JPWO2005060058A1 - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
1×1−MMI導波路領域111と、この1×1−MMI導波路111の両端部に接続されたシングルモード導波路領域112、113とから能動導波路が構成された半導体レーザーにおいて、シングルモード導波路領域112に、上記能動導波路を伝播する発振光の単一波長を選択するためのグレーティングを設ける。In a semiconductor laser in which an active waveguide is composed of a 1 × 1-MMI waveguide region 111 and single mode waveguide regions 112 and 113 connected to both ends of the 1 × 1-MMI waveguide 111, a single mode is used. A grating for selecting a single wavelength of the oscillation light propagating through the active waveguide is provided in the waveguide region 112.
Description
本発明は、半導体レーザーに関し、特に動的多モード光干渉型(アクティブMMI)半導体レーザーおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly to a dynamic multimode optical interference (active MMI) semiconductor laser and a method for manufacturing the same.
近年の通信需要の伸びに伴い、高速大容量通信を可能とする光通信技術は、基幹系(大都市間を指す)のみならず、いわゆるメトロ系(都市圏内を指す)やアクセス系(家庭やビル間を指す)といった領域にまで適用されるようになってきた。メトロ/アクセス系では、大量の利用が見込める(例えば「Fiber to the Home(FTTH)」などの光通信技術のアクセス系への浸透に伴う加入者数の伸びが予測される)ことから、低コストで低消費電力の送信光源が要求される。その一方で、高光出力性能の送信光源も求められている。例えば、メトロ系であれば、高光出力性能を実現することで、伝送路途上に中継器を設置する必要が無くなり、システム全体を低コストで構築することが可能となる。 With the recent increase in communication demand, optical communication technology that enables high-speed and large-capacity communication is not limited to backbone systems (pointing between large cities), but also so-called metros (pointing to urban areas) and access systems (homes and homes). It has come to apply to areas such as between buildings). The metro / access system is expected to be used in large quantities (for example, it is expected that the number of subscribers will increase due to the penetration of optical communication technologies such as “Fiber to the Home (FTTH)”). Therefore, a transmission light source with low power consumption is required. On the other hand, a transmission light source with high light output performance is also required. For example, in the case of a metro system, by realizing high optical output performance, it is not necessary to install a repeater in the middle of the transmission path, and the entire system can be constructed at a low cost.
ところで、光ファイバー伝送が行われる光通信において、送信光源に、発振波長に複数の波長を含む半導体レーザー、例えばファブリペロー型半導体レーザー(FP-LD)を用いた場合、光ファイバー中での伝播速度差に起因した波長分散が生じてしまい、高速信号通信ができなくなってしまう。このような光ファイバーの波長分散の影響を回避するために、通常は、送信光源として、単一波長(単一軸モード)での発振が可能な半導体レーザーが用いられる。 By the way, in optical communication in which optical fiber transmission is performed, when a semiconductor laser including a plurality of wavelengths in the oscillation wavelength, such as a Fabry-Perot semiconductor laser (FP-LD), is used as a transmission light source, The resulting chromatic dispersion occurs, and high-speed signal communication becomes impossible. In order to avoid such influence of chromatic dispersion of the optical fiber, a semiconductor laser capable of oscillation at a single wavelength (single axis mode) is usually used as a transmission light source.
単一波長での発振が可能な半導体レーザーとして、分布帰還型半導体レーザー(DFB-LD)が知られている。例えば、非特許文献(Govind P. Agrawal著、"Fiber-Optic Communication Systems, WILEY-INTERSCIENCE社、p. 105等)には、発光層(活性層)の近傍(直下もしくは直上)にグレーティング層を設けたDFB−LDが記載されている。しかし、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性、高光出力性能を有するDFB−LDは、未だ実現されていないのが現状である。 A distributed feedback semiconductor laser (DFB-LD) is known as a semiconductor laser capable of oscillation at a single wavelength. For example, in non-patent literature (Govind P. Agrawal, “Fiber-Optic Communication Systems, WILEY-INTERSCIENCE, p. 105, etc.), a grating layer is provided in the vicinity (directly or directly above) of the light emitting layer (active layer). However, a DFB-LD having low power consumption characteristics and high optical output performance required for a transmission light source in a metro / access system has not yet been realized.
一方、FP−LDではあるが、低消費電力特性、高光出力性能を実現可能な新しい半導体レーザーとして、アクティブMMI型半導体レーザーが、本出願の発明者である浜本らによって提案されている(特開平11−68241号公報参照)。このアクティブMMI型半導体レーザーは、シングルモード光を出力する半導体レーザーであって、活性層を含む能動導波路が、1×1−MMI導波路と、その両端部に接続された1対のシングルモード導波路(基本モードだけが伝播するように設計された単一モード導波路)とからなる。1×1−MMI導波路は、MMI理論に基づき「1×1動作」が行われるように設計されたものである。以下に、MMI理論を簡単に説明する。 On the other hand, although it is FP-LD, an active MMI type semiconductor laser has been proposed by Hamamoto et al., The inventor of the present application, as a new semiconductor laser capable of realizing low power consumption characteristics and high light output performance. 11-68241). This active MMI type semiconductor laser is a semiconductor laser that outputs single mode light, and an active waveguide including an active layer is a 1 × 1-MMI waveguide and a pair of single modes connected to both ends thereof. A waveguide (a single mode waveguide designed to propagate only the fundamental mode). The 1 × 1-MMI waveguide is designed to perform “1 × 1 operation” based on the MMI theory. Hereinafter, the MMI theory will be briefly described.
MMI理論は、1×NもしくはN×Nの分岐・合流受動光導波路を設計する理論として知られている(例えば、「Lucas B. Soldano」著、「ジャーナル・オブ・ライトウェア・テクノロジー」、Vol.13、No.4、第615〜627頁、1995年を参照)。このMMI理論によって導かれるMMI長Lπは以下の式で与えられる。 The MMI theory is known as a theory for designing a 1 × N or N × N branching / merging passive optical waveguide (for example, “Lucas B. Soldano”, “Journal of Lightware Technology”, Vol. .13, No. 4, pp. 615-627, 1995). The MMI length Lπ derived from this MMI theory is given by the following equation.
MMI理論によると、 According to MMI theory,
上記のように能動導波路の一部がMMI導波路で構成されるアクティブMMI型半導体レーザーにおいては、導波路幅を広くする(活性層の面積を大きくする)ことができるので、シングルモード導波路のみで構成される同一素子長の既存の半導体レーザーに比べて、素子抵抗を小さくすることができ、低消費電力特性を実現することができる。このため、もしアクティブMMI型半導体レーザーで、単一波長での安定した発振を得られるような構造を実現することができれば、メトロ/アクセス系の将来の送信光源として有望と考えられる。 In the active MMI type semiconductor laser in which a part of the active waveguide is an MMI waveguide as described above, the waveguide width can be increased (the area of the active layer can be increased). Compared with an existing semiconductor laser having the same element length composed only of the element, the element resistance can be reduced and low power consumption characteristics can be realized. For this reason, if a structure capable of obtaining a stable oscillation at a single wavelength can be realized with an active MMI semiconductor laser, it is considered promising as a future transmission light source of a metro / access system.
