JP2001042169A

JP2001042169A - 光学装置

Info

Publication number: JP2001042169A
Application number: JP21299299A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 宏佐藤; Masahiro Aoki; 雅博青木; Kazuhisa Uomi; 和久魚見
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザとそれに光学的に結合される光導波路と
をもつ光学装置を経済的に製造できる光学装置を提供す
る【構成】一部に回折格子１０５を有し波長λの光を発す
る半導体光素子と、この半導体光素子に対向して光結合
する光伝送路５とを有し、光伝送路５に向かい合う半導
体光素子端面に屈折率がｎ、厚さがλ／（４ｎ）である
誘電体膜が少なくとも層２１が形成され、光伝送路２１
と光素子の間に屈折率ｎｉの樹脂が充填され、上記半導
体光素子の屈折率をｎ_sとする時、上記屈折率ｎ_i、
ｎ_s、ｎの値の間にｎ_i＝（ｎ⁴／ｎ_s ²）の関係をもたせ
る。【効果】ＤＦＢレーザ等の安定動作に不可欠な端面の低
反射率が保たれる。ＤＦＢレーザを樹脂充填した場合の
特性変動を抑制できる。この結果、レーザを搭載した光
モジュールにおいて、樹脂充填パッケージが可能とな
り、小型・簡易な樹脂充填型ＤＦＢレーザ光モジュール
を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、光学装置、更に
詳しくいえば、半導体レーザと光導波路を組み合わせ半
導体レーザの光出射部を樹脂で封止する構造部をもつ光
学装置、例えば光もジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信サービスの普及に伴い、通信シス
テムに用いる光伝送装置の小型化、低価格化が求められ
ている。このため、光伝送装置に含まれる光モジュール
に関して言えば、モジュールの構造と組立・実装工程を
大幅に簡易化し、光モジュールを小型・低価格化する試
みがなされている。

【０００３】従来の光モジュールの実装工程では、モジ
ュールに搭載した素子の腐食・劣化を防ぐため、モジュ
ール内部の気密性を保つための強固な封止を実施してい
る。しかし、この気密封止方式では、モジュールパッケ
ージの材料が高価であること、封止工程が複雑であるこ
と等の理由により、モジュールの抜本的低価格化を図る
ことは困難である。これに対し、封止工程の抜本的簡素
化のため、モジュール内の光素子を防水性樹脂で充填し
た簡易な構造を有するモジュール、樹脂封止光モジュー
ルの開発が進みつつある。

【０００４】樹脂封止方式では、実装基板上に所望の光
素子を配置した後、素子周辺部に樹脂を充填し、パッケ
ージを簡易封止する。このため、気密封止工程が不要で
あり、実装工程を大幅に簡易化することが出来る。樹脂
封止技術の詳細は、例えば、1998年電子情報通信学会論
部誌C-Ivol. J81-C-I No.5 pp.274-282等に記載されて
いる。

【０００５】送信用光モジュールについて言えば、これ
まで樹脂封止技術は、低速光伝送用モジュールに対して
適用が検討されてきた。このため、モジュールに搭載さ
れる光源、半導体レーザはファブリ-ペロ（FP）型が主
であった。しかしながら、高速通信用光モジュールに対
しても経済化を目的とした簡易実装化が要求されるつつ
あり、高速伝送用光モジュールへの樹脂封止技術適用
が、モジュールの経済化に向けた重要な技術課題なって
いる。このため、高速伝送用光モジュールの送信光源で
ある分布帰還型(DFB: Distributed Feedback)レーザの
樹脂封止技術の確立が必要不可欠となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光モジュールの製造工
程は、一般に、（１）素子単体の特性選別、（２）実
装基板への素子搭載、（３）素子周辺部への樹脂充填、
の順に進行する。光素子を樹脂で充填する場合、樹脂充
填前後で光素子を覆う媒質の屈折率が変わるため、素子
の端面反射率が変化する。レーザについて言えば、樹脂
充填による端面反射率の変化により、特性が樹脂充填の
前後で変化する。公知のように、ＤＦＢレーザの特性
は、ＦＰレーザに比べ、端面の反射率変化の影響を受け
易く、電流−光出力特性及び発振スペクトルが端面反射
率によって大きく変化する。

