JP2002164615A

JP2002164615A - 光半導体装置及び光半導体モジュール

Info

Publication number: JP2002164615A
Application number: JP2000356999A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Satou; 嘉洋佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光半導体装置及び光半導体モジュールに関
し、波長可変制御時の温度変化による光出力の低下を抑
制する。【解決手段】単一波長で発振する半導体レーザ部２
と、半導体光増幅器部４とを光導波路部３で結合して同
一基板１上に集積化した光半導体装置の半導体レーザ部
２にのみ温度可変制御手段５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光半導体装置及び光
半導体モジュールに関するものであり、特に、波長多重
通信に用いる単一波長で発振する半導体レーザを集積化
した光半導体装置における温度による発振波長のシフト
に伴う利得の減少を抑制するための温度可変制御機構の
構成に特徴のある光半導体装置及び光半導体モジュール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の通信需要の飛躍的な増加に伴い、
波長の異なる複数の信号光を多重化することで一本の光
ファイバで大容量伝送を行う波長多重通信（ＷＤＭ：Ｗ
ａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｉｎｇ）システムの開発が進んでいる。

【０００３】この様な波長多重通信システムにおいて、
広い波長選択範囲と高い光出力を同時に実現する光源
が、システムを構築する上で強く要請されており、この
様な要請に応えるために、一つのチップ中に発振波長の
異なる半導体レーザアレイと半導体光増幅器を光合流器
により結合した方式の光半導体装置が注目されており、
この光半導体装置を用いることは光源の小型化、低コス
ト化に繋がり非常に有効である。

【０００４】ここで、図１１を参照して、従来の光増幅
器集積化半導体レーザアレイを説明する。図１１参照図１１は、従来の光増幅器集積化半導体レーザアレイの
概略的斜視図であり、複数のストライプ状のＤＦＢ（分
布帰還型）半導体レーザからなるＤＦＢレーザアレイ部
７１、屈曲型光導波路アレイ７３と光合流器７４とから
なりＤＦＢレーザアレイ部７１を一本に束ねる光導波路
部７２、及び、波長多重化されたレーザ光を増幅する半
導体光増幅器部７５とから構成されている。

【０００５】なお、この場合のＤＦＢレーザアレイ部７
１は、ＦＢＨ（Ｆｌａｔ−Ｂｕｒｉｅｄ−Ｈｅｔｅｒｏ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造半導体レーザ等で構成されて
おり、ｎ側クラッド層を兼ねるｎ型ＩｎＰバッファ層に
設けた各ＤＦＢレーザ部毎に互いに異なった周期の回折
格子を利用しており、例えば、１．５５μｍを中心波長
とする波長多重レーザとなっている。

【０００６】この様な光増幅器集積化半導体レーザアレ
イは、サブマウント、即ち、キャリアにマウントすると
ともに、キャリアごとペルチェ素子によって温度を可変
制御して発振波長を可変にする方法を採用している。こ
の様な方式は、通常の半導体レーザのモジュール化技術
をそのまま応用できる観点からも、実用性が高いという
利点がある。

【０００７】図２参照図２における黒丸は、典型的なＤＦＢ半導体レーザの発
振波長の温度依存性を示すもので、温度Ｔの上昇ととも
に発振波長λは長波長側に変化し、その勾配はａは、約
０．０９６、即ち、 λ＝０．０９６Ｔ＋１５３３．４〔ｎｍ〕となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、キャリアごと温度を可変制御する波長可変方式の場
合には、集積化した半導体光増幅器部７５にも大きな温
度変化が伴うため、温度上昇に伴い利得が減少し、結果
的に光出力が低下するという問題がある。

【０００９】図１２参照図１２は、光導波路部７２の長さが１１００μｍとした
光増幅器集積化半導体レーザアレイにおける光出力変化
の温度依存性を示す図であり、温度範囲２５〜７０℃の
４５℃の間で光出力は−８．０ｄＢも低下する。

【００１０】これは、波長を変化するために温度を上昇
させた場合、ＤＦＢ半導体レーザ自体の温度上昇に伴う
光出力の低下に加えて、半導体光増幅器の温度上昇に伴
う利得の減少が重なったためである。

