WO2008053672A1 - Composant optique à semiconducteur, laser à semiconducteur utilisant le composant optique à semiconducteur et transpondeur optique utilisant le laser à semiconducteur - Google Patents

Composant optique à semiconducteur, laser à semiconducteur utilisant le composant optique à semiconducteur et transpondeur optique utilisant le laser à semiconducteur Download PDF

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    • H01S5/34306—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers

Definitions

  • Semiconductor optical device semiconductor laser using the semiconductor optical device, and optical transbonder using the semiconductor laser
  • the present invention employs a technique for enabling transition from a non-reflection state to a state in which only light of a target wavelength is reflected with high wavelength selectivity in a semiconductor optical device having wavelength selectivity with respect to a reflected wave.
  • the present invention relates to a semiconductor optical device, a semiconductor laser using the semiconductor optical device, and an optical transbonder using the semiconductor laser.
  • a semiconductor laser used as a light source in an optical communication system or an optical measurement system generally has a waveguide structure that emits light that is stimulated and emitted at a junction when a current is injected into a pn junction semiconductor. Waves are reflected by a light reflector formed at the end of the waveguide and reciprocated to selectively oscillate light having a standing wavelength determined by the length of the waveguide between the light reflectors and the internal refractive index. It has a structure.
  • a semiconductor laser having such a structure has a wavelength selectivity and is a multi-wavelength type, a wavelength selective and a fixed wavelength type in which the wavelength is fixed and wavelength selective. There is a variable wavelength type that can change the wavelength.
  • DBR distributed Bragg reflector
  • FIG. 16 is a side sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser 10 having a DBR type optical reflector according to the prior art.
  • the active layer 13 and the guide layer 14 having a diffraction grating are formed to be continuous with a predetermined width by, for example, indium gallium arsenide phosphorus (InGaAsP).
  • the common electrode 15 is formed on the entire surface (element lower surface) of the n-type substrate 12, and active on the surface (element upper surface) of the p-type cladding layer 11.
  • a pair of individual electrodes 16 and 17 facing the layer 13 and the guide layer 14 are formed.
  • n-type substrate 12 close to the active layer 13 and the guide layer 14, together with the p-type cladding layer 11, is n for preventing light from leaking to the outer peripheral portion.
  • n for preventing light from leaking to the outer peripheral portion.
  • phase control region may be provided between the active layer 13 and the guide layer 14.
  • Grooves 14a are formed on one surface side of the guide layer 14 at a predetermined interval ⁇ , and light components having a wavelength determined by the predetermined interval ⁇ are reflected to the active layer 13 side of incident light, and other wavelengths are reflected.
  • a part of the light is emitted from the end face 10a.
  • the equivalent refractive index of the waveguide inside the element is
  • the wavelength change width of the single mode obtained by the variable control of the current density and temperature with respect to the guide layer 14 is about 1%, and in applications that require a large wavelength change width, Therefore, there is a problem that a plurality of semiconductor lasers 10 having the above configuration must be used.
  • Patent Document 1 discloses that a DBR region is provided before and after the active layer.
  • the DBR region on the front side is formed so that the spacing of the diffraction grooves gradually changes, and the DBR region on the rear side is a sample provided with a lattice portion having a certain groove interval with a predetermined gap.
  • a tunable laser having a prud grating structure is described.
  • Patent Document 1 PCT International Publication WO 03/012936 A2>
  • the DBR-type optical reflector used in the semiconductor laser described above is a method in which a groove 14a for diffraction is provided in the waveguide and Bragg-reflects light, so that no current flows.
  • a groove 14a for diffraction is provided in the waveguide and Bragg-reflects light, so that no current flows.
  • the object of the present invention is to solve such problems and to use a semiconductor element capable of shifting from a non-reflective state to a state in which only light of a target wavelength can be reflected with high wavelength selectivity, and the semiconductor optical element A semiconductor laser and an optical transbonder using the semiconductor laser are provided.
  • n-type cladding layer (23a) formed on a part of the n-type substrate (23) itself or above the n-type substrate (23);
  • First and second electrodes (40, 41) respectively formed on the bottom surface of the n-type substrate (23) and the top surface of the p-type cladding layer (22);
  • the semiconductor optical device (20) is characterized in that the guide layer (24) reflects light having a wavelength determined by the regular refractive index distribution among incident light. Provided.
  • the plurality of current regulating members (31) include the p-type cladding layer (22) and the n-type cladding layer (23a).
  • a semiconductor optical device (20) according to the first aspect characterized in that it is formed inside at least one of the above.
  • the plurality of current regulating members (31) have a conductivity type opposite to that of the surrounding cladding layers (22, 23a).
  • a semiconductor optical device (20) according to the second aspect characterized by comprising:
  • the plurality of current regulating members (31) are made of a high-resistance material, and the semiconductor optical device according to the first aspect ( 20) is provided.
  • one of the first and second electrodes (40, 41) is formed as a common electrode (40), A semiconductor optical device (20) according to the first aspect is provided, wherein the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41A, 41B, 41C).
  • the plurality of current regulating members (31) are associated with the plurality of individual electrodes (41A, 41B, 41C).
  • Each is formed as a plurality of current block groups (30A, 30B, 30C) having predetermined intervals ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3),
  • the first individual electrode (41A) corresponding to the first current block group (30 ⁇ ) having ⁇ 1 as the predetermined interval and the common electrode (40) Bragg reflection condition with current injected ⁇ 2n A l (where n is the equivalent deflection of the waveguide)
  • the second individual electrode (41B) corresponding to the second current block group (30 mm) having ⁇ 2 as the predetermined interval and the common electrode (40) Bragg reflection condition with current injected ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 (where ⁇ is the equivalent deflection of the waveguide)
  • a third individual electrode (41 C) corresponding to a third current block group (30C) having ⁇ 3 as the predetermined interval among the plurality of current regulating members (31) and the common electrode (40); Bragg reflection condition with current injected into 2 ⁇ (where n is the equivalent bending resistance of the waveguide)
  • a semiconductor optical device (20) according to the fifth aspect is provided.
  • At least one of an interval between the plurality of current regulating members (31) or a width of the guide layer (24) is the guide layer (2 4) formed to change regularly along the optical waveguide direction,
  • the first and second electrodes (40.41) are selectively provided for each region where the interval between the plurality of current regulating members (31) or the width of the guide layer (24) is regularly changed.
  • One electrode is formed as a common electrode (40) so that current can be injected, and the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41, 41, 41, ..., 41, 41)
  • a semiconductor optical device (20) according to an embodiment is provided.
  • the temperature of the guide layer (24) is increased.
  • a semiconductor optical device (20) according to the first aspect is provided, wherein a heating body (51) for varying the degree is provided.
  • An active layer 1) for stimulated emission of light is formed between the p-type cladding layer (22) and the n-type cladding layer (23a), and has wavelength selectivity on at least one end side of the active layer (61).
  • a semiconductor optical reflector (20) for reflecting light is provided, and light having a wavelength reflected by the semiconductor optical reflector (20) out of stimulated emission from the active layer (61) is provided.
  • n-type cladding layer (23a) formed on a part of the n-type substrate (23) itself or above the n-type substrate (23);
  • a guide layer (24) for guiding light which is formed between the P-type cladding layer (22) and the n-type cladding layer (23a);
  • First and second electrodes (40, 41) respectively formed on the bottom surface of the n-type substrate (23) and the top surface of the p-type cladding layer (22);
  • the guide layer (24) provides a semiconductor laser (60) characterized by reflecting light having a wavelength determined by the regular refractive index distribution among incident light. Is done.
  • the semiconductor optical reflector The plurality of current regulating members (31) of (20) are formed in at least one of the p-type cladding layer (22) and the n-type cladding layer (23a).
  • a semiconductor laser (60) according to 9 embodiments is provided.
  • the semiconductor optical reflector In order to achieve the above object, according to an eleventh aspect of the present invention, the semiconductor optical reflector
  • the semiconductor light reflector In order to achieve the above object, according to a twelfth aspect of the present invention, the semiconductor light reflector
  • the semiconductor laser (60) according to the ninth aspect is provided, wherein the plurality of current regulating members (31) of (20) are made of a high resistance material.