【０００７】例えば、ＤＦＢレーザでは、通例、端面の
反射率を１％以下程度となるよう、端面の低反射率化を
行い、ファブリ−ペロ（ＦＰ）モードでの発振を抑制
し、安定な単一縦モード発振を実現する。通例、低反射
率化のために、化学的に安定な誘電体の薄膜がＤＦＢレ
ーザの端面に形成されることは公知であり、言うまでも
ない。

【０００８】しかしながら、上記のように低反射率を実
現する誘電体膜を形成した場合においても、樹脂充填の
後に、端面の反射率が上昇することがありえる。これ
は、誘電体膜外部の媒質の屈折率が変化するためであ
る。ＤＦＢレーザの端面の反射率が上昇した場合、上記
のように、ＦＰモードでの発振が起こり、ＤＦＢレーザ
の波長スペクトルはもはや単一モードではなくなり、Ｄ
ＦＢレーザ本来の持つ淡色性の良い波長スペクトルは得
られない。このように、ＤＦＢレーザの素子特性が樹脂
充填の後で大きく変化する場合、樹脂充填後に再度選別
工程が必要になる。再選別の実施は、製造費用増大につ
ながり、高速通信用ＤＦＢレーザモジュールの経済化に
対し大きな障害となる。したがって、ＤＦＢレーザモジ
ュールの構造簡易化において、樹脂充填モジュールの経
済性を活かすためには、樹脂充填前後で特性変動を伴わ
ない樹脂充填技術、即ち、樹脂充填の前後での端面反射
率の変化を抑制する技術が必要不可欠となる。

【０００９】従って、本発明の目的は、簡易実装樹脂封
止モジュールが有する経済性の特徴を活かし、樹脂封止
後もレーザの特性が変動しない光学装置、特に半導体レ
ーザと光導波路を組み合わせた光学装置を提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光学装置は、波長λの光を出射する出射部
をもつ半導体レーザと上記光を伝播する光導波路と少な
くとも上記出射部及び上記、光導波路の端部を固着する
樹脂とをもつ光学装置であって、上記半導体レーザの光
導波路と対向した端面に、屈折率がn、厚さがλ上記(4
n)である誘電体膜が設けられ、上記樹脂の屈折率をn_i、
上記半導体レーザの屈折率をn_sとしたとき、上記の屈折
率n_i、n_s、ｎの値の間にn_i＝(n⁴/n_s ²)の関係がもつよう
に、上記誘電体膜及び樹脂が設定される。

【００１１】本発明の好ましい実施形態では、上記半導
体レーザが、分布帰還型(DFB: Distributed Feedback)
レーザ、すなわち、半導体レーザの光導波方向の少なく
とも一部に屈折率又は利得が周期的に変化した回折格子
が形成されたレーザであり、実装基板に上記半導体レー
ザが装着され、上記実装基板、上記半導体レーザ及び光
導波路の端部が上記樹脂で樹脂封止まるされた光モジュ
ールとして構成される。また、半導体レーザの屈折率
は通常３．１ないし３．４であり、樹脂として１．３８
ないし１．４３のものを使用する。従って、前述の関係
より誘電体膜としては屈折率１．９±０．２のものが採
用される。

【００１２】本発明によれば、誘電体の屈折率をｎとし
て、半導体レーザの発振波長λに対してλ／（４ｎ）の
厚さとなる誘電体膜を少なくとも一層、端面に形成した
構成のＤＦＢレーザが存在し、レーザを覆う樹脂の屈折
率ｎｉ、半導体の屈折率ｎｓの間にｎｉ＝（ｎ⁴／ｎ
ｓ²）の関係があるので、半導体レーザモを用いた光ジ
ュールの作製工程、即ち、空気中で素子を選別する工程
の端面反射率と樹脂充填後の端面反射率が変化しない。
これは、樹脂充填の前後においてＤＦＢレーザの特性、
特に、発振波長のスペクトルが変化せず、同一の素子特
性が得られるので、樹脂充填後にスペクトル等の特性を
再度判定する必要はない。また、製造歩留止が著しく向
上する。従って製造工程の短縮、製造歩留止によって、
製品コストを低減できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜実施例１＞本発明の光学装置を
波長１．３μｍ帯の分布帰還型半導体レーザを搭載した
光モジュールに適用した実施例について図１を用いて説
明する。

