CN113424378A - 半导体光集成元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够抑制来自半导体光放大器等正向偏置光元件的漏电流向反射镜的流入，并防止谱线宽度的宽大化的半导体光集成元件。半导体光集成元件是在半导体基板的上表面单片集成有正向偏置光元件和半导体激光器的半导体光集成元件，具备：无源波导部，其配置于所述正向偏置光元件与所述半导体激光器之间；以及接地电极，其配置于所述半导体基板的下表面，所述半导体激光器在所述正向偏置光元件侧具有具有长度的反射镜，所述正向偏置光元件在与所述半导体基板相接的一侧的相反侧具有正向偏置光元件电极，所述无源波导部在与所述半导体基板相接的一侧的相反侧具有无源波导电极，所述无源波导电极与所述接地电极电连接。

Description

半导体光集成元件
技术领域
本发明涉及单片集成有正向偏置光元件和半导体激光器的半导体光集成元件。
背景技术
伴随着相干光通信的普及，振荡后的激光为窄谱线宽度的波长可变激光元件的需求提高。作为波长可变激光元件之一，有使用采样衍射光栅(Sampled Grating)且利用游标效应的分布布拉格反射(DBR：Distributed Bragg Reflector)型波长可变激光器(例如，参照专利文献1以及2)。在该波长可变激光元件中，使用在半导体元件内对衍射光栅的一部分进行了采样的两个DBR反射镜。这两个DBR反射镜的反射谱呈具有周期稍微不同的梳状的峰值的形状。此外，通过对DBR反射镜进行注入电流或加热而引起折射率变化，从而能够使其反射波长特性可变。通过使两个DBR反射镜的反射峰值重合，能够以该重合的波长形成谐振器。此时，如果适当地设计谐振器长度，则作为谐振器模式的纵模的间隔成为与两个DBR反射镜的反射峰值的频带相同的程度，仅选择一个谐振器模式，实现单模振荡。
在专利文献1、2中，在激光器腔的外部具备半导体光放大器(SOA：SemiconductorOptical Amplifier)，但来自半导体光放大器的漏电流流入相邻的DBR反射镜的波导部，具有由于DBR反射镜的折射率变动而导致谱线宽度宽大(broad)化的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-161830号公报
专利文献2：日本特表2017-527121号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制来自半导体光放大器等的正向偏置光元件的漏电流向反射镜的流入，并防止谱线宽度的宽大化的半导体光集成元件。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题并达成目的，本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件是在半导体基板的上表面单片集成有正向偏置光元件和半导体激光器的半导体光集成元件，具备：无源波导部，其配置于所述正向偏置光元件与所述半导体激光器之间；以及接地电极，其配置于所述半导体基板的下表面，所述半导体激光器在所述正向偏置光元件侧具有具有长度的反射镜，所述正向偏置光元件在与所述半导体基板相接的一侧的相反侧具有正向偏置光元件电极，所述无源波导部在与所述半导体基板相接的一侧的相反侧具有无源波导电极，所述无源波导电极与所述接地电极电连接。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，所述正向偏置光元件是半导体光放大器。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，所述无源波导电极的长度比所述无源波导部的长度短。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，所述无源波导电极避开光波导层的正上方而配置于所述无源波导部。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，所述正向偏置光元件电极的长度比所述正向偏置光元件的活性芯层的长度短，所述正向偏置光元件电极未配置在所述活性芯层的所述无源波导部侧的端部上。