MMI導波路を有する半導体レーザーで、単一波長での発振が可能なものとして、例えば、特開2003−46190号公報に記載された半導体レーザーがある。この半導体レーザーは、MMI導波路のみで能動領域(発光領域)を構成するものであって、その能動領域の後方の受動領域にグレーティングが設けられている。また、別の形態として、特開2003−46190号公報には、能動領域の後方に外部グレーティングを設けた構造も記載されている。 As a semiconductor laser having an MMI waveguide and capable of oscillation at a single wavelength, for example, there is a semiconductor laser described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-46190. This semiconductor laser constitutes an active region (light emitting region) only with an MMI waveguide, and a grating is provided in a passive region behind the active region. As another form, Japanese Patent Laying-Open No. 2003-46190 also describes a structure in which an external grating is provided behind the active region.
発明が解決しようとする課題は、上述した従来技術が有している以下の問題点である。 The problems to be solved by the invention are the following problems that the above-described prior art has.
上記非特許文献に記載されたDFB−LDは、単一波長での発振が可能であるが、導波路構造が幅の細いシングルモード導波路で構成されているため、以下のような問題がある。 The DFB-LD described in the above-mentioned non-patent document can oscillate at a single wavelength, but has the following problems because the waveguide structure is composed of a narrow single mode waveguide. .
低消費電力化を行うためには、素子抵抗を小さくして駆動電圧を低減させる必要がある。活性層(発光層)の面積を大きくすることで素子抵抗を小さくすることができるが、導波路構造が幅の細いシングルモード導波路よりなるDFB−LDでは、そのような活性層の面積の増大は困難である。なお、素子長を長くすることで素子抵抗を小さくすることができるが、素子長の増大は、素子収量(生産量)の低下を招くため、コストが増大することになる。このように、DFB−LDでは、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性、高光出力性能を達成することができない、という問題がある。 In order to reduce the power consumption, it is necessary to reduce the driving resistance by reducing the element resistance. Although the element resistance can be reduced by increasing the area of the active layer (light emitting layer), in the DFB-LD in which the waveguide structure is a narrow single-mode waveguide, the area of such an active layer is increased. It is difficult. Although the element resistance can be reduced by increasing the element length, an increase in the element length causes a decrease in element yield (production amount), which increases the cost. As described above, the DFB-LD has a problem that it cannot achieve low power consumption characteristics and high light output performance required for a transmission light source of a metro / access system.
特開平11−68241号公報に記載のアクティブMMI型半導体レーザーにおいては、活性層の面積を大きくすることができるため、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性、高光出力性能を達成することが可能であるが、単一波長での安定した発振を得られない、という問題がある。 In the active MMI type semiconductor laser described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-68241, since the active layer area can be increased, the low power consumption characteristic and high light output performance required for a metro / access transmission light source are achieved. Although it can be achieved, there is a problem that stable oscillation at a single wavelength cannot be obtained.
なお、アクティブMMI型半導体レーザーにおいて、単一波長発振を行うために、DFB−LDのように活性層近傍にグレーティングを設けることが考えられる。しかし、主発光領域がMMI導波路よりなる構造では、MMI導波路中に異なる複数の伝播モードが存在するため、単純に活性層近傍にグレーティングを設けても、安定した単一波長発振を実現することは困難である。 In an active MMI type semiconductor laser, it is conceivable to provide a grating in the vicinity of the active layer like DFB-LD in order to perform single wavelength oscillation. However, in a structure in which the main light emitting region is composed of an MMI waveguide, there are a plurality of different propagation modes in the MMI waveguide, so that stable single wavelength oscillation is realized even if a grating is simply provided near the active layer. It is difficult.
特開2003−46190号公報に記載の半導体レーザーにおいては、MMI導波路に接続した受動導波路領域にグレーティングを設けるため、発光のための能動領域に加え、新たに受動領域を集積する必要がある。このため、受動領域での光損失が避けられず、大出力化に適した構造とは言えなかった。加えて、受動領域と能動領域とを同一素子内に作る必要があるため、低コスト化の面でも不利なものとなる。外部グレーティングを設ける構造においても、同様な問題を有する。 In the semiconductor laser described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-46190, since a grating is provided in a passive waveguide region connected to an MMI waveguide, it is necessary to newly integrate a passive region in addition to an active region for light emission. . For this reason, optical loss in the passive region is inevitable, and it cannot be said that the structure is suitable for high output. In addition, the passive region and the active region must be formed in the same element, which is disadvantageous in terms of cost reduction. A structure having an external grating has the same problem.
本発明の目的は、上記各問題を解決し、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性、高光出力性能を得られ、かつ、安定した単一波長発振を行うことのできる半導体レーザーを提供することにある。 An object of the present invention is a semiconductor that can solve the above-described problems, obtain low power consumption characteristics and high light output performance required for a transmission light source of a metro / access system, and perform stable single wavelength oscillation. To provide a laser.
本発明の別の目的は、そのような半導体レーザーを歩留まりよく低コストに製造することのできる半導体レーザーの製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser manufacturing method capable of manufacturing such a semiconductor laser with a high yield and a low cost.
本発明の他の目的は、そのような半導体レーザーを備える光通信モジュールを提供する。 Another object of the present invention is to provide an optical communication module comprising such a semiconductor laser.
本発明の半導体レーザーの特徴は、少なくとも1つの多モード干渉導波路と、該多モード干渉導波路の両端部または一方の端部に接続された少なくとも1つのシングルモード導波路とから能動導波路が構成される半導体レーザーにおいて、前記能動導波路の一部に、当該能動導波路を伝播する発振光のうちの単一波長を選択するためのグレーティングを設けたことにある。 The semiconductor laser according to the present invention is characterized in that an active waveguide is composed of at least one multimode interference waveguide and at least one single mode waveguide connected to both ends or one end of the multimode interference waveguide. In the constructed semiconductor laser, a grating for selecting a single wavelength of the oscillation light propagating through the active waveguide is provided in a part of the active waveguide.