  • the semiconductor optical reflector In order to achieve the above object, according to a thirteenth aspect of the present invention, the semiconductor optical reflector
  • one electrode is formed as a common electrode (40) and the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41A, 41B, 41C).
  • a semiconductor laser (60) according to the ninth aspect is provided.
  • the semiconductor optical reflector In order to achieve the object, according to a fourteenth aspect of the present invention, the semiconductor optical reflector
  • the plurality of current regulating members (31) of (20) have a plurality of predetermined intervals ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) respectively associated with the plurality of individual electrodes (41A, 41B, 41C).
  • the first individual electrode (41A) corresponding to the first current block group (30 ⁇ ) having ⁇ 1 as the predetermined interval and the common electrode (40) Bragg reflection condition with current injected ⁇ 2n A l (where n is the equivalent deflection of the waveguide)
  • the second individual electrode (41B) corresponding to the second current block group (30 mm) having ⁇ 2 as the predetermined interval and the common electrode (40) Bragg reflection condition with current injected ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 (where ⁇ is the equivalent deflection of the waveguide)
  • To Bragg reflection condition with flow injected 2n A (where n is the equivalent deflection of the waveguide)
  • a semiconductor laser (60) according to the thirteenth aspect is provided.
  • the semiconductor light reflector In order to achieve the above object, according to a fifteenth aspect of the present invention, the semiconductor light reflector
  • At least one of the interval between the plurality of current regulating members (31) in (20) or the width of the guide layer (24) is regularly changed along the optical waveguide direction of the guide layer (24). Formed,
  • the first and second electrodes (40.41) are selectively provided for each region where the interval between the plurality of current regulating members (31) or the width of the guide layer (24) is regularly changed.
  • One electrode is formed as a common electrode (40) so that a current can be injected, and the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41, 41, 41, ..., 41, 41)
  • the 9th special feature is formed as a common electrode (40) so that a current can be injected, and the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41, 41, 41, ..., 41, 41)
  • a semiconductor laser (60) according to an embodiment is provided.
  • the semiconductor optical reflector In order to achieve the above object, according to a sixteenth aspect of the present invention, the semiconductor optical reflector
  • a semiconductor laser (60) according to the ninth aspect is provided in (20), wherein a heating body (51) for varying the temperature of the guide layer (24) is provided.
  • Transmitter that modulates the output light of the wavelength tunable semiconductor laser (60) with an electrical signal and outputs it
  • an optical transponder (90) and an optical transponder (90) having a receiving unit (95) for converting incident light into an electric signal and outputting the electric signal,
  • the semiconductor laser (60) of the transmitter (91) is formed between an active layer (61) force-type cladding layer (22) and a ⁇ -type cladding layer (23a) for stimulated emission of light, and A semiconductor light reflector (20) that reflects light with wavelength selectivity is provided on at least one end side of the layer (61), and among the light stimulated and emitted by the active layer (61), A semiconductor laser (60) that selectively oscillates light having a wavelength reflected by a semiconductor optical reflector (20),
  • the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) is:
  • n-type substrate (23) An n-type cladding layer (23a) formed on a part of the n-type substrate (23) itself or above the n-type substrate (23);
  • a guide layer (24) for guiding light which is formed between the P-type cladding layer (22) and the n-type cladding layer (23a);
  • First and second electrodes (40, 41) respectively formed on the bottom surface of the n-type substrate (23) and the top surface of the p-type cladding layer (22);
  • the guide layer (24) reflects the light having the wavelength determined by the regular refractive index distribution among the incident light, and the optical transbonder (90) is provided. Is done.
  • the plurality of current regulating members (31) of the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) An optical transbonder (90) according to the seventeenth aspect is provided, characterized in that it is formed inside at least one of the p-type cladding layer (22) and the n-type cladding layer (23a)!.
  • the plurality of current regulating members (31) of the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) An optical transbonder (90) according to the eighteenth aspect is provided, wherein the optical transbonder (90) has a conductivity type opposite to the conductivity type of the cladding layer (22, 23a).
  • the plurality of current regulating members (31) of the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) there is provided an optical transbonder (90) according to a seventeenth aspect characterized by comprising: a resistive material force.
  • the first and second electrodes (40, 41) of the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60). Is an optical transformer according to the seventeenth aspect, wherein one electrode is formed as a common electrode (40) and the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41A, 41B, 41C). Bonder (90) is provided.
  • the plurality of current regulating members (31) of the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) It is formed as a plurality of current block groups (30A, 30B, 30C) each having a predetermined interval ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) associated with each of the plurality of individual electrodes (41A, 41B, 41C).
  • the second individual electrode (41B) corresponding to the second current block group (30 mm) having ⁇ 2 as the predetermined interval and the common electrode (40) Bragg reflection condition with current injected ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 (where ⁇ is the equivalent deflection of the waveguide)
  • a third individual electrode (41 C) corresponding to a third current block group (30C) having ⁇ 3 as the predetermined interval among the plurality of current regulating members (31) and the common electrode (40); Bragg reflection condition with current injected into 2 ⁇ (where n is the equivalent bending resistance of the waveguide)
  • An optical transbonder (90) according to the twenty-first aspect is provided.
  • an interval between the plurality of current regulating members (31) of the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) or The guide layer (24) is formed such that at least one of the widths of the guide layer (24) changes regularly along the optical waveguide direction of the guide layer (24),
  • the first and second electrodes (40.41) are selectively provided for each region where the interval between the plurality of current regulating members (31) or the width of the guide layer (24) is regularly changed.
  • One electrode is formed as a common electrode (40) so that a current can be injected, and the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes (41, 41, 41, ..., 41, 41) Formed with special
  • An optical transbonder (90) according to the seventeenth aspect is provided.
  • the semiconductor optical reflector (20) of the semiconductor laser (60) has a variable temperature of the guide layer (24).
  • An optical transbonder (90) according to the seventeenth aspect is provided, characterized in that a heating body (51) is provided.
  • the semiconductor optical device of the present invention configured as described above is formed so as to have a current regulating action in which the refractive index is substantially equal to that of the surrounding material and current is less likely to flow from the surrounding portion in a current injection state. Since a plurality of current regulating members are regularly arranged along the optical waveguide direction of the guide layer, a regular current density distribution is provided along the optical waveguide direction of the guide layer when current is injected. Based on the current density distribution, a regular refractive index distribution is generated in the guide layer along the optical waveguide direction of the guide layer. Only light having a wavelength determined by a typical refractive index distribution can be selectively reflected with high efficiency.
  • the plurality of current regulating members are formed in at least one of the ⁇ -type cladding layer and the ⁇ -type cladding layer, and the plurality of current regulating members are surrounded by the surrounding cladding.
  • the plurality of current regulating members can be made of a high-resistance material that does not cause a ⁇ junction. It can also be formed in another layer provided between the guide layers.
  • one of the first and second electrodes is formed as a common electrode
  • the other electrode is formed as a plurality of individual electrodes
  • a plurality of current regulating members are provided.
  • Bragg reflection condition with current injected into the first individual electrode corresponding to the first current block group and the common electrode ⁇ 2n A l (where n is the equivalent refractive index of the waveguide)
  • ⁇ 2 2 2 ⁇ 2 shows a second reflection characteristic (F2) having a peak reflectance, and a third current block corresponding to a third current block group having ⁇ 3 as the predetermined interval among the plurality of current regulating members.
  • F2 second reflection characteristic
  • ⁇ 2 ⁇ ⁇ (in which current is injected into the individual electrode and the common electrode)
  • B3 3 3 n is the equivalent refractive index of the waveguide).
  • the interval between the plurality of current regulating members or the width of the guide layer is formed so as to regularly change along the optical waveguide direction of the guide layer.
  • the semiconductor laser of the present invention using the semiconductor optical reflector as the semiconductor optical device and the optical transbonder of the present invention using the semiconductor laser have a simple structure and a high spectrum purity. Wavelength light can be emitted.