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，无源波导部在比所述无源波导电极更靠正向偏置光元件侧具有槽部。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，所述半导体激光器是波长可变激光器，具有两个具有所述长度的反射镜、增益波导部、以及相位调整波导部。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，在所述两个具有长度的反射镜之中，至少一个是分布布拉格反射器。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，所述两个具有长度的反射镜是所述分布布拉格反射器和环形谐振器滤波器。
此外，在本发明的一个方式所涉及的半导体光集成元件中，在所述两个具有长度的反射镜之中，配置于正向偏置光元件侧的具有长度的反射镜通过加热器进行控制。
发明效果
根据本发明，起到如下效果，即，能够抑制来自半导体光放大器等的漏电流向反射镜的流入，实现窄谱线宽度的半导体光集成元件。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的波长可变激光元件的示意性的俯视图。
图2是图1所示的波长可变激光元件的A-A线剖视图。
图3是图1所示的波长可变激光元件的B-B线剖视图。
图4是图1所示的波长可变激光元件的C-C线剖视图。
图5是实施方式2所涉及的波长可变激光元件的示意性的俯视图。
图6是图5所示的波长可变激光元件的D-D线剖视图。
图7是实施方式3所涉及的波长可变激光元件的示意性的俯视图。
图8是图7所示的波长可变激光元件的E-E线剖视图。
图9是图7所示的波长可变激光元件的F-F线剖视图。
图10是实施方式4所涉及的波长可变激光元件的示意性的俯视图。
图11是图10所示的波长可变激光元件的G-G线剖视图。
图12是实施方式5所涉及的波长可变激光元件的示意性的俯视图。
图13是图12所示的波长可变激光元件的H-H线剖视图。
图14A是图12所示的波长可变激光元件的J-J线剖视图。
图14B是图12所示的波长可变激光元件的L-L线剖视图。
图15是实施方式6所涉及的波长可变激光元件的示意性的俯视图。
图16是图15所示的波长可变激光元件的K-K线剖视图。
图17是实施方式7所涉及的波长可变激光元件的示意性的立体图。
图18是实施方式8所涉及的波长可变激光元件的示意性的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，对实施方式进行详细说明。另外，该发明不由该实施方式所限定。此外，在各附图中，对相同或对应的要素适当标注相同的符号。进而，需要注意的是，附图是示意性的，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时与现实不同。在附图的相互之间，有时也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。此外，在一部分的图中，适当地表示xyz坐标轴，由此说明方向。
(实施方式1)
图1是实施方式1所涉及的波长可变激光元件100的示意性的俯视图，图2是图1所示的波长可变激光元件100的A-A线剖视图，图3是图1所示的波长可变激光元件100的B-B线剖视图，图4是图1所示的波长可变激光元件100的C-C线剖视图。另外，在图2中，省略了一部分结构(保护膜、间隔层)的图示。
波长可变激光元件100是在半导体基板15的上表面单片集成了半导体激光器10、作为正向偏置光元件的半导体光放大器(SOA)40、以及无源波导部50的半导体光集成元件。另外，在本说明书中，所谓正向偏置光元件，意味着使电流从设置于正向偏置电极的上部的电极流向设置于下部的电极的器件。
半导体激光器10具有作为具有长度的反射镜的第1SG-DBR(Sampled GratingDistributed Bragg Reflector，采样衍射光栅分布式布拉格反射器)11、相位调整部12、增益部13、以及第2SG-DBR14。第1SG-DBR11、相位调整部12、增益部13以及第2SG-DBR14按照该顺序连接。