上記の構成によれば、グレーティングによって、能動導波路を伝播する発振光の単一波長(単一軸モード)が選択されるので、単一波長での安定したレーザー発振が可能である。よって、この構造を適用することで、単一波長発振が可能なアクティブMMI型半導体レーザーを実現することができる。 According to the above configuration, since the single wavelength (single axis mode) of the oscillation light propagating through the active waveguide is selected by the grating, stable laser oscillation at a single wavelength is possible. Therefore, by applying this structure, an active MMI semiconductor laser capable of single wavelength oscillation can be realized.
また、多モード干渉導波路を備える能動導波路においては、活性層の面積を大きくして素子抵抗を小さくすることができるため、シングルモード導波路のみで構成される同一素子長の既存の半導体レーザーに比べて消費電力特性を大幅に改善することができる。よって、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性を達成することが可能である。 In an active waveguide having a multimode interference waveguide, the active layer area can be increased to reduce the element resistance, so that an existing semiconductor laser having only the single mode waveguide and having the same element length can be used. The power consumption characteristics can be greatly improved compared to the above. Therefore, it is possible to achieve the low power consumption characteristics required for the transmission light source of the metro / access system.
加えて、素子抵抗を小さくすることで、活性層にて発生する電流注入に伴う発熱量が下がるので、DFB−LDのキンク(光出力−動作電流特性における非直線性)の原因である、電流注入に伴う活性層自身の中心波長シフトが生じにくい。このため、高い注入電流に対しても安定した単一波長発振を達成することができ、これにより高出力特性が実現される。 In addition, since the amount of heat generated by current injection generated in the active layer is reduced by reducing the element resistance, the current that is the cause of DFB-LD kinks (nonlinearity in optical output-operating current characteristics) The center wavelength shift of the active layer itself due to the implantation hardly occurs. For this reason, stable single-wavelength oscillation can be achieved even with a high injection current, thereby realizing high output characteristics.
上述した本発明の半導体レーザーにおいて、グレーティングをシングルモード導波路に設けてもよい。この構成によれば、シングルモード導波路にて単一波長が選択され、その選択された単一波長に対して多モード干渉導波路内でも誘導放出が生じる。よって、より安定した単一波長発振での高出力が可能となる。 In the semiconductor laser of the present invention described above, a grating may be provided in the single mode waveguide. According to this configuration, a single wavelength is selected in the single mode waveguide, and stimulated emission occurs in the multimode interference waveguide with respect to the selected single wavelength. Therefore, a high output with a more stable single wavelength oscillation is possible.
また、グレーティングを多モード干渉導波路に設け、そのグレーティング幅をシングルモード導波路の幅の2倍以内としてもよい。この構成によれば、多モード干渉導波路中を伝播する複数の横モードのうち、単一横モードをグレーティング中心波長に対して反射させることができるため、安定した単一波長動作が実現される。なお、グレーティング幅がシングルモード導波路の幅の2倍の大きさを超えた場合は、多モード干渉導波路中を伝播する各横モードに対してグレーティング反射が生じるため、安定した単一波長発振を得ることは比較的困難である。 Further, the grating may be provided in the multimode interference waveguide, and the grating width may be within twice the width of the single mode waveguide. According to this configuration, since a single transverse mode can be reflected with respect to the grating center wavelength among a plurality of transverse modes propagating in the multimode interference waveguide, stable single wavelength operation is realized. . When the grating width exceeds twice the width of the single mode waveguide, grating reflection occurs for each transverse mode propagating in the multimode interference waveguide, so stable single wavelength oscillation It is relatively difficult to obtain.
さらに、グレーティングを能動導波路の長さ全体にわたって設け、該グレーティングの、能動導波路の中間に位置する部分に位相調整領域を設けてもよい。この構成によれば、グレーティングの位相が位相調整領域の前後で反転するようになっているので、グレーティングで選択される単一横モードと、その他のモードとの間の利得差を十分に大きくとることが可能になる。よって、高い歩留まりでの単一波長発振を実現することができる。 Furthermore, a grating may be provided over the entire length of the active waveguide, and a phase adjustment region may be provided in a portion of the grating located in the middle of the active waveguide. According to this configuration, the phase of the grating is inverted before and after the phase adjustment region, so that the gain difference between the single transverse mode selected by the grating and the other modes is sufficiently large. It becomes possible. Therefore, single wavelength oscillation with high yield can be realized.
本発明の光通信モジュールの特徴は、上述したいずれかの半導体レーザーと、該半導体レーザーを駆動する回路とを収容したことを特徴とする。上述した半導体レーザーを備えることで、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性、高光出力性能を有する光通信モジュールが実現される。 The optical communication module of the present invention is characterized in that any one of the above-described semiconductor lasers and a circuit for driving the semiconductor lasers are accommodated. By providing the above-described semiconductor laser, an optical communication module having low power consumption characteristics and high optical output performance required for a transmission light source of a metro / access system is realized.
本発明の半導体レーザーの製造方法は、半導体基板上の、シングルモード導波路が形成される領域に、該シングルモード導波路の幅より広い幅を有するグレーティング領域を形成する工程と、その形成したグレーティング領域を能動導波路の形状にエッチングする工程とを含むことを特徴とする。この製造方法によれば、上述した本発明の半導体レーザーのうち、グレーティングをシングルモード導波路に設ける構造のものを、歩留まりよく低コストに製造することが可能である。 The method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention includes a step of forming a grating region having a width wider than the width of the single mode waveguide in a region where a single mode waveguide is formed on a semiconductor substrate, and the formed grating Etching the region into the shape of the active waveguide. According to this manufacturing method, it is possible to manufacture the semiconductor laser having the structure in which the grating is provided in the single mode waveguide among the above-described semiconductor lasers of the present invention with high yield and low cost.
また、本発明の半導体レーザーの製造方法は、半導体基板上の能動導波路が形成される領域に、シングルモード導波路の幅以上で、シングルモード導波路の幅の2倍以内の幅を有するグレーティング領域を能動導波路の長さ全体にわたって形成する工程と、その形成したグレーティング領域を能動導波路の形状にエッチングする工程とを含むことを特徴とする。この製造方法によれば、上述した本発明の半導体レーザーのうち、グレーティングを多モード干渉導波路に設ける構造のものを、歩留まりよく低コストに製造することが可能である。 In the semiconductor laser manufacturing method of the present invention, a grating having a width equal to or larger than the width of the single mode waveguide and within twice the width of the single mode waveguide in the region where the active waveguide is formed on the semiconductor substrate. Forming the region over the entire length of the active waveguide, and etching the formed grating region into the shape of the active waveguide. According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor laser having a structure in which a grating is provided in a multimode interference waveguide among the above-described semiconductor lasers of the present invention with high yield and low cost.