【００１４】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明
による光学装置の一実施例である光モジュールの要部平
面図及び部分拡大側面図を示す。図１に示すように、光
モジュールのパッケージ容器１の中ににシリコン（Ｓ
ｉ）からなる実装基板２が配置され、実装基板２上には
均一な周期の回折格子を有する分布帰還型半導体レーザ
（ＤＦＢ： Distributed Feedback）３、光出力監視用
受光素子４、光ファイバ５が配置されている。ＤＦＢレ
ーザ３、受光素子４、光ファイバ５は、シリコーン系樹
脂６で充填される。尚、ＤＦＢレーザ３は公知の埋め込
み型レーザ、リッジ導波路型レーザいずれでもよい。実
装基板２には、ＤＦＢレーザ３及び受光素子４に電源を
供給するための電極版７〜１２が設けられている。電極
８及び電極９はそれぞれレーザ陰極用ワイヤ１３及び受
光素子用ワイヤを介してＤＦＢレーザ３及び受光素子４
に接続されている。

【００１５】図２は、ＤＦＢレーザ３単体の詳細な構造
を部分欠き斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）で示したもの
である。ＤＦＢレーザ３は、ｎ型ＩｎＰ１０１を基板と
し、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料系からなるｎ型光閉じ込め
層１０２、歪多重量子井戸活性層１０３、ｐ型光閉じ込
め層１０４の上部にＩｎＧａＡｓＰ系の材料で構成され
た回折格子層１０５を有する。活性層１０３及び回折格
子層１０５の構造は、室温（２５℃）でのＤＦＢレーザ
３の発振波長が１３００ｎｍとなるよう形成した。

【００１６】回折格子層１０５の極性はｎ型、ｐ型いず
れでもよい。ｐ型の場合には、ＤＦＢレーザ３は、光の
伝播方向に屈折率のみが周期的にする屈折率結合型とな
る。また、ｎ型の回折格子では、公知のように回折格子
が周期的な電流阻止層として機能するために、屈折率の
みならず、活性層内の利得に周期的変化が生じ、利得結
合型ＤＦＢレーザとなる。

【００１７】回折格子１０５を干渉露光法とそれにつづ
くエッチングにより形成した後、ｐ型ＩｎＰクラッド層
１０６、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１０７を形成した。ＩｎＰ
基板１０１、活性層１０３、回折格子層１０５、ＩｎＰ
クラッド層１０６が光の導波に望ましい屈折率分布を有
し、活性層１０３、回折格子層１０５が光導波路層とな
ることは言うまでもない。また、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層１
０７は、電極形成時に良好なオーミック接続を得るため
に形成した。上述の結晶成長工程には、有機金属気相成
長（ＭＯＶＰＥ： Metalorganic Vapor Phase Epitax
y）法を用いた。

【００１８】上記結晶成長工程に引き続き、公知のウエ
ットエッチングを用いたメサストライプ形成工程と、Ｍ
ＯＶＰＥ法による埋め込み再成長プロセスにより、Ｆｅ
をドープした高抵抗ＩｎＰ１０８による埋め込み構造を
形成した。これに引き続き、ウエハ表面を酸化珪素（Ｓ
ｉＯ₂）１０９により絶縁化処理した後、ｐ側電極１１
０、ｎ側電極１１１を形成し、レーザ構造を形成した。

【００１９】図１（ｂ）及び図２に示したＤＦＢレーザ
では、公知のように、ファブリ−ペロ（ＦＰ： Fabry-P
erot）モード発振を抑圧し、単一縦モード発振を得るた
め、片側の端面に反射率１％以下程度の低反射率膜、他
方の端面には、反射率９０％程度の高反射率膜を形成す
る。本実施例では、光ファイバ５と対向するＤＦＢレー
ザ３の端面（以下、前端面と略記）には、低反射率を実
現するための誘電体膜として、厚さ１６４．９ｎｍの窒
化珪素（ＳｉＮｘ）からなる屈折率１．９７の端面膜２
１を形成した。このとき、上記誘電体ＳｉＮｘの膜厚さ
は、誘電体の屈折率をｎとして、ＤＦＢレーザの発振波
長λに対してλ／（４ｎ）の厚さとなっている。