第1SG-DBR11由第2反射部和波长滤波器一体地构成。如图3所示，第1SG-DBR11，例如在包含n型InP的半导体基板15的主面上依次层叠有包含n型InP的下部包层17a、具有DBR型衍射光栅层的光波导层18、包含p型InP的间隔层17d、以及包含p型InGaAsP的上部包层22，隔着包含SiN等的保护膜31在上部配置有包含Ti的电阻加热器即微型加热器23和包含AuZn的焊盘电极27。第1SG-DBR11能够通过由微型加热器23的加热引起的光波导层18的折射率的变化来调整波长特性。
光波导层18以及间隔层17d被设为通过蚀刻等成为适合于以单模对1.55μm波段的光进行光导波的宽度(例如1.8μm)的条纹台面构造。条纹台面构造的两旁(纸面左右方向)成为具有包含p型InP埋入层17b以及n型InP电流阻挡(blocking)层17c的电流阻挡构造的埋入构造。光波导层18具有在p型InGaAsP层沿着z方向形成有采样衍射光栅，衍射光栅的槽被InP埋入的结构。在光波导层18中，衍射光栅的光栅间隔一定，但被采样，由此，对波长显示大致周期性的反射响应。
相位调整部12设置于第1SG-DBR11与第2SG-DBR14之间。相位调整部12在半导体基板15的主面上依次层叠有下部包层17a、包含InGaAsP的光波导层19、间隔层17d、以及上部包层22，经由保护膜31在上部配置有包含Ti的电阻加热器即微型加热器24和包含AuZn的焊盘电极28。相位调整部的剖面是图3所示的第1SG-DBR11的具有DBR型衍射光栅层的光波导层18被置换为光波导层19的构造。
增益部13设置于第1SG-DBR11与第2SG-DBR14之间，通过供给驱动电流来发挥光放大功能。如图4所示，增益部13在半导体基板15的主面上依次层叠有下部包层17a、包含InGaAsP的活性芯层20、间隔层17d、以及上部包层22，在上部包层22的上部隔着接触层25a以及欧姆电极25b配置有包含AuZn的焊盘电极29。接触层25a以及欧姆电极25b设置于形成于保护膜31的开口部31a。活性芯层20以及间隔层17d被设为通过蚀刻等成为适合于以单模对1.55μm波段的光进行光导波的宽度(例如1.8μμm)的条纹台面构造，条纹台面构造的两旁(纸面左右方向)成为具有包含p型InP埋入层17b以及n型InP电流阻挡层17c的电流阻挡构造的埋入构造。
第2SG-DBR14由输出激光的第1反射部和波长滤波器一体地构成。第2SG-DBR14在半导体基板15的主面上依次层叠有下部包层17a、具有DBR型衍射光栅层的光波导层21、间隔层17d、上部包层22，隔着包含SiN等的保护膜31在上部配置有包含Ti的电阻加热器即微型加热器26和包含AuZn的焊盘电极30。光波导层21与光波导层18同样地，具有在p型InGaAsP层沿着z方向形成有采样衍射光栅，衍射光栅的槽被InP埋入的结构。第2SG-DBR14的剖面与图3的第1SG-DBR11同样。在光波导层21中，衍射光栅的光栅间隔一定，但被采样，由此，对波长显示大致周期性的反射响应。第2SG-DBR14能够通过由微型加热器26的加热引起的光波导层21的折射率的变化来调整波长特性。第1SG-DBR11和第2SG-DBR14构成激光谐振器。第1SG-DBR11和第2SG-DBR14具有波长间隔相互不同的周期性的反射峰值作为波长特性。
SOA40在半导体基板15上隔着后述的无源波导部50设置于第2SG-DBR14的激光输出侧。SOA40在半导体基板15的主面上依次层叠有下部包层17a、活性芯层41、间隔层17d、以及上部包层22，在上部包层22的上部隔着接触层42a以及欧姆电极42b配置有包含AuZn的焊盘电极43。接触层42a以及欧姆电极42b设置在形成于包含SiN等的保护膜31的开口部31a。SOA40的剖面与图4所示的增益部13同样。SOA40通过供给驱动电流，对从第2SG-DBR14输出的激光进行放大，作为高输出的激光从波长可变激光元件100的端面输出。
激光的波长例如处于1.55μm波段的范围。另外，为了抑制激光的端面反射，优选在端面实施防反射涂层。在波长可变激光元件100中，由于仅在SOA40侧的端面实施防反射涂层即可，因此能够减少涂层工序的次数。此外，为了进一步抑制端面反射，优选SOA40的活性芯层41在端面附近相对于端面的法线倾斜数度，典型地为7°。