上述のように、本発明によれば、安定した単一波長発振が可能なアクティブMMI型半導体レーザーを実現し、メトロ/アクセス系の送信光源に要求される低消費電力特性、高出力特性を達成することができる、という効果を奏する。 As described above, according to the present invention, an active MMI type semiconductor laser capable of stable single wavelength oscillation is realized, and low power consumption characteristics and high output characteristics required for a transmission light source in a metro / access system are achieved. There is an effect that can be done.
加えて、高出力特性を達成したことで、メトロ/アクセス系の通信システム、特にメトロ系通信システムにおいて、伝送路途上に中継器を設置する必要が無くなり、システム全体を低コストで構築することができる、という効果を奏する。 In addition, the achievement of high output characteristics eliminates the need to install a repeater on the transmission path in a metro / access communication system, particularly a metro communication system, so that the entire system can be constructed at low cost. There is an effect that it is possible.
101 n-InP半導体基板
102 n-InGaAsPガイド層
103 n-InPクラッド層
104 活性層
105 p-InPクラッド層
106 p-InPクラッド層
107 p-InGaAsコンタクト層
108 InGaAsP-SCH層
109 InGaAsP/InGaAsP-MQW層
111 1x1-MMI導波路領域
112〜114 シングルモード導波路領域
120 グレーティング
121 λ/4位相調整領域
121 SiO2膜
131 p-InP電流ブロック層
132 n-InP電流ブロック層
135、136 電極101 n-InP semiconductor substrate 102 n-InGaAsP guide layer 103 n-
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1Aは、本発明の第1の実施形態であるアクティブMMI型半導体レーザーを上面から見た模式図である。このアクティブMMI型半導体レーザーでは、活性層を含む能動導波路構造が、1×1−MMI導波路領域111と、その両端部に設けられた一対のシングルモード導波路領域112、113とから構成されている。(Embodiment 1)
FIG. 1A is a schematic view of an active MMI semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention as viewed from above. In this active MMI type semiconductor laser, an active waveguide structure including an active layer is composed of a 1 × 1-
シングルモード導波路領域112の、1×1−MMI導波路領域111と接続される側とは反対の端面が、素子の前方側の端面(以下、単に前方端面と呼ぶ)であり、ここからレーザー光が出射される。この前方端面(劈開面)には反射防止膜が設けられている。他方、シングルモード導波路領域113の、1×1−MMI導波路領域111と接続される側とは反対の端面が、素子の後方側の端面(以下、単に後方端面と呼ぶ)である。この後方端面には高反射膜が設けられている。反射防止膜が設けられた前方端面と高反射膜が設けられた後方端面とで、レーザー共振器の前後の反射鏡を構成している。素子長は600μm程度、シングルモード導波路領域112の長さは300μm程度、1×1−MMI導波路領域111の長さは230μm程度である。1×1−MMI導波路領域111の導波路幅は9μm程度で、シングルモード導波路領域112、113の導波路幅はともに2μm程度である。
The end surface of the single
図1Bに、図1Aの一点鎖線A−A'での断面構造を模式的に示す。この断面は、シングルモード導波路領域112を素子の長手方向と交差する方向に切断したものである。シングルモード導波路領域112の導波路部は、n-InP半導体基板101上に、n-InGaAsPガイド層102、n-InPクラッド層103、活性層(発光層)104、p-InPクラッド層105を順次積層したものをメサ形状に形成した構造を有し、このメサ構造部の両側部には、p-InP電流ブロック層131、n-InP電流ブロック層132を順次積層した電流ブロック層が形成されている。活性層104は、半導体レーザーでよく知られた既存の構造のものであって、例えば図2に示すように、量子井戸を多層に積層したInGaAsP/InGaAsP-MQW(多重量子井戸)層109をその上下からInGaAsP-SCH(分離閉じ込めヘテロ構造)層108で挟んだ構造になっている。メサ構造部の上層と電流ブロック層の上層との面上には、p-InPクラッド層106、p-InGaAsコンタクト層107、電極135が順次積層されている。n-InP半導体基板101の裏面側には、電極136が形成されている。
FIG. 1B schematically shows a cross-sectional structure taken along one-dot chain line AA ′ in FIG. 1A. This cross section is obtained by cutting the single
図1Cに、図1Aの一点鎖線B−B'での断面構造を模式的に示す。この断面は、1×1−MMI導波路領域111とシングルモード導波路領域112、113の導波路部分を素子の長手方向に沿って切断したものである。シングルモード導波路領域112の導波路部分は、その長手方向にわたって、n-InP半導体基板101とn-InGaAsPガイド層102の界面に周期的な凹凸を有するグレーティング120が形成されている。グレーティング120による規格化結合定数(kL)は2程度である。他方、1×1−MMI導波路領域111とシングルモード導波路領域113の導波路部分は、シングルモード導波路領域112と同様な積層構造を有するが、グレーティング120は形成されていない。
FIG. 1C schematically shows a cross-sectional structure taken along one-dot chain line BB ′ in FIG. 1A. This cross section is obtained by cutting the waveguide portions of the 1 × 1-
上述のように構成された本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーでは、電極135、136の間に所定のバイアス電圧を印加することで、電流ブロック層により制限された、メサ構造部の中央部の活性層104に電流が流れる。閾値電流未満では、自然放出と吸収が生じ、閾値電流以上になる(誘導放出が吸収を上回る)と、レーザー発振可能な状態になる。
In the active MMI type semiconductor laser of the present embodiment configured as described above, a predetermined bias voltage is applied between the
レーザー発振可能な状態になると、誘導放出により増幅された光は、MMI理論により、1×1−MMI導波路領域111では、マルチモード光として伝播するが、その両端部のシングルモード導波路領域112、113においては、シングルモード光として伝播する。シングルモード光がシングルモード導波路領域112を伝播する過程において、グレーティング120にて単一波長が選択され、この選択された単一波長でレーザー発振する。選択される単一波長は、グレーティング120にて反射率が最大となる波長であり、グレーティング120の間隔を調整することで任意に設定することができる。
When laser oscillation is enabled, the light amplified by stimulated emission propagates as multimode light in the 1 × 1-
単一波長でレーザー発振した光の一部は、後方の1×1−MMI導波路領域111内を伝播し、さらにその後方のシングルモード導波路領域113内を伝播して後方端面に到達する。後方端面に到達した単一波長のシングルモード光は、そこで反射されて再びシングルモード導波路領域113及び1×1−MMI導波路領域111内を伝播した後、シングルモード導波路領域112に到達し、前方端面からレーザー光として出射される。この伝播過程において、シングルモード導波路112で選択された単一波長の光に対して、1×1−MMI導波路領域111内でも誘導放出が生じるため、単一波長での安定したレーザー発振動作が実現される。
A part of the light laser-oscillated with a single wavelength propagates in the rear 1 × 1-
また、能動導波路が1×1−MMI導波路領域111を含む構造であるため、上記の特徴に加えて、以下のような利点も有する。
Further, since the active waveguide has a structure including the 1 × 1-
(1)導波路幅を広くする(活性層の面積を大きくする)ことで素子抵抗を小さくすることができるため、シングルモード導波路のみで構成される同一素子長の既存の半導体レーザーに比べて低消費電力特性に優れている。 (1) Since the device resistance can be reduced by widening the waveguide width (increasing the area of the active layer), compared to existing semiconductor lasers of the same device length composed only of single mode waveguides Excellent low power consumption characteristics.