【００２０】この結果、ＤＦＢレーザの前端面の反射率
は、素子特性を判定・選別する雰囲気である空気中にお
いて０．６５％となり、ＦＰモードの発振は十分に抑圧
される。ＤＦＢレーザの単一縦モード（以下、ＤＦＢモ
ードと略記）に対するＦＰモードの抑圧比は、４５ｄＢ
以上となった。尚、窒化珪素の組成は必ずしも化学両論
的組成（Ｓｉ：Ｎ＝３：４）である必要はないため、以
下ＳｉＮｘと記す。また、ファイバ５と対向しない他方
の端面（以下、後端面と略記）には、厚さ１１６ｎｍの
非晶質Ｓｉと厚さ２２４ｎｍのＳｉＯ₂を一対とする反
射膜を３対からなる高反射率膜２２形成した。これら端
面膜２１、２２の形成方法には、従来知られている手
法、スパッタリングを用いた。前端面２１のＳｉＮｘ膜
と半導体との密着性を上げるために、ＳｉＮｘ膜と半導
体の間に１０ｎｍ程度のＳｉＯ₂膜（図に記載なし）を
形成してもよい。１０ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ₂が形成
された場合の端面反射率の変化は、素子特性にほとんど
影響を及ぼさない。上記端面膜を形成した場合、ＤＦＢ
レーザを構成する半導体の屈折率が３．３であるので、
レーザを覆う媒質が空気（屈折率＝１）である時、ＤＦ
Ｂレーザ前端面の反射率は、０．６５％、後端面反射率
は９６％となる。

【００２１】上記端面膜を形成したＤＦＢレーザ３をｐ
側電極が実装基板２に接合するように固定した後、ＤＦ
Ｂレーザ３と光ファイバ５の周囲に屈折率１．３８のシ
リコーン系樹脂６を充填した。このとき、ＤＦＢレーザ
３の前端面の反射率は、空気中での場合と同じく０．６
５％となる。この結果、上記樹脂６を充填した後も、Ｆ
Ｐモードの発振を十分に抑圧でき、その抑圧比はＤＦＢ
モードに対して４５ｄＢ以上を実現できる。

【００２２】上述のように、樹脂充填後のＦＰモード発
生を十分に抑圧することで、樹脂充填ＤＦＢレーザモジ
ュールが発生する光パルス信号の波形は、公知のシング
ルモード光ファイバを通して４０キロメートル以上伝送
した後も、受信装置において明瞭に識別し得る。また、
その光パルスの発生は毎秒数百メガビットから数ギガビ
ットまで高速化できる。

【００２３】本実施例では、誘電体の屈折率をｎとし
て、ＤＦＢレーザの発振波長λに対してλ／（４ｎ）の
厚さとなる誘電体膜を少なくとも一層、端面に形成した
構成のＤＦＢレーザが存在し、レーザを覆う樹脂の屈折
率ｎｉ、半導体の屈折率ｎ_sの間にｎ_i＝（ｎ⁴／ｎ_s ²）
なる関係が成り立つ構成となっている。上記関係が成立
する場合、ＤＦＢレーザモジュールの作製工程、即ち、
空気中で素子を選別する工程の端面反射率と樹脂充填後
の端面反射率が変化しない。これは、樹脂充填の前後に
おいてＤＦＢレーザの特性、特に、発振波長のスペクト
ルが変化せず、同一の素子特性が得られることを意味す
る。したがって、樹脂充填後にスペクトル等の特性を再
度判定する必要はない。

【００２４】ここで、図３を用いて本発明の効果を説明
する。同図において、縦軸は端面のの反射率（％）、横
軸は樹脂の屈折率ｎ_iを表す。上記実施例において、Ｄ
ＦＢレーザ半導体レーザのの発生する光の波長を１．３
μｍ半導体ＩｎＰの屈折率３．３、端面２１の誘電体
膜を屈折率ｎ＝１．９７、厚さ１６５０Å（光の波長λ
に対してλ／（４ｎ））とて、端面２１反射率を１％以
下とする。このような半導体レーザに、樹脂の屈折率ｎ
_iが前述の関係ｎｉ＝（ｎ⁴／ｎ_S ²）なる関係が成り立つ
１．３９５を持つ樹脂を用いた場合、図３のＢに示すよ
うに、樹脂充填時に、反射率は樹脂充填前と殆ど変わら
ない。一方、関係ｎ_i＝（ｎ⁴／ｎ_s ²）が成り立たない例
として、仮に、ｎ＝１．７である誘電体、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂Ｏ₃）膜を用い、シリコーン樹脂にて充填し
た場合は、空気中での反射率は０．４％であり低反射率
膜として十分な値である。しかし、図３のＣに示すよう
に、前述の酸化アルミニウム膜をシリコーン樹脂で充填
した場合、端面反射率は５．２％となり、ＦＰモードの
発振を十分に抑圧することはできない。