无源波导部50设置于第2SG-DBR14与SOA40之间，通过光波导层51连接半导体激光器10和SOA40。无源波导部50，在半导体基板15的主面上依次层叠有包含n型InP的下部包层17a、包含InGaAsP的光波导层51、间隔层17d、以及上部包层22，在上部包层22的上部隔着接触层52a以及欧姆电极52b配置有包含AuZn的无源波导电极53。接触层52a以及欧姆电极52b设置在形成于包含SiN等的保护膜31的开口部31a。无源波导部50的剖面是图4所示的增益部13的活性芯层20被置换为光波导层51的构造。
在半导体基板15的背面形成有作为n侧电极的接地电极16。接地电极16例如包含AuGeNi而构成，与半导体基板15欧姆接触。增益部13的焊盘电极29、SOA40的焊盘电极43、以及无源波导电极53是p侧电极，无源波导电极53与接地电极16电连接。通过以上的结构，能够进行从接地电极16以及焊盘电极29向增益部13的活性芯层20的电流注入，能够进行从接地电极16以及焊盘电极43向SOA40的活性芯层41的电流注入。
在波长可变激光元件100中，通过微型加热器24、26对第1SG-DBR11以及第2SG-DBR14的波长特性进行调制，由此能够对激光的波长进行调制，作为游标型的波长可变激光器发挥功能。
在SOA40中，从接地电极16以及焊盘电极43向活性芯层41注入电流，但由于来自SOA40的漏电流通过上部包层22流向第2SG-DBR14的光波导层21而光波导层21的折射率发生变化，因此，第2SG-DBR14的反射相位变化，存在谱线宽度宽大化的担忧。此外，在具备SOA40的波长可变激光元件100中，由于使用SOA来进行光输出的调整，因此，由于光输出而漏电流量也增减，由于光输出而存在谱线宽度也发生变化的担忧。进而，在注入到SOA40的活性芯层41的电流因外部因素而波动的情况下，漏电流量也变化，谱线宽度宽大化。
在实施方式1中，在第2SG-DBR14与SOA40之间配置无源波导部50，能够使来自SOA40的漏电流经由无源波导电极53流向接地电极16，因此，能够抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化。
在实施方式1中，作为正向偏置光元件以SOA为例进行了说明，但是并不限定于此。作为正向偏置光元件，也能够代替SOA而使用电流注入型滤波器。
(实施方式2)
图5是实施方式2所涉及的波长可变激光元件100A的示意性的俯视图，图6是图5所示的波长可变激光元件100A的D-D线剖视图。在图6中，省略了一部分结构(保护膜、间隔层)的图示。在实施方式2所涉及的波长可变激光元件100A中，无源波导部50A的无源波导电极53A形成为比无源波导部50A的长度短。接触层52a-1以及欧姆电极52b-1也与无源波导电极53A同样地形成得较短。
在实施方式1中，在第2SG-DBR14与SOA40之间配置无源波导部50，提取来自SOA40的漏电流来抑制谱线宽度的宽大化，但由于在光波导层51的上部设置以掺杂浓度高的P型InGaAsP为材料的接触层52a，因此会产生由接触层52a的光吸收引起的光的损耗。在实施方式2中，通过使无源波导电极53A的长度比无源波导部50A的长度短，从而降低由接触层52a-1引起的光的损耗。在实施方式1中，无源波导电极53除了与第2SG-DBR14以及SOA40的电绝缘间隙(分别通常为10μm左右)以外，遍及无源波导部50的全长而设置，但使实施方式2的无源波导电极53A设为无源波导部50A的长度的80％以下，优选设为无源波导部50A的长度的10％以上且50％以下的长度。在此，无源波导部50A的长度不包含电绝缘间隙。此外，为了有效率地提取漏电流，优选无源波导电极53A设置于SOA40侧。
在实施方式2中，与实施方式1同样地，通过无源波导电极53A来提取来自SOA40的漏电流，由此能够抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化，并且由于无源波导电极53A的长度短，因此，能够降低光的损耗。
(实施方式3)