(2)通常のDFB−LDのキンク(光出力−動作電流特性における非直線性)の原因である、電流注入に伴う活性層自身の中心波長シフトも生じにくいため、高い注入電流に対しても安定した単一波長発振が達成でき、高出力特性が実現される。 (2) It is difficult to cause a center wavelength shift of the active layer itself accompanying current injection, which is a cause of normal DFB-LD kinks (non-linearity in optical output-operating current characteristics). Stable single wavelength oscillation can be achieved and high output characteristics can be realized.
上記(2)の利点について簡単に説明する。通常、活性層では、電流注入に伴う発熱によって屈折率が変化し、この屈折率変化により中心波長がシフトする。1×1−MMI導波路領域111を備える導波路構造によれば、活性層の面積を大きくして電気抵抗を小さくすることで発熱量がさがり、その結果、中心波長のシフト量が相対的に小さくなる。
The advantage (2) will be briefly described. Normally, in the active layer, the refractive index changes due to heat generated by current injection, and the center wavelength shifts due to this refractive index change. According to the waveguide structure including the 1 × 1-
また、本実施形態のものでは、グレーティング付き受動導波路領域や外部グレーティング領域を集積する必要が無いため、半導体レーザーを歩留まり良く低コストで作製することができる。 In the present embodiment, since there is no need to integrate the passive waveguide region with a grating and the external grating region, a semiconductor laser can be manufactured with high yield and low cost.
次に、上述した本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーの製造方法について説明する。図3A〜図3Fに、図1A〜図1Cに示したアクティブMMI型半導体レーザーの一連の製造手順を示す。図3Aおよび図3Cは、導波路の上面側からみた模式図、図3B、図3D〜図3Fは導波路の断面図(図1Aの一点鎖線A−A'での断面部分に相当する)である。 Next, a method for manufacturing the above-described active MMI semiconductor laser of this embodiment will be described. 3A to 3F show a series of manufacturing procedures for the active MMI type semiconductor laser shown in FIGS. 1A to 1C. 3A and 3C are schematic views seen from the upper surface side of the waveguide, and FIGS. 3B and 3D to 3F are cross-sectional views of the waveguide (corresponding to a cross-sectional portion taken along one-dot chain line AA ′ in FIG. 1A). is there.
まず、図3Aに示すように、n-InP半導体基板101上の一部に、電子ビーム露光法と通常のウェットエッチング法とによってグレーティング120を形成する。グレーティング120の形成範囲は、シングルモード導波路領域112を含む範囲であり、その幅(導波路の幅方向)は、シングルモード導波路領域112の幅より広い。
First, as shown in FIG. 3A, a
次いで、図3Bに示すように、グレーティング120が形成されたn-InP半導体基板101上に、有機金属気相成長法(MO−VPE法)によって、n-InGaAsPガイド層102、n-InPクラッド層103、活性層104、p-InPクラッド層105を順次形成する。その後、図3Cに示すように、熱CVD法を用いて、全面にSiO2膜を堆積し、通常のフォトリソグラフィ法と反応性イオンエッチング法(RIE法)とを用いてSiO2マスク130を形成する。このとき、SiO2マスク130は、グレーティング120上にシングルモード導波路領域112が形成されるような導波路形状に作製する。Next, as shown in FIG. 3B, an n-
次いで、図3Dに示すように、SiO2マスク130を用いて、誘導結合プラズマ(ICP)法によりメサを形成する。このメサの形成工程では、n-InP半導体基板101上の表面もエッチングされることから、グレーティング120の領域は、シングルモード導波路領域112と一致することとなる。メサ形成後、図3Eに示すように、MO−VPE法を用いて、メサの周辺にp-InP電流ブロック層131、n-InP電流ブロック層132を形成し、メサ上部に残ったSiO2マスク130をバッファード沸酸を用いて除去し、全面にp-InPクラッド層106、p-InGaAsコンタクト層107を順次形成する。この後、図3Fに示すように、電子ビーム蒸着法で上面に電極135を形成し、n-InP半導体基板101の裏面を研磨して電極136を形成する。Next, as shown in FIG. 3D, a mesa is formed by an inductively coupled plasma (ICP) method using the SiO 2 mask 130. In this mesa formation process, the surface of the n-
上述した図3A〜図3Fの作製手順に従って、ウェーハ上に複数のレーザー素子が形成される。各レーザー素子間の境界に沿って劈開することで、図1A〜図1Cに示したような構造を有するレーザー素子を得る。この劈開により、レーザー素子の後方端面、前方端面がそれぞれ形成される。最後に、前方端面に反射防止膜を、後方端面に高反射膜をそれぞれ形成して、素子の製造を終了する。 A plurality of laser elements are formed on the wafer in accordance with the manufacturing procedure of FIGS. 3A to 3F described above. By cleaving along the boundary between the laser elements, a laser element having a structure as shown in FIGS. 1A to 1C is obtained. By this cleavage, a rear end face and a front end face of the laser element are formed. Finally, an antireflection film is formed on the front end face, and a high reflection film is formed on the rear end face, and the manufacture of the device is completed.
上述の製造工程によれば、グレーティングを直接能動領域に設ける工程となっており、従来の半導体レーザー(特開2003−46190号公報参照)のように別途受動領域を集積する工程を含んでいないため、歩留まり良く、低コストでレーザー素子を製作することができる。 According to the manufacturing process described above, the grating is directly provided in the active region, and does not include a step of separately integrating the passive region unlike a conventional semiconductor laser (see Japanese Patent Laid-Open No. 2003-46190). The laser element can be manufactured with good yield and low cost.
以上説明した本実施形態の導波路構造およびその製造方法は一例であって、その構成および手順は適宜変更可能である。例えば、上述した製造工程において、結晶成長方法にMO−VPE法を用いるが、これに代えて、例えば分子線ビーム成長法(MBE法)を用いても良い。また、メサ形成工程についても、ICP法に限るわけではなく、RIE法などを適用することも可能である。 The waveguide structure and the manufacturing method thereof according to the present embodiment described above are examples, and the configuration and procedure can be changed as appropriate. For example, in the manufacturing process described above, the MO-VPE method is used as the crystal growth method, but instead, for example, a molecular beam growth method (MBE method) may be used. Also, the mesa forming process is not limited to the ICP method, and an RIE method or the like can also be applied.