  • FIG. 1A is a sectional side view for explaining the structure of a semiconductor optical reflector (20) as a semiconductor optical device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a side cross-sectional view shown for explaining the structure of a modification of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view shown for explaining the structure of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view shown for explaining the structure of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side sectional view of the main part shown for explaining the operation of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a relationship diagram between the current density and the refractive index of the guide layer shown for explaining the operation of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a reflection characteristic diagram for explaining the operation of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a relationship diagram between the injection current and the reflection wavelength when sweeping the reflection wavelength shown to explain the operation of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view for explaining a structure in which a heat generator is provided as a modification of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view for explaining a structure in which the guide layer width is changed as a modification of the semiconductor optical reflector (20) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side sectional view for explaining the structure of the semiconductor laser (60) according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a process diagram shown for explaining a method for manufacturing a basic structure of a semiconductor laser (60) according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side sectional view for explaining the structure of the semiconductor laser (60) according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view and a side sectional view for explaining the structure of the semiconductor laser (60) according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a sectional side view for explaining the structure of the semiconductor laser (60) according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a block diagram for explaining the configuration of the optical transbonder (90) according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a side sectional view for explaining the configuration of a DBR type semiconductor laser according to the prior art.
  • the semiconductor optical reflector 20 as the semiconductor optical device according to the first embodiment of the present invention, the semiconductor laser 60 according to the second to fifth embodiments of the present invention, and the sixth embodiment of the present invention.
  • the optical transbonder 90 will be described.
  • the basic configuration of this semiconductor optical device includes an n-type substrate 23, a part of the n-type substrate 23 itself or an n-type cladding layer 23a formed above the n-type substrate 23, and A p-type cladding layer 22 formed above the n-type substrate 23, and a guide for guiding light formed between the p-type cladding layer 22 and the n-type cladding layer 23a.
  • a regular refractive index distribution is generated in the guide layer 24 along the optical waveguide direction of the guide layer 24 based on the regular current density distribution. Accordingly, the guide layer 24 reflects light having a wavelength determined by the regular refractive index distribution among the incident light.
  • a semiconductor optical reflector as a semiconductor optical device according to the first embodiment of the present invention
  • a p-type cladding layer 22 that also has a p-type indium 'phosphorus (p-InP) force and an n-type indium' phosphorus (n-InP) force formed on an epitaxial wafer 21 having an n-type substrate 23 and a guide layer 24 having a predetermined width W and thickness t sandwiched between the p-type cladding layer 22 and the n-type substrate 23 .
  • p-InP p-type indium 'phosphorus
  • n-InP n-type indium' phosphorus
  • the upper layer portion of the n-type substrate 23 serves as an n-type cladding layer 23 a for preventing leakage of light to the outside together with the p-type cladding layer 22.
  • the n-type cladding layer 23a is formed on a part of the n-type substrate 23 itself. An example is shown.
  • an n-type cladding layer 23a made of n-type indium / gallium / arsenic 'phosphorus (n—InGaAsP) is formed on the n-type substrate 23. It may be formed upward.
  • both end faces 21a and 21b of the epitaxial wafer 21 have low reflectivities.
  • the guide layer 24 is formed of, for example, indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) so as to be continuous with a predetermined width W, and the band gap is smaller than the clad so as to form a waveguide for guiding light. (High refractive index) is set! /
  • a plurality of current regulating members 31 each having a predetermined length L in the shape of a plane rectangle cross the guide layer 24 so as to intersect the guide layer 24. They are regularly arranged with predetermined intervals ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 along the light wave direction.
  • the plurality of current regulating members 31 includes a portion arranged at a predetermined interval ⁇ 1 as a first current block group 30 ⁇ , and a portion arranged at a predetermined interval ⁇ 2 as a second current block group 30 ⁇ .
  • a portion arranged at a predetermined interval ⁇ 3 is a third current block group 30C.
  • Three sets of current block groups 30 30, 30B, and 30C (formed from this! /).
  • the current block group forming the plurality of current regulating members 31 is not limited to three sets, but one set,
  • a plurality of current regulating members 31 composed of each of the current block groups 30A, 30B, and 30C are arranged in a non-current-injected state with respect to first and second electrodes 40 and 41 described later (in this case, p It has a refractive index substantially equal to that of the type cladding layer 22), and has a current regulating action in which current is less likely to flow than the surrounding material (in this case, the P type cladding layer 22) in a current injection state.
  • the plurality of current regulating members 31 are made of, for example, an n-InP material that makes it difficult to flow current by forming a pn junction with the p-type cladding layer 22, or an Fe-doped i-inP. It is made of a material exhibiting a higher electric resistance than the type cladding layer 22.
  • first and second electrodes 40 and 41 are formed on both surfaces of the epitaxial wafer 21, that is, on the bottom surface of the n-type substrate 23 and the top surface of the p-type cladding layer 22, respectively.
  • a common electrode 40 (hereinafter sometimes simply referred to as the first electrode 40) is formed over almost the entire surface.
  • a common electrode 40 corresponding to each of the first to third current block groups 30A, 30B, and 30C is provided on the upper surface side of the epitaxial wafer 21 (the upper surface side of the p-type cladding layer 22).
  • a common electrode 40 corresponding to each of the first to third current block groups 30A, 30B, and 30C is provided.
  • the electrode 41 may be formed).
  • the semiconductor optical reflector 20 having the above-described configuration, a current is passed between the first and second electrodes 40, 41, that is, between the common electrode 40 and the first to third individual electrodes 41A, 41B, 41C.
  • the guide layer 24 becomes an optical waveguide having a constant refractive index substantially equal to the refractive index of the surrounding material from one end side to the other end side, and the light incident from one side of the end faces 20a and 20b is transmitted to the other side. Waveguide and exit.
  • the propagation loss of the guide layer 24 is substantially constant in the wavelength band determined by the width W, the thickness t, etc. of the guide layer 24.
  • the p-type clad layer 22 to the guide layer are included in the current.
  • the directional and negative currents to 24 flow in a concentrated manner in the gaps of the first current block group 30A in the plurality of current regulating members 31.
  • the current density is increased at intervals corresponding to the predetermined interval ⁇ 1 of the plurality of current regulating members 31.
  • the portion with the coarser density and the portion with the denser current density occur alternately, and the refractive index of the dense current density region becomes smaller than the refractive index of the coarse current region due to the plasma effect.
  • regions having different refractive indexes in the guide layer 24 are regularly generated at a predetermined interval ⁇ 1 between the plurality of current regulating members 31, and light reflected from the boundary portion where the refractive index changes is generated between the light beams.
  • Bragg reflection conditions that emphasize each other,
  • ⁇ 2n A l (where n is the equivalent refractive index of the waveguide)
  • Reflection occurs at a wavelength that satisfies this condition. That is, when a predetermined current II is injected between the electrodes 40 and 41A of the semiconductor optical reflector 20, the guide layer 24 selectively reflects light having the wavelength ⁇ by the first current block group 30A.
  • the wavelength ⁇ when light including a wavelength ⁇ is incident from one end 20a side, the wavelength ⁇
  • the semiconductor optical reflector 20 has a peak reflectance at the wavelength ⁇ as shown in FIG.
  • the first reflection characteristic F1 The first reflection characteristic F1.
  • the refractive index of the guide layer 24 is regulated by a predetermined interval ⁇ 2 of the second current block group 30 ⁇ of the plurality of current regulating members 31.
  • ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 (where ⁇ is the equivalent refractive index of the waveguide)
  • Reflection occurs at a wavelength that satisfies this condition.
  • the wavelength ⁇ when light including the wavelength ⁇ is incident from the one end 20a side, the wavelength ⁇
  • the semiconductor optical reflector 20 has a peak reflectance at the wavelength ⁇ , as shown in FIG.
  • the refractive index of the guide layer 24 is regulated by a predetermined interval ⁇ 3 of the third current block group 30C of the plurality of current regulating members 31. And get higher
  • ⁇ 2 ⁇ A 3 (where ⁇ is the equivalent refractive index of the waveguide)
  • Reflection occurs at a wavelength that satisfies this condition.