图7是实施方式3所涉及的波长可变激光元件100B的示意性的俯视图，图8是图7所示的波长可变激光元件100B的E-E线剖视图，图9是图7所示的波长可变激光元件100B的F-F线剖视图。在图9中，省略了一部分结构(保护膜、间隔层)的图示。在实施方式3所涉及的波长可变激光元件100B中，无源波导部50B的无源波导电极53B避开光波导层51的正上方而配置。接触层52a-2以及欧姆电极52b-2也与无源波导电极53B同样地，避开光波导层51的正上方而配置。
如在实施方式2中说明的那样，由于在光波导层51的上部设置接触层52a，从而产生由接触层52a的光吸收引起的光的损耗。在实施方式3中，将接触层52a-2、欧姆电极52b-2以及无源波导电极53B与无源波导部50B的光波导层51平行地形成两个，并避开光波导层51的正上方而配置。
在实施方式3中，与实施方式1同样地，通过无源波导电极53A来提取来自SOA40的漏电流，由此能够抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化，并且由于将无源波导电极53B避开光波导层51的正上方而配置，因此，能够降低光的损耗。
(实施方式4)
图10是实施方式4所涉及的波长可变激光元件100D的示意性的俯视图，图11是图10所示的波长可变激光元件100D的G-G线剖视图。在图11中，省略了一部分结构(保护膜、间隔层)的图示。在实施方式4所涉及的波长可变激光元件100D中，SOA40D的焊盘电极43D的长度比活性芯层41的长度形成得短。接触层42a-1以及欧姆电极42b-1也与焊盘电极43D同样地形成得短。
在实施方式1中，通过利用无源波导部50的无源波导电极53来提取来自SOA40的焊盘电极43的漏电流，从而抑制谱线宽度的宽大化。在实施方式4中，通过降低SOA40从焊盘电极43的漏电流量，从而进一步抑制谱线宽度的宽大化。在波长可变激光元件100D中，SOA40D的焊盘电极43的长度r1比活性芯层41的长度r2短，焊盘电极43D不配置在活性芯层41的无源波导部50侧的端部上。但是，由于活性芯层41的未配置有焊盘电极43D的部分成为光吸收层，因此，活性芯层41的未配置有焊盘电极43D的部分的长度(不包含电绝缘间隙)优选为10μm以下。
在实施方式4中，与实施方式1同样地，通过无源波导电极53A来提取来自SOA40的漏电流，由此能够抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化，并且降低SOA40D从焊盘电极43D的漏电流量，因此能够进一步使谱线宽度宽大化。
另外，在实施方式4中，采用了与实施方式1同样的无源波导部50，但也可以采用实施方式2的无源波导部50A、实施方式3的无源波导部50B。
(实施方式5)
图12是实施方式5所涉及的波长可变激光元件100E的示意性的俯视图，图13是图12所示的波长可变激光元件100E的H-H线剖视图，图14A是图12所示的波长可变激光元件100E的J-J线剖视图(槽部54处的剖面)。图14B是图12所示的波长可变激光元件的L-L线剖视图(无源波导电极53E处的剖面)。在图13中，省略了一部分结构(保护膜、间隔层)的图示。在实施方式5所涉及的波长可变激光元件100E中，在比无源波导电极53E更靠SOA40侧具有槽部54。
在实施方式5中，为了降低能够从SOA40注入到第2SG-DBR14的漏电流量，在比无源波导电极53E更靠SOA40侧形成有槽部54。另外，槽部54、接触层52a-3、欧姆电极52b-3以及无源波导电极53E与无源波导部50E的光波导层51平行地形成两个，并避开光波导层51的正上方而配置。此外，接触层52a-3、欧姆电极52b-3以及无源波导电极53E的长度比无源波导部50E的长度短，并与槽部54相邻地配置。通过设置槽部54，从而降低来自SOA40的漏电流向无源波导电极53E的注入。由于漏电流在上部包层22流动，因此优选槽部54贯通p型InP埋入层17b而设置到n型InP电流阻挡层17c。在实施方式5中，关于无源波导电极53E的宽度(与光波导层51正交的方向上的长度)，通过设为比槽部54的宽度长而使基于无源波导电极53E的漏电流的提取量提高，但也可以设为与槽部54相同的长度。