また、本実施形態の導波路構造では、活性層104下部の、n-InP半導体基板101の表面にグレーティング120を設ける構造としているが、本発明は、この構造に限定されるものではない。安定した単一波長発振が得られるのであれば、グレーティング120を他の部分に設けてもよい。グレーティング120の具体的な形成箇所としては、例えば、
a)n-InGaAsPガイド層102とn-InPクラッド層103の間
b)n-InPクラッド層103と活性層104の間
c)活性層104とp-InPクラッド層105の間
d)p-InPクラッド層106とp-InGaAsコンタクト層107の間
など挙げられる。この他、p-InPクラッド層105とp-InPクラッド層106の間にn-InGaAsガイド層を設け、このn-InGaAsガイド層とp-InPクラッド層105またはp-InPクラッド層106の間にグレーティング120を設けるといった構造も考えられる。In the waveguide structure of this embodiment, the
a) Between n-
また、グレーティング120は、シングルモード導波路領域112の長さ全体にわたって形成されても、シングルモード導波路領域112の一部に形成されてもよい。
The grating 120 may be formed over the entire length of the single
さらに、グレーティング120は、シングルモード導波路領域112に代えてシングルモード導波路領域113に形成されてもよいし、シングルモード導波路領域112、113の両方に形成されてもよい。
Further, the grating 120 may be formed in the single
(実施形態2)
図4Aは、本発明の第2の実施形態であるアクティブMMI型半導体レーザーを上面からみた場合の模式図である。図4Bは、図4Aの一点鎖線A−A'での断面図、図4Cは、図4Aの一点鎖線B−B'での断面図である。(Embodiment 2)
FIG. 4A is a schematic view of the active MMI semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention as viewed from above. 4B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line AA ′ in FIG. 4A, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along one-dot chain line BB ′ in FIG. 4A.
本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーも、図4A〜図4Cに示すように、活性層を含む能動導波路が、1×1−MMI導波路領域111と、その両端部に設けられた一対のシングルモード導波路領域112、113とから構成されており、その導波路構造は、グレーティング120の形成部分が異なる以外は、基本的には、上述した第1の実施形態にものと同様である。素子長は、600μm程度、シングルモード導波路領域112、113はともに、導波路の長さが185μm程度、幅が2μm程度である。1×1−MMI導波路領域111の長さは230μm程度で、幅は9μm程度である。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the active MMI semiconductor laser of this embodiment also includes an active waveguide including an active layer, a 1 × 1-
本実施形態では、グレーティング120は、活性層104の下部の、n-InP半導体基板101の表面に、後方端面から前方端面にわたって形成されている。グレーティング120の、後方端面と前方端面との間には、λ/4位相調整領域121が形成されている。λ/4位相調整領域121は、グレーティング120のピッチをλ/4だけずらしたものであって、このλ/4位相調整領域121を挟んでグレーティング120の位相が反転するようになっている。グレーティング120の幅は、シングルモード導波路領域112、113では、これら導波路の幅(2μm程度)と同じであり、1×1−MMI導波路領域111では、シングルモード導波路領域112、113の導波路幅の2倍(4μm程度)以内とされる。ここでは、グレーティング120の幅を3μm程度とし、規格化結合定数(kL)を1程度としている。なお、後方端面、前方端面には、ともに反射防止膜が設けられる。
In the present embodiment, the
1×1−MMI導波路領域111中に、何の制約もなしにグレーティングを設けると、通常は、基本モードだけでなく、高次モードに対してもグレーティング反射が生じるため、安定した単一波長発振を得ることはできない。本発明者らによるこれまでの実験結果から、基本モードと高次モードの伝播定数が異なるために、結果として、単一波長発振を得られなくなる、という知見が得られている。本実施形態では、グレーティング120は、1×1−MMI導波路領域111の導波中心に形成されており、しかも、そのグレーティング幅は、シングルモード導波路112、113(これらは、単一横モード導波路に相当する)の導波路幅の2倍以内の幅とされている。この構造によれば、1×1−MMI導波路領域111中において伝播する各横モードのうち、単一横モードをグレーティング中心波長に対して反射させることができるため、安定した単一波長動作が実現される。
If a grating is provided in the 1 × 1-
また、共振器中には、λ/4位相調整領域121が形成されており、このλ/4位相調整領域121を挟んでグレーティング120の位相が反転するようになっているので、これにより、いわゆる主−副モード間の利得差を十分に大きくとることが可能になる。よって、高い歩留まりでの単一波長発振を実現することができる。この他の利点については、上述した第1の実施形態のものと同様である。
In addition, a λ / 4
次に、上述した本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the above-described active MMI semiconductor laser of this embodiment will be described.
本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーも、基本的には、図3A〜図3Fに示した工程で作製することができるが、グレーティング120の形成の仕方が前述の第1の実施形態の場合(図3Aの工程)と異なる。すなわち、本実施形態では、図5に示すように、グレーティング120は、n-InP半導体基板101の表面の、能動導波路が形成される領域に、その能動導波路の長さ全体にわたって形成される。グレーティング120の幅Aは、後の工程で形成されるシングルモード導波路112の導波路幅B(シングルモード導波路113の導波路幅と同じ)以上、導波路幅Bの2倍以内とされる。ここでは、シングルモード導波路112の導波路幅Bは2μm程度とされ、グレーティング120の幅Aは3μm程度とされる。ただし、メサ形成工程における位置精度(グレーティング120とシングルモード導波路112、113との位置精度)を考慮すると、グレーティング120の幅Aは、導波路幅Bより十分に大きくとることが望ましい。
The active MMI semiconductor laser of this embodiment can also be basically manufactured by the steps shown in FIGS. 3A to 3F, but the method of forming the grating 120 is the case of the first embodiment described above ( This is different from the process of FIG. 3A. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the
グレーティング120の形成後、図3B〜図3Fに示した工程が行われる。そして、劈開によりレーザー素子の後方端面、前方端面をそれぞれ形成し、両端面に反射防止膜を形成して素子の製造を終了する。こうして、図4A〜図4Cに示した構造を有するレーザー素子を得る。 After the formation of the grating 120, the steps shown in FIGS. 3B to 3F are performed. Then, the rear end face and the front end face of the laser element are formed by cleavage, and antireflection films are formed on both end faces, thereby completing the element manufacture. In this way, a laser device having the structure shown in FIGS. 4A to 4C is obtained.
上記の製造方法においても、前述した第1の実施形態における製造方法と同様、歩留まり良く、低コストな素子の製作が可能である。 Also in the above manufacturing method, as in the manufacturing method in the first embodiment described above, it is possible to manufacture an element with a high yield and a low cost.