  • the wavelength ⁇ when light including the wavelength ⁇ is incident from the one end 20a side, the wavelength ⁇
  • the semiconductor optical reflector 20 has a peak reflectance at the wavelength ⁇ as shown in FIG.
  • the reflection characteristic of the semiconductor optical reflector 20 can be switched to one of the three reflection characteristics Fl, F2, and F3 as described above.
  • a current is injected between an arbitrary plurality (two in this case) of the individual electrodes 41A, 41B, and 41C and the common electrode 40, and a plurality of current block groups 30A and 30B are injected.
  • the current regulating action can be simultaneously provided by any two (in this case, two) current regulating members 31 of the plurality of current regulating members 31 composed of 30C, so that a plurality of reflection characteristics Fl, F2, F3 It is possible to have multiple (two in this case) reflection characteristics of any combination of
  • the current is injected! /, NA! /
  • the portion of the guide layer 24 has wavelength selectivity! /, NA! /, So the portion where the current is injected! / Les that do not affect the reflection characteristics.
  • the reflection wavelength can be continuously varied by changing the refractive index by changing the current density and temperature of the guide layer 24 (waveguide).
  • the current density of the guide layer 24 is varied by continuously changing the injection current of the first individual electrode 41A to II force, II ′.
  • the reflected wavelength is continuously changed to the power ⁇ , as shown in FIG. 7 (d).
  • the current density of the waveguide is monotonously decreased by continuously changing the injection current of the second individual electrode 41B from 12 to 12 ′.
  • the reflection wavelength is continuously changed to the power ⁇ .
  • the current density of the guide layer 24 is changed by continuously changing the injection current of the third individual electrode 41C from 13 to I 3.
  • the reflected wavelength is continuously changed to the power ⁇ , as shown in Fig. 7 (d).
  • the reflection wavelength can be continuously and rapidly increased over a wide range up to the power ⁇ .
  • the upper surface side of the epitaxial wafer 21 is the upper surface side of the epitaxial wafer 21
  • a heating element 51 and electrodes 52 and 53 are formed on the insulating layer 50 provided on the side close to the guide layer 24. You may make it.
  • the temperature of the guide layer 24 is changed by changing the electric power Ph applied to the heating element 51 via the electrodes 52 and 53.
  • the reflection wavelength can be varied.
  • the semiconductor optical reflector 20 is maintained by maintaining the temperature of the semiconductor optical reflector 20 including the guide layer 24 at a temperature considerably higher than normal temperature (for example, 50 ° C.) by the heat generation of the heating element 51. It is also possible to suppress fluctuations in the reflected wavelength due to changes in the ambient temperature.
  • the interval (pitch) ⁇ between the plurality of current regulating members 31 arranged along the guide layer 24 having a constant width can be monotonously increased or decreased. ) It is made to change in the form.
  • the interval between the plurality of current regulating members 31 is set with respect to the guide layer 24 having a constant width W over the entire length of the element.
  • ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 (however, it may be 8 1 ⁇ 8 2 ⁇ 8 3 or 8 1> 8 2> 8 3), and it is changed stepwise (in this example, 3 steps), and the areas with different intervals
  • the reflected wavelength can be changed in at least three stages.
  • the reflection wavelength can also be changed by changing the waveguide width, that is, the width W of the guide layer 24.
  • the interval ⁇ is made constant between the plurality of current regulating members 31 made up of the current block groups 30A, 30B, and 30C, and the width of the guide layer 24 is made to correspond to each of the current block groups 30A, 30B, and 30C.
  • Wa. Wb. Wc (however, Wa> Wb> Wc or Wa ⁇ Wb ⁇ Wc) can be changed stepwise (in this example, 3 steps) so that current can be injected into each region of different width.
  • the reflection wavelength can be stepped and continuously swept as described above.
  • At least one of the interval between the plurality of current regulating members 31 or the width of the guide layer 24 is monotonous over the entire length of the element as a light reflector. It is formed so as to change, and the interval between the plurality of current regulating members 31
  • the first and second electrodes 40 and 41 are formed so that current can be selectively injected into each region where the width of the guide layer 24 is different. We will use the power S.
  • the semiconductor optical reflector 20 having the above-described configuration can be used for various optical devices other than the semiconductor lasers of the second and later embodiments described later.
  • the semiconductor optical reflector 20 can continuously vary the reflection wavelength over a wide range. Can be used as the spectrum of an optical spectrum analyzer.
  • broadband light is incident on one end side of the semiconductor light reflector 20, and the light reflected on the one end side is taken out by another optical path, so that it can be used as a variable wavelength light source.
  • the p-type cladding layer 2 In the semiconductor optical reflector 20 according to the first embodiment shown in FIG. 1A, the p-type cladding layer 2
  • a plurality of current regulating members 31 made of n-type semiconductor material or high resistance material are arranged inside 2.
  • the first plurality of current regulating members 31 made of n-type semiconductor material or high resistance material are arranged inside the p-type cladding layer 22 and the n-type substrate 23 is positioned above the n-type substrate 23.
  • the n-type clad layer 23a made of, for example, n-type indium gallium arsenic 'phosphorus (n—InGaAsP) is also applied to the second portion of the p-type semiconductor material or the high resistance material near the guide layer 24.
  • a plurality of current regulating members 31 may be arranged, and the current block groups 30A, 30B, 30C as described above may be formed on each of the first and second plurality of current regulating members 31.
  • the first and second current regulating members 31 formed on the clad layers 22 and 23a correspond to the current block groups 30A, 30B, and 30C, respectively, with predetermined intervals ⁇ 1, ⁇
  • the pitches may be arranged so as to have 2 and ⁇ 3.
  • a layer having a refractive index intermediate to that of the cladding layer may be formed in the vicinity of the guide layer 24, and a plurality of current regulating members 31 may be formed therein.
  • the plurality of current regulating members 31 are formed in at least one of the ⁇ -type cladding layer 22 and the ⁇ -type cladding layer 23a! /.
  • FIGS. 10 and 11 a semiconductor laser 60 according to the second embodiment of the present invention is connected. And explain.
  • FIG. 10 shows a case where the semiconductor optical reflector 20 having the configuration according to the first embodiment is used as an optical reflector of the semiconductor laser 60 that is easily structurally integrated.
  • the basic configuration of this semiconductor laser 60 is shown in FIG. 10 and FIG. 1A together.
  • the active layer 61 for stimulated emission of light is provided between the p-type cladding layer 22 and the n-type cladding layer 23a.
  • a semiconductor light reflector 20 that reflects light with wavelength selectivity is provided on at least one end side of the active layer 61.
  • the semiconductor light reflector In the semiconductor laser that selectively oscillates the light having the wavelength reflected by the resonator 20, the semiconductor optical reflector 20 includes the n-type substrate 23 and a part of the n-type substrate 23 itself or the n-type substrate 23.
  • the formed guide layer 24 for guiding light, and the n-type substrate 23 The first and second electrodes 40, 41 formed on the bottom surface and the top surface of the P-type cladding layer 22, respectively, and regularly in the vicinity of the guide layer 24 along the optical waveguide direction of the guide layer 24 A plurality of current regulating members 31 arranged, the plurality of current regulating members 31 exhibiting a refractive index substantially equal to the surrounding material, and an electric current between the first and second electrodes 40, 41.
  • a regular current density distribution is provided in the guide layer 24 along the optical waveguide direction of the guide layer 24, and in the guide layer 24 based on the regular current density distribution.
  • the guide layer 24 has a regular refractive index distribution along the optical waveguide direction of the guide layer 24, so that the guide layer 24 has the regular refractive index of the incident light. It is characterized by reflecting light having a wavelength determined by the distribution of the rate.
  • this semiconductor laser 60 includes a p-type cladding layer 22 and an n-type substrate (including a cladding layer) 23 of the semiconductor optical reflector 20 configured as described above and a common one.
  • An electrode 40 is formed extending toward the end side.