【００２５】＜実施例２＞本発明の光学装置を波長１．
３μｍ帯の位相シフト型ＤＦＢレーザを搭載した光モジ
ュールに適用した第二の実施例について図４を用いて説
明する。

【００２６】図４は、光モジュールに内のλ／４位相シ
フト−ＤＦＢレーザと光ファイバ５の光結合部分を拡大
した断面図である。光モジュール全体の構成は、レーザ
がλ／４位相シフト−ＤＦＢレーザに変更された以外、
図１の光モジュールと同じである。また、素子の層構造
及び断面構造も図２と同様であるため説明を省略する。
レーザは第一の実施例と同様、ＩｎＰ４１を基板と
し、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料系からなる活性層４２と、
λ／４位相シフト部分４３を有する回折格子層４４を有
する。活性層４２及び回折格子層４４は、ＤＦＢレーザ
の発振波長が室温で１３００ｎｍとなるよう形成した。
これら活性層４２、回折格子層４４の構造及び形成方法
は公知であるので、詳細な説明は省略する。

【００２７】λ／４位相シフトＤＦＢレーザでは、素子
の両端面での光の反射を抑圧する必要があり、端面反射
率を１％程度以下にしなければならない。通例では、公
知の通り、端面に誘電体膜を形成し、低反射率を実現し
ている。本実施例では、光ファイバ５と対向するＤＦＢ
レーザの端面（以下、前端面と略記）、及びファイバ５
と対向しない他方の端面（以下、後端面と略記）両方に
低反射率を実現するための誘電体膜として、厚さ１６
４．９ｎｍ窒化珪素（ＳｉＮｘ）からなる屈折率１．９
７の端面膜４５、４６を形成した。これら端面膜の形成
方法には、公知の手法スパッタリングを用いた。これら
端面のＳｉＮｘ膜と半導体との密着性を上げるために、
ＳｉＮｘと半導体の間に１０ｎｍ程度のＳｉＯ₂膜を形
成してもよい。１０ｎｍ程度の厚さのＳｉＯ₂が形成さ
れた場合の端面反射率の変化は、素子特性にほとんど影
響を及ぼさない。上記端面膜を形成した場合、ＤＦＢレ
ーザを構成する半導体の屈折率が３．３であるので、レ
ーザを覆う媒質が空気（屈折率＝１）である時、ＤＦＢ
レーザ端面の反射率は、第一の実施例で述べた通り０．
６５％となる。

【００２８】上記端面膜４５を形成したλ／４位相シフ
トＤＦＢレーザを実装基板２の上に固定した後、レーザ
と光ファイバ５の周囲に第一の実施例と同様、屈折率
１．３８のシリコーン系樹脂６を充填した。既に述べた
ように、レーザの前・後端面反射率は樹脂６充填の後も
変化せず０．６５％となる。本実施例においても、第一
の実施例と同様、ＤＦＢレーザ前端面に形成する誘電体
４５の屈折率をｎとして、ＤＦＢレーザの発振波長λに
対してλ／（４ｎ）の厚さとなり、樹脂６の屈折率ｎ
ｉ、半導体の屈折率ｎ_sの間にｎ_i＝（ｎ⁴／ｎ_s ²）なる
関係が成り立つ構成としている。したがって、樹脂６充
填の前後で、ＤＦＢモードと他のモードとの抑圧比は４
０ｄＢ以上を保持している。

【００２９】第一の実施例と同様、本発明をλ／４シフ
ト型ＤＦＢレーザに適用し、それを搭載した樹脂充填Ｄ
ＦＢレーザモジュールが発生した光パルス信号の波形
は、公知のシングルモード光ファイバを通して４０キロ
メートル伝送した後も、受信装置において明瞭に識別し
得る。また、毎秒数百メガビットから数ギガビットまで
その光パルスの発生速度を高速化することも可能であ
る。

【００３０】＜実施例３＞本発明の光学装置を波長１．
３μｍ帯のビームスポット拡大器集積ＤＦＢレーザを搭
載した光モジュールに適用した第三の実施例について図
５を用いて説明する。