以上説明した本実施形態の導波路構造およびその製造方法は一例であって、その構成および手順は適宜変更可能である。例えば、上述した製造工程において、MO−VPE法の代わりに、例えば分子線ビーム成長法(MBE法)を用いたり、ICP法の代わりにRIE法などを用いたりすることができる。 The waveguide structure and the manufacturing method thereof according to the present embodiment described above are examples, and the configuration and procedure can be changed as appropriate. For example, in the manufacturing process described above, for example, a molecular beam growth method (MBE method) can be used instead of the MO-VPE method, or an RIE method can be used instead of the ICP method.
また、グレーティング120の形成位置も、安定した単一波長発振が得られる範囲で変更可能である。例えば、グレーティング120は、前述の第1の実施形態で説明したa)〜d)の位置のいずれに設けられてもよい。また、グレーティング120は、1×1−MMI導波路領域111にのみ設けられてもよい。
The formation position of the grating 120 can also be changed within a range where stable single wavelength oscillation can be obtained. For example, the grating 120 may be provided at any of the positions a) to d) described in the first embodiment. Further, the grating 120 may be provided only in the 1 × 1-
(実施形態3)
図6Aは、本発明の第3の実施形態であるアクティブMMI型半導体レーザーを上面からみた場合の模式図である。図6Bは、図6Aの一点鎖線A−A'での断面図、図6Cは、図6Aの一点鎖線B−B'での断面図である。(Embodiment 3)
FIG. 6A is a schematic view of an active MMI semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention as viewed from above. 6B is a cross-sectional view taken along one-dot chain line AA ′ in FIG. 6A, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along one-dot chain line BB ′ in FIG. 6A.
本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーは、図6A〜図6Cに示すように、前述した第2の実施形態の構造における1×1−MMI導波路領域111の部分を、2つの1×1−MMI導波路領域111a、111bと、これらを接続するシングルモード導波路領域114とで置き換えたものである。これ以外の部分は、基本的には、図4A〜図4Cに記載した構造と同じになっている。素子長は、600μm程度である。シングルモード導波路領域112、113はともに、導波路の長さが40μm程度、幅が2μm程度である。1×1−MMI導波路領域111a、111bはともに、導波路の長さが230μm程度で、幅が9μm程度である。シングルモード導波路領域114の長さは60μm、幅は2μm程度である。
As shown in FIGS. 6A to 6C, the active MMI type semiconductor laser of the present embodiment is divided into two 1 × 1-
グレーティング120は、活性層104の下部の、n-InP半導体基板101の表面に、後方端面から前方端面にわたって形成されており、グレーティング120の共振器中には、λ/4位相調整領域121が形成されている。λ/4位相調整領域121は、グレーティング120のピッチをλ/4だけずらしたものであって、このλ/4位相調整領域121を挟んでグレーティング120の位相が反転するようになっている。グレーティング120の幅は、シングルモード導波路領域112、113では、これら導波路の幅(2μm程度)と同じであり、1×1−MMI導波路領域111では、シングルモード導波路領域112、113の導波路幅の2倍(4μm程度)以内とされる。ここでは、グレーティング120の幅を3μm程度とし、規格化結合定数(kL)を1程度としている。なお、後方端面、前方端面には、ともに反射防止膜が設けられる。
The grating 120 is formed on the surface of the n-
本実施形態においても、グレーティング120は、1×1−MMI導波路領域111a、111bにおいて、導波中心に形成されており、しかも、そのグレーティング幅は、シングルモード導波路112〜114の導波路幅の2倍以内の幅とされている。よって、1×1−MMI導波路領域111a、111b中において伝播する各横モードのうち、単一横モードをグレーティング中心波長に対して反射させることができるため、安定した単一波長動作が実現される。この他の利点については、上述した第1および2の実施形態のものと同様である。
Also in this embodiment, the
次に、上述した本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the above-described active MMI semiconductor laser of this embodiment will be described.
本実施形態のアクティブMMI型半導体レーザーも、基本的には、図3A〜図3Fに示した工程で作製することができるが、1×1−MMI導波路領域およびグレーティングを形成する領域が前述の第1および第2の実施形態の場合(図3A、図5aの工程)と異なる。すなわち、本実施形態では、図7に示すように、グレーティング120は、n-InP半導体基板101の表面の、1×1−MMI導波路領域111a、111bおよびシングルモード導波路領域112〜114を含む能動導波路が形成される領域に、その能動導波路の長さ全体にわたって形成される。グレーティング120の幅は、後の工程で形成されるシングルモード導波路112〜114の導波路幅以上、該導波路幅の2倍以内とされる。ここでは、シングルモード導波路112〜114の導波路幅は2μm程度とされ、グレーティング120の幅は3μm程度とされる。
The active MMI type semiconductor laser of this embodiment can also be basically manufactured by the steps shown in FIGS. 3A to 3F, but the 1 × 1-MMI waveguide region and the region where the grating is formed are as described above. This is different from the case of the first and second embodiments (steps of FIGS. 3A and 5a). That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
グレーティング120の形成後、1×1−MMI導波路領域111a、111bおよびシングルモード導波路領域112〜114を含む能動導波路が形成される。そして、劈開によりレーザー素子の後方端面、前方端面をそれぞれ形成し、両端面に反射防止膜を形成して素子の製造を終了する。こうして、図6A〜図6Cに示した構造を有するレーザー素子を得る。
After the formation of the grating 120, an active waveguide including the 1 × 1-
上記の製造方法においても、前述した第1の実施形態における製造方法と同様、歩留まり良く、低コストな素子の製作が可能である。 Also in the above manufacturing method, as in the manufacturing method in the first embodiment described above, it is possible to manufacture an element with a high yield and a low cost.
以上説明した本実施形態の導波路構造およびその製造方法は一例であって、その構成および手順は適宜変更可能である。例えば、上述した製造工程において、MO−VPE法の代わりに、例えば分子線ビーム成長法(MBE法)を用いたり、ICP法の代わりにRIE法などを用いたりすることができる。 The waveguide structure and the manufacturing method thereof according to the present embodiment described above are examples, and the configuration and procedure can be changed as appropriate. For example, in the manufacturing process described above, for example, a molecular beam growth method (MBE method) can be used instead of the MO-VPE method, or an RIE method can be used instead of the ICP method.