  • an active layer 61 having a band gap for emitting light between the extended p-type cladding layer 22 and the n-type substrate 23, and a layer formed continuously with the guide layer 24 are used.
  • the phase adjustment region 62 is formed, the excitation electrode 71 is provided on the upper surface side of the active layer 61, and the phase adjustment electrode 72 is provided on the upper surface side of the phase adjustment region 62.
  • the phase adjustment region 62 and the phase adjustment electrode 72 are provided in the current block groups 30A, 30B,
  • phase adjustment region 62 and the phase adjustment electrode 72 are formed of the guide layer 2 as in this example.
  • phase adjustment region 62 and the phase adjustment electrode 72 can be omitted.
  • this semiconductor laser 60 when a predetermined current Id is injected between the excitation electrode 71 and the common electrode 40, light is emitted from the active layer 61, and a part of the light enters the guide layer 24.
  • the reflection wavelength of the guide layer 24 corresponding to the first to third current block groups 30A, 3OB, and 30C forming the plurality of current regulating members 31 is within the band of the emitted light.
  • a predetermined current II is injected from the first individual electrode 41A formed corresponding to the first current block group 30A
  • the guide layer 2 4 is passed from the active layer 61 through the phase adjustment layer 62.
  • the light of the wavelength is caused by the current modulation action of the current block group 30A.
  • phase adjustment current Iaj is injected.
  • each of the individual electrodes 41A, 41B, 41C is performed as shown in (a), (b), (c) of FIG. , (d) emits light that continuously sweeps the wavelength to ⁇ force ⁇ .
  • variable control of the phase adjustment current Iaj is also required.
  • the semiconductor laser 60 configured in this manner has a simple structure because it uses the semiconductor optical reflector 20 according to the first embodiment of the present invention that can reflect a plurality of wavelengths and has high wavelength selectivity. In addition, it is possible to emit extremely high quality light with a high purity of the spectrum of the emitted light.
  • each of the configurations and modifications of the semiconductor optical reflector 20 as the semiconductor optical device shown in FIGS. 1B and 2 to 10 can be applied to 60.
  • a lower optical confinement layer 101 made of InGaAsP (hereinafter referred to as a lower SCH ⁇ Separated Confinement Heterostructure> layer 101), InGaAsP
  • An active layer 102 made of InGaAsP and an upper optical confinement layer 103 made of InGaAsP (hereinafter referred to as the upper SCH layer 103) are grown by metal organic vapor phase epitaxy (hereinafter referred to simply as “grow”).
  • the SCH layers 101 and 103 and the active layer 102 generally have a multilayer internal structure.
  • a widely known structure such as a graded index SCH structure or a multi-quantum well active layer structure can be adopted as the multilayer internal structure, and the SCH layer is not essential.
  • the quantum well layer may include InGaAs, not just InGaAsP, or may include a layer containing A1.
  • the composition of each layer can be appropriately designed in accordance with the target oscillation wavelength band.
  • resist (Hereinafter referred to simply as “resist”), and the resist remains only in the active area.
  • the photolithographic process is performed.
  • the exposed SiO is removed using a dry etching method such as reactive ion etching or a wet etching method such as hydrofluoric acid, and the remaining SiO film 104 is subsequently removed.
  • a dry etching method such as reactive ion etching or a wet etching method such as hydrofluoric acid
  • the upper SCH layer 101, the active layer 102, and the lower SCH layer 103 are partially removed using a dry etching method or a wet etching method such as sulfuric acid as an etching mask.
  • FIG. 11B shows a state where even the residual resist has been removed.
  • FIG. 11C shows an exposed InP substrate using the SiO film 104 as a growth inhibition mask.
  • a guide layer 105 made of InGaAsP is grown on this layer, and the SiO film 104 is removed by hydrofluoric acid.
  • the InGaAsP composition of the guide layer 105 has a larger band gap energy than the composition of the active layer 102.
  • the InGaAs of the guide layer 105 in the case of a semiconductor laser with a wavelength of 1.55 m, the InGaAs of the guide layer 105
  • composition of P is set in the range of 1.2 to 1.45 m.
  • a p-type InP spacer layer 106 and an n-type InP current blocking layer 107 are grown on the entire surface.
  • the spacer layer 106 is integrated with the cladding layer and becomes a part thereof when the cladding layer is grown later.
  • a diffraction grating resist 108 is formed in a portion that becomes a DBR region (current block group) by an electron beam drawing method or an interference exposure method.
  • wet etching is performed by an etchant using saturated bromine water or the like, and the current regulating member 31 composed of a plurality of current block groups is etched in a diffraction grating shape.
  • FIG. 11 (f) depicts a state in which the resist is removed after etching.
  • a p-type InP cladding layer 106 ' is grown so as to cover these entire surfaces. Since the spacer layer 106 and the clad layer 106 ′ have the same composition, they are also drawn integrally in FIG. 11 (f).
  • An n-type electrode 115 is formed on the polished surface.
  • FIGS. 11 (h) and 11 (i) show a side sectional view and a front view of the semiconductor laser structure formed on the epitaxial wafer 21 as described above by the process as described above.
  • the end face of the semiconductor laser is formed by cleavage, and coating with a dielectric multilayer film is performed as necessary.
  • the interval (pitch) ⁇ between the plurality of current regulating members 31 arranged along the guide layer 24 having a constant width is monotonously adjusted.
  • the structure can be changed (increase or decrease) (changes continuously depending on the location), that is, a chapter grating structure.
  • a plurality of current regulating members 31 are sandwiched between the common electrodes 40, and a plurality of current regulating members 31 can be injected independently into regions having different intervals.
  • ⁇ solid IJ electrode 41, 41, 41, ..., 41, 41 In the case of Fig. 8, each current filter, lock 30A, 3
  • the individual electrodes 41A, 41B, 41C) corresponding to OB, 30C are arranged at regular intervals (the phase control unit is omitted! /).
  • the wavelength is slightly broader, so that wavelength sweeping can be performed while maintaining wavelength continuity.
  • the interval ⁇ between the plurality of current regulating members 31 is constant, and the guide layer By gradually increasing the width of 24, it is possible to reduce or increase the width of the 24), creating an effective chief grating.
  • the same effect as the above-mentioned probe grating can be obtained by making the guide layer 24 having a constant width into a curved waveguide structure.
  • the width of the guide layer 24 can be gradually increased or decreased) and the guide layer 24 is bent to form a waveguide structure. If both are performed at the same time, a semiconductor laser 60 that can obtain a larger sweep width can be realized.
  • the element end face 60 with respect to the guide layer 24.
  • the element end face 60 By making a oblique, it is possible to suppress the end face reflectance with respect to unnecessary light and obtain a better spectrum tram.
  • a semiconductor laser 60 according to the fifth embodiment shown in FIG. 14 has a sampled grating structure as a DBR region 85 on the rear side of the active layer 61, similarly to the laser resonator described in Patent Document 1 described above. (A structure in which a plurality of lattice parts 86 are arranged with a predetermined interval and reflects at a plurality of wavelengths determined by the interval of the lattice parts 86 and the groove interval) and the current Ik is injected into this DBR region 85 An electrode 88 is provided for! /
  • This structure is effective when the wavelength selectivity is insufficient only by the current modulation action of the plurality of current regulating members 31 on the front side, and the current block groups 30A and 30B on the front side (2 in this example)
  • a semiconductor laser 60 with selectivity can be realized.
  • an AR coating 80 is provided on the element end face 60a on the guide layer 24 side to serve as an emission end face.
  • the semiconductor laser 60 of each of the above embodiments can be used in the transmission unit 91 of the optical transbonder 90 shown in FIG.
  • optical transbonder 90 according to a sixth embodiment of the present invention in which the semiconductor laser 60 of each of the above embodiments is used for the transmitter 91 will be described.
  • the basic configuration of the optical transponder 90 is described with reference to FIG. 15 in combination with FIG. 1A and FIG. 10, and is a transmission that modulates the output light of the wavelength tunable semiconductor laser 60 with an electric signal and outputs it.