在实施方式5中，与实施方式1同样地，通过无源波导电极53E来提取来自SOA40的漏电流，由此能够抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化，并且由于能够通过槽部54来降低能够从SOA40的焊盘电极43注入的漏电流量，因此能够进一步使谱线宽度宽大化。
(实施方式6)
图15是实施方式5所涉及的波长可变激光元件100F的示意性的俯视图，图16是图15所示的波长可变激光元件100F的K-K线剖视图。在图1中，省略了一部分结构(保护膜、间隔层)的图示。在实施方式6所涉及的波长可变激光元件100F中，第2SG-DBR14F是电流注入型。
第2SG-DBR14F在实施方式1的第2SG-DBR14中，替换微型加热器26以及焊盘电极30而在上部包层22的上部隔着接触层32a以及欧姆电极32b配置有包含AuZn的焊盘电极33。接触层32a以及欧姆电极32b设置在形成于包含SiN等的保护膜31的开口部。在第2SG-DBR14F中，电流从接地电极16以及焊盘电极33注入到具有衍射光栅层的光波导层21。若注入到光波导层21的电流变化，则构成分布反射器的光波导层21中的电子以及空穴的浓度变化。其结果是，因载流子等离子体效应，折射率变化，能够变更波长特性。
即使在第2SG-DBR14F为电流注入型的情况下，也通过无源波导电极53来提取来自SOA40的漏电流，能够抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化。
(实施方式7)
图17是实施方式7所涉及的波长可变激光元件200的示意性的立体图。在波长可变激光元件200中，两个具有长度的反射镜是SG-DBR114和环形谐振器滤波器RF1。
如图17所示，波长可变激光元件200构成为在1.55μm波段下进行激光振荡，并输出激光L1。波长可变激光元件200具备形成在共同的半导体基板B上的、第1波导部110和第2波导部120。半导体基板B例如包含n型InP基板。另外，在半导体基板B的背面形成有接地电极。接地电极例如包含AuGeNi而构成，与半导体基板B欧姆接触。
第1波导部110具备相位调整部112、增益部113、SG-DBR114、无源波导部150以及SOA140。此外，第1波导部110在相位调整部112、增益部113、SG-DBR114、无源波导部150以及SOA140上具有微型加热器128、焊盘电极129、微型加热器130、无源波导电极153以及焊盘电极143。在第1波导部110的内部配置有相位调整部112的波导层、增益部113的活性芯层、SG-DBRI14的具有衍射光栅层的波导层、无源波导部150的波导层以及SOA140的连接活性芯层的波导部111。半导体层叠部160由半导体层层叠而构成，相对于波导部111具备包层部的功能等。
微型加热器128、焊盘电极129、微型加热器130、无源波导电极153以及焊盘电极143被配置为在半导体层叠部160上沿着波导部111。另外，在半导体层叠部160形成有SiNx保护膜，焊盘电极129、无源波导电极153以及焊盘电极143经由形成于SiNx保护膜的开口部与半导体层叠部160接触。
第2波导部120具备双分支部121、两个臂部122、123、环状波导124以及包含Ti的微型加热器125。双分支部121由包含1×2型的多模干涉型(MMI)波导121a的1×2型的分支型波导构成，双端口侧分别与两个臂部122、123连接，并且单端口侧与第1波导部110侧连接。两个臂部122、123通过双分支部121，其一端被合并，与波导部111光学耦合。
臂部122、123被配置为均沿着z方向延伸，夹着环状波导124。臂部122、123与环状波导124接近，均以相同的耦合系数κ与环状波导124光学耦合。κ的值例如为0.2。臂部122、123和环状波导124构成环形谐振型滤波器RF1。此外，环形谐振型滤波器RF1和双分支部121构成反射镜M1。反射镜M1对波长显示大致周期性的反射响应。作为进行光波导的加热的加热部的微型加热器125a、125b是环状。在环状波导124的外周侧配置有微型加热器125a，在内周侧配置有微型加热器125b。微型加热器125a、125b设置于作为形成为覆盖环状波导124的保护膜的电介质层上。
第1波导部110和第2波导部120相互光学连接，通过波导部111的具有衍射光栅层的波导层和反射镜M1构成激光谐振器C1。此外，通过相位调整部112、增益部113、SG-DBR114以及第2波导部120构成半导体激光器。环状波导124具有高台面波导构造。高台面波导构造的宽度约为2μm。
