
帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図
である。図１１において、図３と同一の部分について
は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。ま
た、本実施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構
造は、図１に示したものと概略同一とすることができる
ので、ここでは省略する。
実施形態を図１１を参照して説明する。図１１は、本発
明の第７の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分布
帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部分の水平図
である。図１１において、図３と同一の部分について
は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。ま
た、本実施形態の光半導体素子の導波路に沿った断面構
造は、図１に示したものと概略同一とすることができる
ので、ここでは省略する。
【００２９】この実施例では、窓領域１５の長さは１５
μｍであり、出射端面から１５μｍの位置から５μｍの
位置までの領域において、狭メサ１４の幅が１０μｍか
ら２５μｍにテーパ状に変化している。すなわち、出射
端面から５μｍまでの領域では、狭メサ１４の幅は２５
μｍで一定である。
μｍであり、出射端面から１５μｍの位置から５μｍの
位置までの領域において、狭メサ１４の幅が１０μｍか
ら２５μｍにテーパ状に変化している。すなわち、出射
端面から５μｍまでの領域では、狭メサ１４の幅は２５
μｍで一定である。
【００３０】このような形状とすることにより、劈開工
程における「位置ずれ」に対処することができるという
利点が生ずる。すなわち、光半導体素子の端面は、通
常、半導体基板を劈開することにより形成するが、この
劈開工程において、端面の位置は数μｍ程度のずれを生
ずることがある。図１２は、このような劈開工程の前に
おける図１１の光半導体素子の出射端面部分の水平図で
ある。劈開工程前には、２個の光半導体素子が窓領域１
５で接続されている。本実施形態によれば、劈開位置２
０近傍で狭メサ１４の幅を２５μｍで一定としているの
で、劈開位置２０が多少ずれても出射端面における狭メ
サ１４の幅が２５μｍよりも狭くならない。この結果と
して、劈開されて２個に分離されたそれぞれの光半導体
素子は、出射端面から数μｍの領域において、狭メサ１
４の幅が２５μｍで一定となるように形成される。すな
わち、狭メサ１４の幅が出射端面において狭くなって、
出射光を反射、散乱するという問題を解消することがで
きる。
程における「位置ずれ」に対処することができるという
利点が生ずる。すなわち、光半導体素子の端面は、通
常、半導体基板を劈開することにより形成するが、この
劈開工程において、端面の位置は数μｍ程度のずれを生
ずることがある。図１２は、このような劈開工程の前に
おける図１１の光半導体素子の出射端面部分の水平図で
ある。劈開工程前には、２個の光半導体素子が窓領域１
５で接続されている。本実施形態によれば、劈開位置２
０近傍で狭メサ１４の幅を２５μｍで一定としているの
で、劈開位置２０が多少ずれても出射端面における狭メ
サ１４の幅が２５μｍよりも狭くならない。この結果と
して、劈開されて２個に分離されたそれぞれの光半導体
素子は、出射端面から数μｍの領域において、狭メサ１
４の幅が２５μｍで一定となるように形成される。すな
わち、狭メサ１４の幅が出射端面において狭くなって、
出射光を反射、散乱するという問題を解消することがで
きる。
【００３１】（第８の実施の形態）次に、本発明の第８
の実施形態を図１３を参照して説明する。図１３は、本
発明の第８の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分
布帰還型半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断
面図である。図１３において、図１と同一の部分につい
ては、図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例では、ｐ型ＩｎＰクラッド層４（およびｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層５）を選択成長法によりあら
かじめ狭メサ形状に形成している。図１４は、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層４を選択成長する直前のウェーハ表面を表
す平面図である。すなわち、光吸収層２と活性層１２と
をストライプ状に加工し、その周囲を埋め込み層３によ
り埋め込んだ後に、その表面に成長阻止マスク１９、１
９を形成する。ＳｉＯ2 から成る成長阻止マスク１９の
幅は３μｍであり、マスク１９、１９の間隔は１０μｍ
である。ただし、窓領域１５では、出射端面に向かって
成長阻止マスク１９の幅を３μｍから３０μｍにテーパ
状に広げている。
の実施形態を図１３を参照して説明する。図１３は、本
発明の第８の実施形態に係わる電界吸収型光変調器・分
布帰還型半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断
面図である。図１３において、図１と同一の部分につい
ては、図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例では、ｐ型ＩｎＰクラッド層４（およびｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層５）を選択成長法によりあら
かじめ狭メサ形状に形成している。図１４は、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層４を選択成長する直前のウェーハ表面を表
す平面図である。すなわち、光吸収層２と活性層１２と
をストライプ状に加工し、その周囲を埋め込み層３によ
り埋め込んだ後に、その表面に成長阻止マスク１９、１
９を形成する。ＳｉＯ2 から成る成長阻止マスク１９の
幅は３μｍであり、マスク１９、１９の間隔は１０μｍ
である。ただし、窓領域１５では、出射端面に向かって
成長阻止マスク１９の幅を３μｍから３０μｍにテーパ
状に広げている。
【００３２】このようなウェーハ上にｐ型ＩｎＰクラッ
ド層４を選択的に成長する場合、成長阻止マスク１９の
幅が広いほど、それらのマスクに挟まれている領域のｐ
型ＩｎＰクラッド層４の成長速度は大きくなる。これ
は、マスク１９上に供給された成長原料がマスクの上に
は堆積せずに、その周囲のＩｎＰ層に取り込まれるから
である。したがって、窓領域１５においては、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層４の厚さが出射端面に向かってテーパ状に
厚くなるように形成されている。この結果、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層４の上面での反射や散乱は小さく、光ファイ
バとの高効率な結合が得られる。
ド層４を選択的に成長する場合、成長阻止マスク１９の
幅が広いほど、それらのマスクに挟まれている領域のｐ