【００３１】図５は、本発明を適用したビームスポット
拡大器集積ＤＦＢレーザと光ファイバ５の光結合部分を
拡大した断面図を示す。レーザは、ＩｎＰ６１を基板と
し、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料系からなる活性層６２と、
光導波路層の厚さが連続的に変化するビームスポット拡
大器６３を有し、さらに回折格子層６４を少なくとも有
する。活性層６２及び回折格子層６４は、ＤＦＢレーザ
の発振波長が室温で１３００ｎｍとなるよう形成した。
これら活性層６２、回折格子層６４の構造及び形成方法
は公知の手法に準じて形成しているため、詳細な説明は
省略する。

【００３２】また、本実施例では、光導波路層の厚さが
連続的に変化するビームスポット拡大器６３を集積した
レーザを用いたが、公知のように、ビームスポット拡大
器の形状は、光導波路幅が変化するものでもよい。

【００３３】第一の実施例で述べたように、ファブリ−
ペロモード発振を抑圧するため、片側の端面に適切な厚
さと屈折率を有する誘電体膜６５を形成し、反射率１％
以下程度の低反射率を実現する。他方の端面には、反射
率９０％程度の高反射率膜６６を形成する。本実施例で
は、光ファイバ５と対向するＤＦＢレーザの端面（以
下、前端面と略記）には、低反射率実現のための誘電体
膜として厚さ１６４．９ｎｍ窒化珪素（ＳｉＮｘ）から
なる屈折率１．９７の端面膜６５を形成した。また、フ
ァイバと対向しない他方の端面（以下、後端面と略記）
には、厚さ１１６ｎｍの非晶質Ｓｉと厚さ２２４ｎｍの
ＳｉＯ２を一対とする反射膜を３対からなる高反射率膜
６６を形成した。

【００３４】端面膜６５、６６の形成方法は、公知の手
法スパッタリングを用いた。前端面のＳｉＮｘ膜６５と
半導体との密着性を上げるために、ＳｉＮｘと半導体の
間に１０ｎｍ程度のＳｉＯ₂膜を形成してもよい（Ｓｉ
Ｏ₂を形成した場合の図面は記載なし）。１０ｎｍ程度
の厚さのＳｉＯ₂が形成された場合の端面反射率の変化
は、素子特性にほとんど影響を及ぼさない。端面膜６５
を形成した場合、ＤＦＢレーザを構成する半導体の屈折
率が３．３であるので、レーザを覆う媒質が空気（屈折
率＝１）である時、ＤＦＢレーザ前端面の反射率は、
０．６５％、後端面反射率は９６％となる。通例、素子
特性を判定・選別する雰囲気である空気中での前端面の
反射率は０．６５％となり、ＦＰモードの発振は十分に
抑圧される。

【００３５】端面膜６５、６６を形成したＤＦＢレーザ
が実装基板２の上に固定された後、ＤＦＢレーザと光フ
ァイバのレーザに対抗する先端の周囲に屈折率１．３８
のシリコーン系樹脂６を充填した。このとき、ＤＦＢレ
ーザの前端面反射率は、後端面反射率は０．６５％とな
る。

【００３６】この結果、第一の実施例と同様、ＤＦＢモ
ードに対するＦＰモードの抑圧比は４５ｄＢ以上となっ
た。樹脂６充填後のＦＰモード発生を十分に抑圧したた
め、公知のシングルモード光ファイバを通して４０キロ
メートル以上伝送した後も、樹脂６充填ＤＦＢレーザモ
ジュールが発生する光パルス信号の波形は、受信装置に
おいて明瞭に識別しうる。また、光パルスの発生は毎秒
数百メガビットから数ギガビットまで高速化できること
は、第一の実施例と同様である。

【００３７】さらに、第三の実施例では、ビームスポッ
ト拡大器６３を集積しているため、第一の実施例に比べ
て、公知の通り、光ファイバへの光結合効率が改善され
る。この結果、光ファイバへの光の入射量が増大し、よ
り長い距離への光信号の伝送が可能となる。第三の実施
例の場合、第一の実施例に比べ、倍の８０キロメートル
の伝送も可能である。

【００３８】本実施例においても、ＤＦＢレーザ前端面
に形成した誘電体膜の屈折率ｎ、樹脂の屈折率ｎｉ、半
導体の屈折率ｎｓの間にｎｉ＝（ｎ４／ｎｓ２）なる関
係が成り立つ。このため、樹脂充填後も端面反射率を低
く保つことができ、高速光伝送に不可欠な単一縦モード
スペクトルを保持することができる。