  • an optical transponder 90 having a unit 91 and a receiving unit 95 that converts incident light into an electrical signal and outputs the same, an active layer 61 for stimulated emission of light by the semiconductor laser 60 of the transmitting unit 91 is p Formed between the n-type clad layer 22 and the n-type clad layer 23.
  • At least one end is provided with a semiconductor optical reflector 20 that reflects light with wavelength selectivity, and of the light stimulated and emitted by the active layer 61, the wavelength reflected by the semiconductor optical reflector 20
  • a semiconductor laser 60 that selectively oscillates the light of the semiconductor laser 60.
  • the semiconductor optical reflector 20 of the semiconductor laser 60 includes an n-type substrate 23 and a part of the n-type substrate 23 itself or the n-type substrate 23.
  • the n-type cladding layer 23a formed above, the P-type cladding layer 22 formed above the n-type substrate 23, the p-type cladding layer 22 and the n-type cladding layer 23a A guide layer 24 for guiding light, formed between them, and first and second electrodes 4 formed on the bottom surface of the n-type substrate 23 and the top surface of the p-type cladding layer 22, respectively. 0, 41 and regularly arranged in the vicinity of the guide layer 24 along the optical waveguide direction of the guide layer 24
  • a plurality of current regulating members 31, and the plurality of current regulating members 31 exhibit a refractive index substantially equal to that of the surrounding material, and current is injected between the first and second electrodes 40 and 41.
  • a regular current density distribution is provided in the guide layer 24 along the optical waveguide direction of the guide layer 24, and the guide layer 24 is guided in the guide layer 24 based on the regular current density distribution.
  • the guide layer 24 generates a regular refractive index distribution along the optical waveguide direction of the light guide 24, so that the guide layer 24 has the regular refractive index distribution of the incident light. It is characterized by reflecting light of a determined wavelength.
  • the optical transponder 90 includes a transmitter 91 and a receiver 95 as shown in FIG.
  • the transmission unit 91 of the optical transponder 90 multiplexes the electrical signals of a plurality of channels by the multiplexer 92 and inputs the multiplexed signals to the optical modulator 94 via the amplifier 93.
  • the optical modulator 94 modulates the intensity of the output light of the wavelength tunable semiconductor laser 60 with the multiplexed electric signal and outputs the modulated light to an external optical network or the like.
  • the semiconductor laser 60 of the second to fifth embodiments described above is used as the semiconductor laser 60
  • the semiconductor optical device according to the first embodiment described above as the semiconductor optical reflector 20 of the semiconductor laser 60 is used.
  • a semiconductor reflector 20 is used.
  • the emission light wavelength of the semiconductor laser 60 is variably controlled by a control unit (not shown).
  • the receiving unit 95 of the optical transponder 90 is incident from an external optical network or the like.
  • the multiplexed optical signal is converted into an electrical signal by the light receiver 96, input to the demultiplexer 98 via the amplifier 97, and separated into a plurality of channels of electrical signals for output.
  • the optical transponder 90 having such a configuration can easily be applied to an optical network that transmits and receives multi-wavelength optical signals by variably controlling the emission wavelength of the semiconductor laser 60 having high wavelength selectivity as described above. It can correspond to.
  • the semiconductor laser 60 used in the transmitter 91 of the optical transbonder 90 according to the sixth embodiment is shown in FIGS. 1B, 2 to 9, and FIG.
  • the respective configurations and modifications of the semiconductor optical reflector as the semiconductor optical element shown in 11 to 14 and the semiconductor laser 60 using the semiconductor optical reflector can be applied.
  • the plurality of current regulating members 31 are regularly arranged in the vicinity of the guide layer 24 along the optical waveguide direction of the guide layer 24.
  • Each current block group to be formed 30A, 30B, 30C force As shown in Fig.1A, Fig.1B, Fig.2, Fig.10, given intervals ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 (where 8 ⁇ 1 3 or 8> 1> 8> 2> 8)), as shown in Fig. 9 and Fig. 13 (b), the fixed intervals ⁇ , ⁇ 8 and 12, as shown in Fig. 8 and Fig. 12, the pitch of the interval (which can be increased or decreased monotonously) (the interval can vary continuously depending on the location) It means that it is substantially regularly arranged, including the case where it is regularly arranged with ⁇ ! /.
  • the semiconductor optical reflector having wavelength selectivity with respect to the reflected wave, only light of the target wavelength is reflected with high wavelength selectivity from the non-reflection state. It is possible to provide a semiconductor optical reflector as a semiconductor optical device that employs a technique for enabling transition to a state, a semiconductor laser using the semiconductor optical reflector, and an optical transbonder using the semiconductor laser.

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Description

明 細 書
半導体光素子及び該半導体光素子を用いる半導体レーザ及び該半導 体レーザを用レ、る光トランスボンダ
技術分野
[0001] 本発明は、反射波に対する波長選択性を有する半導体光素子において、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素子及び該半導体光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ボンダに関する。
背景技術
[0002] 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 路構造によって導波し、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。
[0003] 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レ、な!/、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。
[0004] そして、可変波長型として、分布ブラッグ反射器（DBR : Distributed Bragg Ref lector)型の半導体レーザが知られて!/、る。
[0005] 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。
[0006] 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)力、らなる p 型クラッド層 11と、 n型インジウム 'リン (n— InP)力もなる 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 (InG aAsP)により所定幅で連続するように形成されて!/、る。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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 DB
R領域に入射する。
[0011] 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で決まる波長え の光成分を活性層 13側に反射し、他の波長成分のほと
B
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）。
[0012] したがって、素子端面 10aとガイド層 14との間で波長え の光が選択的に増幅され
B
て、その一部が端面 10aから出射される。
[0013] ここで、波長え は、素子内部の導波路の等価屈折率を nとすると、
B
λ = 2η Α
Β
で表されることが知られている。
[0014] また、等価屈折率 η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。
[0015] 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; L4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、発振波長え を可変すること
B
ができる。
[0016] 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。
[0017] 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 ァ側の 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。
特許文献 1 : PCT国際公開く WO 03/012936 A2 >
[0018] (JP公表特許公報く特表 2004— 537863〉に対応）
発明の開示
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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つてしまうという問題がある。
[0022] 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つ 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素子及び該半導体光 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ボンダを提供す ることである。
[0023] 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!/、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!/、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)の光導波方向に沿つ 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つており、
それによつて、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半導体光素子（20)が提 供される。
[0024] 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素子（20)が 提供される。
[0025] 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素子（20)が提供される。
[0026] 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素子（ 20)が提供される。
[0027] 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 従う半導体光素子（20)が提供される。 [0028] 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（Λ 1、 Λ 2、 Λ 3)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 Λ 1を有する第 1の電 流ブロック群（30Α)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 = 2n A l (但し、 nは導波路の等価屈
Bl 1 1
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 1の反射特性 (F1)を示し、
B1
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 Λ 2を有する第 2の電 流ブロック群（30Β)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 = 2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈
Β2 2 2
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 2の反射特性 (F2)を示し、
Β2
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 Λ 3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 (41 C)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え = 2η Α (但し、 nは導波路の等価屈
B3 3 3 3
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 3の反射特性 (F3)を示し、
Β3
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素子（20)が提供される。
[0029] 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（2 4)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 、 41 、 41 、 · · ·、 41 、 41 )として形成されていることを特 ί毁とする第；!の
1 2 3 Ν- 1 Ν
態様に従う半導体光素子（20)が提供される。
[0030] 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 半導体光素子（20)が提供される。
[0031] 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 ½ 1)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!/、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!/、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)の光導波方向に沿つ 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つており、
それによつて、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半導体レーザ（60)が提 供される。
[0032] 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。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 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（Λ 1、 Λ 2、 Λ 3)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 Λ 1を有する第 1の電 流ブロック群（30Α)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 = 2n A l (但し、 nは導波路の等価屈
Bl 1 1
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 1の反射特性 (F1)を示し、
B1
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 Λ 2を有する第 2の電 流ブロック群（30Β)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 = 2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈
Β2 2 2
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 2の反射特性 (F2)を示し、
Β2
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 Λ 3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 (41 C)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え = 2n A (但し、 nは導波路の等価屈
B3 3 3 3
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 3の反射特性 (F3)を示し、
Β3
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。
[0037] 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 、 41 、 41 、 · · ·、 41 、41 )として形成されていることを特 ί毁とする第 9の
1 2 3 Ν- 1 Ν
態様に従う半導体レーザ (60)が提供される。