型ＩｎＰクラッド層４の成長速度は大きくなる。これ
は、マスク１９上に供給された成長原料がマスクの上に
は堆積せずに、その周囲のＩｎＰ層に取り込まれるから
である。したがって、窓領域１５においては、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層４の厚さが出射端面に向かってテーパ状に
厚くなるように形成されている。この結果、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層４の上面での反射や散乱は小さく、光ファイ
バとの高効率な結合が得られる。
【００３３】上述した例では、ｐ型ＩｎＰクラッド層４
の厚さのみをテーパ状に広げた構造としたが、例えば、
図１５に示すような形状の成長阻止マスク１９、１９を
用いてｐ型ＩｎＰクラッド層４を選択成長すれば、窓領
域１５中でｐ型ＩｎＰクラッド層４の幅と厚さとを同時
にテーパ状に広げることができる。その結果として、幅
方向においても層厚方向においても、出射光が反射、散
乱させることが解消され、光ファイバとの結合効率を向
上させ、高い光出力を得ることができるようになる。
の厚さのみをテーパ状に広げた構造としたが、例えば、
図１５に示すような形状の成長阻止マスク１９、１９を
用いてｐ型ＩｎＰクラッド層４を選択成長すれば、窓領
域１５中でｐ型ＩｎＰクラッド層４の幅と厚さとを同時
にテーパ状に広げることができる。その結果として、幅
方向においても層厚方向においても、出射光が反射、散
乱させることが解消され、光ファイバとの結合効率を向
上させ、高い光出力を得ることができるようになる。
【００３４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、狭メサの幅もしくは厚さ
をテーパ状、階段状、矩形状などに変化させた構造につ
いて説明したが、これらの他にも、例えば、曲線状に変
化させた構造や、これらの形状を組み合わせた構造を用
いても良い。また、実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系の光
半導体素子について説明したが、ＡｌＧａＡｓ系、Ａｌ
ＧａｌｎＰ系など、様々な材料系について本発明を適用
することができる。さらに、実施例では、光変調器と半
導体レーザとをモノリシックに集積化した構造について
説明したが、他に単体の半導体レーザ、光変調器、光増
幅器、光スイッチ、光カプラ、光導波路や、これらを集
積化した素子構造においても、本発明は同様に適用して
同様の種々の効果を得ることができる。
るものではない。実施例では、狭メサの幅もしくは厚さ
をテーパ状、階段状、矩形状などに変化させた構造につ
いて説明したが、これらの他にも、例えば、曲線状に変
化させた構造や、これらの形状を組み合わせた構造を用
いても良い。また、実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系の光
半導体素子について説明したが、ＡｌＧａＡｓ系、Ａｌ
ＧａｌｎＰ系など、様々な材料系について本発明を適用
することができる。さらに、実施例では、光変調器と半
導体レーザとをモノリシックに集積化した構造について
説明したが、他に単体の半導体レーザ、光変調器、光増
幅器、光スイッチ、光カプラ、光導波路や、これらを集
積化した素子構造においても、本発明は同様に適用して
同様の種々の効果を得ることができる。
【００３５】また、光吸収層や活性層にはバルク材料を
用いても多重量子井戸構造を用いてもよい。さらに、半
導体埋め込み層はＩｎＰ層に限るものではなく、例え
ば、ＩｎＧａＡｓＰ層や、ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層
を積層した半導体層を用いてもよい。
用いても多重量子井戸構造を用いてもよい。さらに、半
導体埋め込み層はＩｎＰ層に限るものではなく、例え
ば、ＩｎＧａＡｓＰ層や、ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層
を積層した半導体層を用いてもよい。
【００３６】また、半導体基板や半導体埋め込み層の導
電型についても、様々な半導体層を用いることができ
る。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
電型についても、様々な半導体層を用いることができ
る。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
寄生容量を低減するために狭メサ構造を設けると同時
に、端面反射率を低減するために窓構造を設けた場合に
も、散乱損失がなく、光ファイバとの結合に適した出射
光分布を得ることが可能である。したがって、高速変調
動作と高出力動作が得られ拡かつ波長チャープの小さい
光源を提供することが可能であり、幹線系光通信システ
ムの大容量化・長距離化を実現することができる。
寄生容量を低減するために狭メサ構造を設けると同時
に、端面反射率を低減するために窓構造を設けた場合に
も、散乱損失がなく、光ファイバとの結合に適した出射
光分布を得ることが可能である。したがって、高速変調
動作と高出力動作が得られ拡かつ波長チャープの小さい
光源を提供することが可能であり、幹線系光通信システ
ムの大容量化・長距離化を実現することができる。
【図１】第１の実施形態に係わる光半導体素子の導波方
向に沿った断面図。
向に沿った断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の斜視図。
面部分の斜視図。
【図３】第１の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の水平図。
面部分の水平図。
【図４】第２の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の斜視図。
面部分の斜視図。
【図５】第２の実施形態に係わる光半導体素子のクラッ
ド層の成長前のウェーハ表面を表す水平図。
ド層の成長前のウェーハ表面を表す水平図。
【図６】第３の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の斜視図。
面部分の斜視図。
【図７】第３の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の水平図。
面部分の水平図。
【図８】第４の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の水平図。
面部分の水平図。
【図９】第５の実施形態に係わる光半導体素子の出射端
面部分の水平図。
面部分の水平図。
【図１０】第６の実施形態に係わる光半導体素子の出射
端面部分の水平図。
端面部分の水平図。
【図１１】第７の実施形態に係わる光半導体素子の出射
端面部分の水平図。
端面部分の水平図。
【図１２】第７の実施形態に係わる光半導体素子の出射
端面部分の劈開工程前の水平図。
端面部分の劈開工程前の水平図。
【図１３】第８の実施形態に係わる光半導体素子の導波
方向に沿った断面図。
方向に沿った断面図。
【図１４】第８の実施形態に係わる光半導体素子のクラ
ッド層成長前のウェーハ表面を表す水平図。
ッド層成長前のウェーハ表面を表す水平図。
【図１５】他の実施例に係わる光半導体素子の成長阻止
マスクを例示する水平図。
マスクを例示する水平図。
【図１６】従来の光半導体素子の出射端面部分の斜視