在波长可变激光元件200中，通过微型加热器130、125对SG-DBR114以及反射镜M1的波长特性进行调制，由此能够对激光的波长进行调制，作为游标型的波长可变激光器发挥功能。
在波长可变激光元件200中，无源波导部150的无源波导电极153能够提取来自SOA140的漏电流，因此能够防止谱线宽度的宽大化。
即使在两个具有长度的反射镜为SG-DBR114和环形谐振器滤波器RF1的波长可变激光元件200中，也能够通过将无源波导部150配置于SOA140与SG-DBR114之间，抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化。
(实施方式8)
图18是实施方式8所涉及的波长可变激光元件200G的示意性的立体图。在波长可变激光元件200G中，两个具有长度的反射镜是SG-DBR114和环形谐振器滤波器RF2，相位调整部112设置于第2波导部120的两个臂部122、123G中的臂部123G。
如图18所示，波长可变激光元件200G构成为在1.55μm波段下进行激光振荡，并输出激光L1。波长可变激光元件200G具备形成在共同的半导体基板S1上的、第1波导部110G和第2波导部120G。半导体基板S1例如包含n型InP基板。另外，在半导体基板S1的背面形成有接地电极。接地电极例如包含AuGeNi而构成，与半导体基板S1欧姆接触。
第1波导部110G具备增益部113、SG-DBR114、无源波导部150以及SOA140。此外，第1波导部110G在增益部113、SG-DBR114、无源波导部150以及SOA140上具有焊盘电极129、微型加热器130、无源波导电极153以及焊盘电极143。在第1波导部110G的内部配置有增益部113的活性芯层、SG-DBR114的具有衍射光栅层的波导层、无源波导部150的波导层以及SOA140的连接活性芯层的波导部111G。半导体层叠部160由半导体层层叠而构成，相对于波导部111G具备包层部的功能等。
焊盘电极129、微型加热器130、无源波导电极153以及焊盘电极143被配置为在半导体层叠部160上沿着波导部111G。另外，在半导体层叠部160形成有SiNx保护膜，焊盘电极129、无源波导电极153以及焊盘电极143经由形成于SiNx保护膜的开口部与半导体层叠部160接触。
第2波导部120G具备双分支部121、两个臂部122、123G、环状波导124以及包含Ti的微型加热器125。双分支部121由包含1×2型的多模干涉型(MMI)波导121a的1×2型的分支型波导构成，双端口侧分别与两个臂部122、123G连接，并且单端口侧与第1波导部110G侧连接。两个臂部122、123G通过双分支部121，其一端被合并，与波导部111G光学耦合。臂部122、123G和环状波导124构成环形谐振型滤波器RF2。此外，环形谐振型滤波器RF2和双分支部121构成反射镜M2。
臂部122、123G被配置为均沿着z方向延伸，夹着环状波导124。在臂部123G配置有相位调整部112。在相位调整部112上形成有微型加热器128。虽然未图示，但臂部123G具有在半导体基板S1上依次层叠包含n型InP的下部包层、包含InGaAsP的光波导层以及包含p型InP的上部包层而构成的高台面波导构造。SiN保护膜形成为覆盖臂部123G。微型加热器128被配置为在SiN保护膜上沿着相位调整部112的光波导层。另外，作为第2波导部120G的其他结构要素的双分支部121、臂部122、环状波导124也同样地具有高台面波导构造，并被SiN保护膜覆盖。微型加热器125是环状，配置在形成为覆盖环状波导124的SiN保护膜上。
第1波导部110G和第2波导部120G相互光学连接，通过波导部111G的具有衍射光栅层的波导层和反射镜M2构成激光谐振器C2。此外，由增益部113、SG-DBR114以及第2波导部120G构成半导体激光器。
在波长可变激光元件200G中，无源波导部150的无源波导电极153能够提取来自SOA140的漏电流，因此，能够防止谱线宽度的宽大化。