[0038] 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。
[0039] 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) 力 ¾型クラッド層（22)と η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!/、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!/、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)の光導波方向に沿つ 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つており、
それによつて、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ボンダ（90)が 提供される。
[0040] 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（6 0)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!/、ること を特徴とする第 17の態様に従う光トランスボンダ（90)が提供される。
[0041] 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（6 0)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 従う光トランスボンダ（90)が提供される。
[0042] 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（6 0)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 力、らなることを特徴する第 17の態様に従う光トランスボンダ（90)が提供される。 [0043] 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（6 0)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, 41 C)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ボンダ （90) が提供される。
[0044] 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（6 0)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 (41 A, 41B, 41C)毎に対応付けられたそれぞれ所定の間隔（Λ 1、 Λ 2、 Λ 3)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 Λ 1を有する第 1の電流ブ ロック群（30Α)に対応する第 1の個別電極 (41 Α)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 = 2n A l (但し、 nは導波路の等価屈折率
Bl 1 1
である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 1の反射特性 (F1)を示し、
B1
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 Λ 2を有する第 2の電 流ブロック群（30Β)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 = 2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈
Β2 2 2
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 2の反射特性 (F2)を示し、
Β2
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 Λ 3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 (41 C)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え = 2η Α (但し、 nは導波路の等価屈
B3 3 3 3
折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 3の反射特性 (F3)を示し、
Β3
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ボンダ（90)が提供される。
[0045] 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（6 0)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 、41 、41 、 · · ·、 41 、41 )として形成されていることを特 ί毁とする形成さ
1 2 3 Ν- 1 Ν
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ボンダ（90)が提供される。
[0046] 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（6 0)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ボンダ （9 0)が提供される。
[0047] 以上のように構成される本発明の半導体光素子は、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、それによつて、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。
[0048] また、本発明の半導体光素子において、複数の電流規制部材を、 ρ型クラッド層と η 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、 ρη接合部を生じさせて電 流を流れに《する電流規制作用を持たせることができる。
[0049] また、本発明の半導体光素子において、複数の電流規制部材を、 ρη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。
[0050] また、本発明の半導体光素子において、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 Λ 1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 = 2n A l (但し、 nは導波路の等価屈折率
Bl 1 1
である）を満たす波長え で反射率がピークとなる第 1の反射特性 (F1)を示し、前記
B1
複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 2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 = 2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈折率である）を満たす波長 λ で
Β2 2 2 Β2 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 Λ 3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 = 2η Α (但し、
B3 3 3 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波長 λ で反射率がピークとなる第 3の
3 Β3
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。
[0051] また、本発明の半導体光素子において、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。
[0052] また、上記半導体光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ボンダでは、簡単な構造で、スぺク 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。
図面の簡単な説明
[0053] [図 1A]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]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]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]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。
園 4]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]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。
園 6]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]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。 園 8]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。
園 9]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。
園 10]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]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。
園 12]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。
園 13]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。
園 14]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。
園 15]図 15は、本発明の第 6実施形態による光トランスボンダ（90)の構成を説明す るために示すブロック図である。
園 16]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。 発明を実施するための最良の形態
[0054] 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ボンダ 90について説明する。
[0055] (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。
[0056] 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 2 3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 2 3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つており、それによつて、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。
[0057] 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) 力もなる p型クラッド層 22と、 n型インジウム 'リン (n— InP)力もなる 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 するェピタキシャルウェハ 21に形成されて!/、る。
[0058] 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。
[0059] 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。
[0060] 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 ゥム ·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。
[0061] また、ェピタキシャルウェハ 21の両端面 21a、 21bの反射率はいずれも低いものと する。
[0062] 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!/、る。
[0063] 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 Λ 1、 Λ 2、 Λ 3を有して規則的に配置されている。
[0064] なお、ここでは、複数の電流規制部材 31は、所定の間隔 Λ 1で並ぶ部分を第 1の 電流ブロック群 30Α、所定の間隔 Λ 2で並ぶ部分を第 2の電流ブロック群 30Β、所定 の間隔 Λ 3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 30Α 、 30B、 30C(こより形成されて!/、る。
[0065] 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!/、。
[0066] 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。
[0067] 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。
[0068] そして、ェピタキシャルウェハ 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。 [0069] また、ェピタキシャルウェハ 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
[0070] また、ェピタキシャルウェハ 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。
[0071] 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。
[0072] 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。
[0073] 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 II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へ向力、ぅ電 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。
[0074] 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 Λ 1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、プラズマ効果によつ 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。
[0075] 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 Λ 1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 = 2n A l (但し、 nは導波路の等価屈折率である。 )
Bl 1 1
を満たす波長え で反射が起こる。 [0076] つまり、この半導体光反射器 20の電極 40、 41A間に所定電流 II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 の光を選択的に反射する
B1
状態になり、例えば、一端 20a側から波長 λ を含む光が入射されたとき、波長 λ
Bl 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。
[0077] このとき、半導体光反射器 20は、図 6に示すように、波長 λ で反射率がピークとな
B1
る第 1の反射特性 F1を持つことになる。
[0078] また、電極 40、 41B間に所定電流 12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 30Βの所定の間隔 Λ 2で規則的に高く なり、
λ = 2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈折率である。 )
を満たす波長え で反射が起こる。
Β2
[0079] このため、例えば、一端 20a側から波長 λ を含む光が入射されたとき、波長 λ
Β2 Β2 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。
[0080] このとき、半導体光反射器 20は、図 6に示すように、波長 λ で反射率がピークとな
Β2
る第 2の反射特性 F2を持つことになる。
[0081] また、電極 40、 41Cの間に所定電流 13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 Λ 3で規則的に 高くなり、
λ = 2η A 3 (但し、 ηは導波路の等価屈折率である。 )
を満たす波長え で反射が起こる。
Β3
[0082] このため、例えば、一端 20a側から波長 λ を含む光が入射されたとき、波長 λ
Β3 Β3 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。
[0083] このとき、半導体光反射器 20は、図 6に示すように、波長 λ で反射率がピークとな
Β3
る第 2の反射特性 F3を持つことになる。
[0084] 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 Fl、 F2、 F3のいずれかに切り換えることができる。
[0085] 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 Fl、 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。
[0086] なお、電流が注入されて!/、な!/、部分のガイド層 24は波長選択性を有して!/、な!/、の で、電流が注入されて!/、る部分の反射特性に影響を与えなレ、。
[0087] 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。
[0088] 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 II力、ら II' 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、反射波長をえ 力 λ まで連続的に変化させる。
Bl l B12
[0089] 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 12から 12' 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、反射波長をえ 力 λ まで連続的に変化させる。
B12 B13
[0090] 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 13から I 3 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、反射波長をえ 力 λ まで連続的に変化させる。
B13 B14
[0091] 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。
[0092] 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、反射波長をえ 力 λ までの広い範囲で連続的に且つ高速
Bl l B14
に掃引することができる。
[0093] また、図 8に示す半導体光反射器 20のように、ェピタキシャルウェハ 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。
[0094] 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。
[0095] 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°C)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。
[0096] 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） Λχを単調に増加ほたは減少でも可)す る形態で変化させるようにしている。
[0097] 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。
[0098] 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 Λ 1、 Λ 2、 Λ 3 (但し、八1 <八2<八3または八1〉八2〉八3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レ、る。
[0099] 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つても反射波長を変化させることができる。
[0100] 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。
[0101] 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 うこと力 Sでさる。
[0102] 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。
[0103] 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 として使用すること力できる。
[0104] 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。
[0105] 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 2
2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
[0106] 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。
[0107] 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 Λ 1、 Α 2 、 Λ 3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。
[0108] 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。
[0109] なお、複数の電流規制部材 31は、 ρ型クラッド層 22と η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!/、ればよレ、。
[0110] (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。
[0111] 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。
[0112] 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 せしめるようになつており、それによつて、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。
[0113] 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がー端側に延長して形成されている。