また、グレーティング120の形成位置も、安定した単一波長発振が得られる範囲で変更可能である。例えば、グレーティング120は、前述の第1の実施形態で説明したa)〜d)の位置のいずれに設けられてもよい。また、グレーティング120は、1×1−MMI導波路領域111a、111bにのみ設けられてもよい。さらに、グレーティング120は、1×1−MMI導波路領域111a、111bの一方にのみ設けられてもよい。
The formation position of the grating 120 can also be changed within a range where stable single wavelength oscillation can be obtained. For example, the grating 120 may be provided at any of the positions a) to d) described in the first embodiment. The grating 120 may be provided only in the 1 × 1-
さらに、1×1−MMI導波路領域の数も、素子長が増大しない範囲で変更可能である。例えば、1×1−MMI導波路領域は3つ以上設けられてもよい。 Furthermore, the number of 1 × 1-MMI waveguide regions can be changed within a range in which the element length does not increase. For example, three or more 1 × 1-MMI waveguide regions may be provided.
上述した第1〜第3の実施形態では、活性層を含む能動導波路の一部を1×1−MMI導波路により構成したものについて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば1×1−MMI導波路に代えて、1×N−MMI導波路やN×N−MMI導波路を用いることも可能である。1×N−MMI導波路を用いる場合は、「N」側が後方側、「1」側が前方側となり、後方側では、N分岐に対応する位置にそれぞれシングルモード導波路113を設ける。N×N−MMI導波路を用いる場合は、前方側のN分岐に対応する位置にそれぞれシングルモード導波路112を設け、後方側のN分岐に対応する位置にそれぞれシングルモード導波路113を設ける。
In the first to third embodiments described above, a part of the active waveguide including the active layer is configured by the 1 × 1-MMI waveguide. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of the 1 × 1-MMI waveguide, a 1 × N-MMI waveguide or an N × N-MMI waveguide can be used. When the 1 × N-MMI waveguide is used, the “N” side is the rear side, the “1” side is the front side, and the
また、上述した各実施形態の導波路構造は、MMI導波路の両端にシングルモード導波路を接続した構造になっているが、MMI導波路の前方側または後方側のみがシングルモード導波路を持つような構造とすることも可能である。この場合は、MMI導波路の、シングルモード導波路が設けられていない方の端面がレーザー素子端面とされる。例えば、後方側にシングルモード導波路を持たない場合は、MMI導波路の後方側の端面がレーザー素子の後方側の端面となり、この端面に高反射膜が形成される。 In addition, the waveguide structures of the above-described embodiments have a structure in which a single mode waveguide is connected to both ends of the MMI waveguide, but only the front side or the rear side of the MMI waveguide has a single mode waveguide. Such a structure is also possible. In this case, the end face of the MMI waveguide where the single mode waveguide is not provided is the end face of the laser element. For example, when a single mode waveguide is not provided on the rear side, the end face on the rear side of the MMI waveguide becomes the end face on the rear side of the laser element, and a highly reflective film is formed on this end face.
(モジュール構造)
以上説明した本発明のアクティブMMI型半導体レーザーを用いて、光送信モジュールや光送受信モジュールなどの光通信モジュールを構成することができる。光送信モジュールの場合は、本発明のアクティブMMI型半導体レーザーと、これを駆動する回路とを搭載する。光送受信モジュールの場合は、本発明のアクティブMMI型半導体レーザーと、これを駆動する回路と、外部から入力される光を受光する受光部とを搭載する。いずれの場合も、使用に応じた種々の他の回路(変調回路や波形整形回路など)を搭載することができる。これら光通信モジュールは、本発明のアクティブMMI型半導体レーザーを用いることで、低電圧での駆動が可能となっている。よって、従来にない、低消費電力化に優れたモジュールの提供が可能である。
(Module structure)
Using the active MMI semiconductor laser of the present invention described above, an optical communication module such as an optical transmission module or an optical transmission / reception module can be configured. In the case of an optical transmission module, the active MMI type semiconductor laser of the present invention and a circuit for driving the same are mounted. In the case of an optical transceiver module, the active MMI semiconductor laser of the present invention, a circuit for driving the laser, and a light receiving unit for receiving light input from the outside are mounted. In any case, various other circuits (such as a modulation circuit and a waveform shaping circuit) according to use can be mounted. These optical communication modules can be driven at a low voltage by using the active MMI semiconductor laser of the present invention. Therefore, it is possible to provide a module that has an unprecedented low power consumption.
Claims (11)
前記能動導波路の一部に、当該能動導波路を伝播する発振光の単一波長を選択するためのグレーティングを有する半導体レーザー。A semiconductor laser in which an active waveguide is composed of at least one multimode interference waveguide and at least one single mode waveguide connected to both ends or one end of the multimode interference waveguide,
A semiconductor laser having a grating for selecting a single wavelength of oscillation light propagating through the active waveguide at a part of the active waveguide.
前記グレーティングが、前記一対のシングルモード導波路の少なくとも一方に設けられている、請求項2に記載の半導体レーザー。The single mode waveguide is a pair of single mode waveguides provided at both ends of the active waveguide,
The semiconductor laser according to claim 2, wherein the grating is provided in at least one of the pair of single mode waveguides.
前記グレーティングが、前記多モード干渉導波路の、前記一対のシングルモード導波路の延長線上の領域に設けられている、請求項5に記載の半導体レーザー。The single mode waveguide is a pair of single mode waveguides provided at both ends of the active waveguide,
The semiconductor laser according to claim 5, wherein the grating is provided in a region of the multimode interference waveguide on an extension line of the pair of single mode waveguides.
半導体基板上の、前記シングルモード導波路が形成される領域に、該シングルモード導波路の幅より広い幅を有するグレーティング領域を形成する工程と、
前記グレーティング領域を、前記能動導波路の形状にエッチングする工程とを含む半導体レーザーの製造方法。A method of manufacturing a semiconductor laser comprising an active waveguide comprising at least one multimode interference waveguide and at least one single mode waveguide connected to both ends or one end of the multimode interference waveguide There,
Forming a grating region having a width wider than the width of the single mode waveguide in a region on the semiconductor substrate where the single mode waveguide is formed;
And a step of etching the grating region into the shape of the active waveguide.
半導体基板上の前記能動導波路が形成される領域に、前記シングルモード導波路の幅以上で、前記シングルモード導波路の幅の2倍以内の幅を有するグレーティング領域を、前記能動導波路の長さ全体にわたって形成する工程と、
前記グレーティング領域を、前記能動導波路の形状にエッチングする工程とを含む半導体レーザーの製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor laser comprising an active waveguide comprising at least one multimode interference waveguide and at least one single mode waveguide connected to both ends or one end of the multimode interference waveguide There,
In the region where the active waveguide is formed on the semiconductor substrate, a grating region having a width equal to or larger than the width of the single mode waveguide and within twice the width of the single mode waveguide is provided. Forming over the entire length,
And a step of etching the grating region into the shape of the active waveguide.
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