即使在两个具有长度的反射镜为SG-DBR114和环形谐振器滤波器RF2的波长可变激光元件200G中，也能够通过将无源波导部150配置于SOA140与SG-DBR114之间，从而抑制由漏电流引起的谱线宽度的宽大化。
本发明并不被上述实施方式所限定。将上述的各结构要素适当组合而构成的方式也包含在本发明中。此外，本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因而，本发明的更广泛的方式并不限定于上述的实施方式，能够进行各种各样的变更。
产业上的可利用性
本发明所涉及的半导体光集成元件对用于光通信等的光器件是有用的。
符号说明
10：半导体激光器；
11：第1SG-DBR；
12、112：相位调整部；
13、113：增益部；
14：第2SG-DBR；
15、B、S1：半导体基板；
16：接地电极；
17a：下部包层；
17b：p型InP埋入层；
17c：n型InP电流阻挡层；
17d：间隔层；
18、19、21、51：光波导层；
20、41：活性芯层；
22：上部包层；
23、24、26、128、130：微型加热器；
25a、42a、52a、32a：接触层；
25b、42b、52b、32b：欧姆电极；
27、28、29、30、33、43、43D、129、143：焊盘电极；
31：保护膜；
31a：开口部；
40、140：半导体光放大器；
50、150：无源波导部；
53、153：无源波导电极；
54：槽部；
110、110G：第1波导部；
111、111G：波导部；
114：SG-DBR；
120、120G：第2波导部；
122、123、123G：臂部；
124：环状波导；
160：半导体层叠部；
100、100A、100B、100D、100E、100F、200、200G：波长可变激光元件；
C1、C2：激光谐振器；
L1：激光；
M1、M2：反射镜；
RF1、RF2：环形谐振器滤波器。

Claims (10)

1.一种半导体光集成元件，在半导体基板的上表面单片集成有正向偏置光元件和半导体激光器，其特征在于，具备：
无源波导部，其配置于所述正向偏置光元件与所述半导体激光器之间；以及
接地电极，其配置于所述半导体基板的下表面，
所述半导体激光器在所述正向偏置光元件侧具有具有长度的反射镜，
所述正向偏置光元件在与所述半导体基板相接的一侧的相反侧具有正向偏置光元件电极，
所述无源波导部在与所述半导体基板相接的一侧的相反侧具有无源波导电极，所述无源波导电极与所述接地电极电连接。
2.根据权利要求1所述的半导体光集成元件，其中，
所述正向偏置光元件是半导体光放大器。
3.根据权利要求1或2所述的半导体光集成元件，其中，
所述无源波导电极的长度比所述无源波导部的长度短。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体光集成元件，其中，
所述无源波导电极避开所述光波导层的正上方而配置于所述无源波导部。
5.根据权利要求1或2所述的半导体光集成元件，其中，
所述正向偏置光元件电极的长度比所述正向偏置光元件的活性芯层的长度短，所述正向偏置光元件电极未配置在所述活性芯层的所述无源波导部侧的端部上。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体光集成元件，其中，
无源波导部在比所述无源波导电极更靠正向偏置光元件侧具有槽部。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体光集成元件，其中，
所述半导体激光器是波长可变激光器，具有两个具有所述长度的反射镜、增益部、以及相位调整部。
8.根据权利要求7所述的半导体光集成元件，其中，
在所述两个具有长度的反射镜之中，至少一个是分布布拉格反射器。
9.根据权利要求8所述的半导体光集成元件，其中，
所述两个具有长度的反射镜是所述分布布拉格反射器和环形谐振器滤波器。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的半导体光集成元件，其中，
在所述两个具有长度的反射镜之中，配置于正向偏置光元件侧的具有长度的反射镜通过加热器进行控制。
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