[0114] 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。 [0115] 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。
[0116] 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 2
4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。
[0117] 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。
[0118] 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。
[0119] 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, 3 OB, 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 II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 2 4に入射された光のうち、波長え の光が電流ブロック群 30Aの電流変調作用により
B1
選択的に反射されることになる。
[0120] これにより、その波長え の光が素子端面 60aと第 1の電流ブロック群 30Aの近傍
B1
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 力 出射される。
[0121] ここで、位相調整用電極 72には、反射波長 λ の光が、最も高い効率で出射され
B1
るような位相調整電流 Iajが注入される。
[0122] 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 12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 作用により波長え の光が出射される。
B2
[0123] 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 13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 により波長え の光が出射されることになる。
B3
[0124] 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 力 λ まで連続的に掃引する光を出射す
Bl l B14
ること力 sでさる。
[0125] 但し、この場合、位相調整電流 Iajの可変制御も必要となる。
[0126] 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。
[0127] 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。
[0128] 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。
[0129] 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 Heterostructur e〉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)。
[0130] 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。
[0131] 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。
[0132] 量子井戸層には InGaAsPだけでなぐ InGaAsを用いてもよいし、 A1を含む層が 含まれていてもよい。
[0133] 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 [0134] 次いで、上部 SCH層 103の表面に Si〇膜 104を形成した後、全面にフォトレジスト
2
(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イエ程が行われる。
[0135] 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ゥ エツトエッチング法を用いて露出した SiOが除去され、引き続き残った SiO膜 104を
2 2 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エットエッチング 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
[0136] 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。
[0137] 図 11の（c)は、この後、 SiO膜 104を成長阻害マスクとして、露出した InP基板 10
2
0上に InGaAsPからなるガイド層 105が成長され、 SiO膜 104がフッ酸により除去さ
2
れた状態を示している。
[0138] 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ェ ネルギーを大きくしている。
[0139] 例えば、波長 1. 55 mの半導体レーザの場合であれば、ガイド層 105の InGaAs
Pの組成は、 1. 2〜； 1. 45 mの範囲に設定する。
[0140] 続いて、図 11の（d)に示しているように、全面に p型 InPスぺーサ層 106と、 n型 InP の電流ブロック層 107とが成長される。
[0141] なお、スぺーサ層 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。
[0142] 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つ 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!/、る。
[0143] そして、飽和臭素水等を用いたエツチャントによってウエ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。
[0144] 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 （ に 示すようにスぺーサ層 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。
[0145] 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。
[0146] 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。 [0147] 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。
[0148] 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 H eterostructure〉層 110、 111で埋め込み、全体の上面に p型 InP上部クラッド層 1 12、 型11 0&八3コンタクト層113が成長されて、結晶成長工程を完了する。
[0149] 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。
[0150] 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!/、。
[0151] 引き続き、 n型 InP基板 100の底面を研磨によって 100 m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。
[0152] 図 11の（h)、（i)は、以上のような工程により上述したようなェピタキシャルウェハ 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。
[0153] 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。
[0154] 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力 Fe ドープ等による絶縁性 InP (高抵抗材）であってもよ!/、。
[0155] (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。
[0156] 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） Λχが単調に増加 ほたは減少でも可)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 ちチヤープトグレーティング構造を成してレ、る。
[0157] 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 ί固另 IJ電極 41、 41、 41、 · · ·、 41 、41 (図 8の場合には、各電流フ、、ロック 30A、 3
1 2 3 N- 1 N
OB、 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!/、る)。
[0158] これらの各個別電極 41、 41、 41、 · · ·、 41 、41 に流す電流 II、 12、 13、 - - -IN
1 2 3 N- 1 N
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。
[0159] 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、 41、 41、
1 2 3
•••、41 、41 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
N- 1 N
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。
[0160] 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。
[0161] (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。
[0162] 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 隔を単調に増加ほたは減少でも可)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。
[0163] 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 Λχを一定とし、ガイド層 24の幅を徐 々に拡大ほたは縮小でも可）させることにより、実効的なチヤ一ブトグレーティングを 作り出している。
[0164] 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つても、上記と同様のチ ヤーブトグレーティングの効果を得ることができる。
[0165] この場合、図 13の（a) , (b)に示しているように、ガイド層 24の幅を徐々に拡大ほ 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。
[0166] 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 60 a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、より良好なスぺタト ラム特十生を得ることができる。
[0167] (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。
[0168] 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 ドグレーティング構造 (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!/、る。
[0169] 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組にしている力 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
[0170] 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。
[0171] 上記した各実施形態の半導体レーザ 60は、図 15に示す光トランスボンダ 90の送 信部 91に用いることができる。
[0172] (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ボンダ 90について説明する。
[0173] この光トランスボンダ 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 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 23 a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 4 0, 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、それによつて、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。
[0174] 具体的には、本発明の第 6実施形態による光トランスボンダ 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。
[0175] この光トランスボンダ 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。
[0176] 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。
[0177] 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。
[0178] 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
[0179] また、この光トランスボンダ 90の受信部 95は、外部の光ネットワーク等から入射する 多重化された光償号を受光器 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。
[0180] このような檮成の光トランスボンダ 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。
[0181] そして、この第 6実施形態による光トランスボンダ 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。
[0182] なお、本発明で!/、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力 図 1A、図 1B、図 2、図 10に示したように、所定 の間隔 Λ 1、 Λ 2、 Λ 3 (但し、八1 <八2<八3または八1〉八2〉八3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、 Λχ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、 単調に増加ほたは減少でも可)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 Λχ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!/、ることを意味して!/、る。
[0183] 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ボンダを提供することができる。

Claims

請求の範囲
[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!/、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つ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!/、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つており、
それによつて、前記ガイド層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半導体光素子。
[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レ、ることを特徴とする請求項 1に記載の半導体 光素子。
[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 Λ 1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 =2n A l (但し、 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
Bl 1 1
λ で反射率がピークとなる第 1の反射特性を示し、
B1
前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 2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 =2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
Β2 2 2
λ で反射率がピークとなる第 2の反射特性を示し、
Β2
前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 3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 =2η Α (但し、 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
B3 3 3 3
λ で反射率がピークとなる第 3の反射特性を示し、
Β3
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!/、る ことを特徴とする請求項 1に記載の半導体光素子。
[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に記載の半導体光素子。
[9] 光を誘導放出するための活性層が ρ型クラッド層と η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!/、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つ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!/、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つており、
それによつて、前記ガイド層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!/、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 Λ 1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 =2n A l (但し、 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
Bl 1 1
λ で反射率がピークとなる第 1の反射特性を示し、
B1
前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 2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 =2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
Β2 2 2
λ で反射率がピークとなる第 2の反射特性を示し、
Β2
前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 3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 ッグ反射の条件え =2η Α (但し、 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波
B3 3 3 3
長 λ で反射率がピークとなる第 3の反射特性を示し、
Β3
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!/、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ボンダにおいて、 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 ρ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 一ザであって、
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!/、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!/、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つており、
それによつて、前記ガイド層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ボンダ。
[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ボンダ。
[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 光トランスボンダ。
[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ボンダ。
[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!/、 ることを特徴とする請求項 17に記載の光トランスボンダ。
[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 Λ 1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 =2n A l (但し、 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
Bl 1 1
λ で反射率がピークとなる第 1の反射特性を示し、
B1
前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 2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 =2η Α 2 (但し、 ηは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
Β2 2 2
λ で反射率がピークとなる第 2の反射特性を示し、
Β2
前記複数の電流規制部材のうち前記所定の間隔として Λ 3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 =2η Α (但し、 nは導波路の等価屈折率である）を満たす波長
B3 3 3 3
λ で反射率がピークとなる第 3の反射特性を示し、
Β3
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ボンダ。
[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!/、る ことを特徴とする請求項 17に記載の光トランスボンダ。
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ボンダ。
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