図。
図。
【図１７】従来の光半導体素子の出射端面部分の水平
図。
図。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ 光吸収層 ３ Ｆｅドープ半絶縁性ｌｎＰ埋め込み層 ４ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ５ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ６ ｐ型オーミック電極 ７ 配線兼ボンディングパッド ８ ｎ型オーミック電極 ９ ＳｉＯ2 膜 １０ 低反射コーティング膜 １１ 高反射コーティング膜 １２ 活性層 １３ 回折格子 １４ 狭メサ １５ 窓領域 １６ 変調器領域 １７ 電極分離領域 １８ レーザ領域 １９ 成長阻止マスク ２０ 劈開位置
Claims (4)
- 【請求項１】ストライプ状の光導波層がクラッド層によ
り埋め込まれており、前記クラッド層が前記光導波層を
含んだ狭メサ形状を呈している光半導体素子において、
出射端面近傍で前記光導波層が除去されていると同時
に、前記光導波層の端部から出射端面に向かって放射さ
れる光の広がり角に応じて、出射端面近傍において前記
クラッド層の幅もしくは厚さが変化するように形成され
ていることを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】出射端面近傍において前記クラッド層の幅
もしくは厚さがテーパ状に変化していることを特徴とす
る請求項１記載の光半導体素子。 - 【請求項３】出射端面近傍において前記クラッド層の幅
もしくは厚さが階段状に変化していることを特徴とする
請求項１記載の光半導体素子。 - 【請求項４】請求項１記載の光半導体素子が、他の光半
導体素子と同一半導体基板上に集積化して形成されてい
ることを特徴とする光半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01999098A JP3655079B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-30 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-18765 | 1997-01-31 | ||
| JP1876597 | 1997-01-31 | ||
| JP01999098A JP3655079B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-30 | 光半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275960A true JPH10275960A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3655079B2 JP3655079B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=26355496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01999098A Expired - Fee Related JP3655079B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-30 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3655079B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6332048B1 (en) * | 1998-10-15 | 2001-12-18 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Modulator and method for manufacturing of such a modulator |
| JP2003069149A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光素子及びその製造方法 |
| JP2005537418A (ja) * | 2002-08-29 | 2005-12-08 | アルカテル | 真空ポンプを固定させるための装置 |
| JP2009181993A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JP2011119630A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-06-16 | Sony Corp | 光装置 |
| WO2024060439A1 (zh) * | 2022-09-19 | 2024-03-28 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 一种电吸收调制激光器和光模块 |
| WO2024166180A1 (ja) * | 2023-02-06 | 2024-08-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光源の製造方法 |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP01999098A patent/JP3655079B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6332048B1 (en) * | 1998-10-15 | 2001-12-18 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Modulator and method for manufacturing of such a modulator |
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| JP2011179507A (ja) * | 2002-08-29 | 2011-09-15 | Alcatel-Lucent | 真空ポンプを固定させるための装置 |
| JP2009181993A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
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| WO2024060439A1 (zh) * | 2022-09-19 | 2024-03-28 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 一种电吸收调制激光器和光模块 |
| WO2024166180A1 (ja) * | 2023-02-06 | 2024-08-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光源の製造方法 |
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|---|---|
| JP3655079B2 (ja) | 2005-06-02 |
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