【００３９】以上、本発明の実施例として光モジュール
について説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではない。レーザの光出射部の端面と光導波との間
に樹脂を充填する構造部をもつ光学装置に適用できるも
のである。

【００４０】

【発明の効果】本発明により、高速光伝送が可能なＤＦ
Ｂレーザを搭載し、かつ、簡易な構造を有する樹脂充填
光モジュールを実現できる。本発明では、ＤＦＢレーザ
の安定動作に不可欠な低反射率が樹脂充填の前後で不変
あるいは反射率の変動量が不変とみなせる程度に抑制さ
れた樹脂充填技術の提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学装置の一実施例の光モジュー
ルの平面図及びその部分拡大側面である。

【図２】図１の実施例の斜視図及び部分断面図である。

【図３】本発明の効果を説明するための図である。

【図４】本発明による光学装置の第２の実施例の光モジ
ュールの部分拡大側面である。

【図５】本発明による光学装置の第２の実施例の光モジ
ュールの部分拡大側面である。

【符号の説明】

１…モジュールパッケージ、２…実装基板、３…ＤＦＢ
レーザ、４…受光素子、５…光ファイバ、６…樹脂、７
…レーザ用陽極電極、８…レーザ用陰極電極、９…受光
素子用陽極電極、１０…受光素子用陰極電極、１１…予
備電極、１２…予備電極、１３…レーザ陰極用ワイヤ、
１４…受光素子陽極用ワイヤ２１…低反射率膜、２２…高反射率膜。４１…ＩｎＰ半
導体基板、４２…活性層、４３…位相シフト領域、４４
…回折格子層、４５…ＩｎＰクラッド層、４６…低反射
率膜、４７…高反射率膜６１…ＩｎＰ半導体基板、６２…活性層、６３…ビーム
スポット拡大器、６４…回折格子層、６５…ＩｎＰクラ
ッド層、６６…低反射率膜、６７…高反射率膜１０１…ｎ−ＩｎＰ半導体基板、１０２…ｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光閉じ込め層、１０３…歪多重量子井戸活性層、
１０４…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、１０５…回
折格子層、１０６…ｐ型ＩｎＰクラッド層、１０７…ｐ
型ＩｎＧａＡｓ層、１０８…高抵抗ＩｎＰ埋め込み層、
１０９…表面絶縁膜、１１０…ｐ側電極、１１１…ｎ側
電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者魚見和久東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 2H037 BA02 DA03 DA04 DA17 DA36 5F073 AA11 AA64 AA83 AA89 AB15 AB28 BA01 CA12 CB02 CB11 DA04 DA22 EA15 EA18 FA02 FA07 FA21 FA27 FA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長λの光を出射する出射部をもつ半導体
レーザと上記光を伝播する光導波路と少なくとも上記出
射部及び上記光導波路の端部を固着する樹脂とをもつ光
学装置であって、上記半導体レーザの光導波路と対向し
た端面に、屈折率がn、厚さがλ／(4n)である誘電体膜
が設けられ、上記樹脂の屈折率n_iを、上記半導体レーザ
の屈折率をn_sとしたとき、上記屈折率n_i、n_s、ｎの値の
間にn_i＝(n⁴/n_s ²)の関係が成り立つように上記誘電体膜
及び樹脂が設定されることを特徴とする光学装置。
【請求項２】上記半導体レーザは半導体レーザの光導波
方向の少なくとも一部に屈折率又は利得が周期的に変化
した回折格子が形成された半導体レーザであることを特
徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】上記半導体レーザは半導体レーザの光導波
方向の少なくとも一部に屈折率又は利得が周期的に変化
した回折格子が形成され、上記回折格子の一部に回折格
子の位相シフト領域が形成されて成ることを特徴とする
請求項１記載の光学装置。
【請求項４】上記半導体レーザは光導波方向に厚さ又は
幅が変化した導波路を有することを特徴とする請求項
１、２又は３記載の光学装置。
【請求項５】上記樹脂の屈折率が1.38〜1.43の範囲であ
り、半導体レーザの屈折率が3.1〜3.4であり、上記誘電
体膜の屈折率ｎが1.9±0.2であることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか一に記載の光学装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載された
光学装置を含み、上記半導体レーザは実装基板に装着さ
れ、上記半導体レーザ及び上記光導波路の上記半導体レ
ーザとの結合部全体が上記樹脂によって覆われた部分が
パッケージ容器に封止されていることを特徴とする光モ
ジュール。