【００１１】したがって、本発明は、波長可変制御時の
温度変化による光出力の低下を抑制することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ここで、図１及び図２を
参照して本発明における課題を解決するための手段を説
明する。なお、図１は本発明の原理的構成の説明図であ
り、また、図２は、光出力変化の温度依存性の説明図で
ある。図１及び図２参照上述の目的を達成するため、本発明は、単一波長で発振
する半導体レーザ部２、特に、半導体レーザアレイと、
半導体光増幅器部４とを光導波路部３で結合して同一基
板１上に集積化した光半導体装置において、半導体レー
ザ部２にのみ温度可変制御手段５、特に、加熱器等の温
度可変制御手段５を設けたことを特徴とする。

【００１３】この様に、半導体レーザ部２における発振
波長を温度可変制御手段５によって制御する際に、温度
可変制御手段５を半導体レーザ部２にのみ設けることに
よって、半導体光増幅器部４における温度変動を最小限
に抑制することができ、温度変化に伴う光出力の変動を
抑制することができる。

【００１４】例えば、上記の半導体レーザ部２と半導体
光増幅器部４との間隔が１１００μｍである光半導体装
置において、２５℃で駆動していた半導体レーザ部２を
７０℃まで加熱しても、半導体光増幅器部４における温
度上昇は４０℃程度となるので、半導体光増幅器部４に
おける利得の低減を抑制することができ、それによっ
て、図２に示すように、光出力の低減が−２．９ｄＢと
従来に比べて５．１ｄＢと大幅に改善することができ
る。

【００１５】また、光出力の減少を問わない場合には、
この温度依存性の改善により半導体レーザの駆動温度範
囲をさらに拡げることができ、それによって、波長可変
範囲をさらに広くすることが可能になるので、広い波長
可変を維持したままで高い光出力を実現することができ
る。

【００１６】また、温度可変制御手段５として、加熱
器、特に、電気的抵抗で発熱する導電性薄膜を用いるこ
とによって、通常のフォトリソグラフィー工程によって
温度可変制御手段５を形成することができ、それによっ
て、光半導体装置の全体構成の小型化が可能になる。

【００１７】また、半導体光増幅器部４に隣接して、前
段、即ち、光出射端面側または後段のいずれかに、半導
体光変調器、特に、電界吸収型光変調器を集積化した場
合にも、半導体光変調器部における温度上昇を同様に低
く抑制することができるため、吸収端の長波化を抑制す
ることができ、それによって、基礎吸収損失による光出
力の減少を低減することができる。

【００１８】また、半導体レーザ部２が半導体レーザア
レイで構成した光半導体装置に対しても効果が大きいも
のである。即ち、１つのＤＦＢ半導体レーザでカバーで
きる波長範囲は狭いものの、異なる波長で発振する複数
のＤＦＢ半導体レーザをアレイ化してその内の一つを選
択して駆動することによって波長可変範囲を拡大するこ
とが可能になる。この場合、光導波路部３を、半導体レ
ーザアレイを一つの光導波路に光結合する光合流器を有
する光導波路部３で構成する必要がある。

【００１９】また、温度可変制御手段５は、半導体レー
ザ部２に対して１個設けても良いし、或いは、複数の温
度可変制御要素を分割して設けても良いものである。即
ち、半導体レーザアレイの場合には、半導体レーザアレ
イ全体に対して一つの大面積の温度可変制御手段５を設
けても良いし、あるいは、半導体レーザアレイを構成す
る個々の半導体レーザに対して個別の温度可変制御手段
５を設けても良いものである。

【００２０】この場合、個別に設けた温度可変制御手段
５は、独立に駆動しても良いし、或いは、直列接続或い
は並列接続して一体に駆動しても良いものである。独立
に駆動した場合には、不必要な半導体レーザを加熱する
ことがないので、低消費電力化が可能になるとともに、
加熱量が少なくなるので半導体光増幅器の温度上昇を低
減することができる。

【００２１】また、一体に駆動した場合にも、半導体レ
ーザの近傍のみを加熱し、隣接する半導体レーザの間の
埋込領域を加熱することがないので、低消費電力化が可
能になるとともに、半導体光増幅器部４の温度上昇を低
減することができ、さらに、温度可変制御手段５に電流
を流す電流源の個数を減らすことができるとともに、モ
ジュール実装におけるピンの本数を少なくすることがで
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の第１の実施の形
態の光半導体装置及びこの光半導体装置を組み込んだ光
半導体モジュールを図３乃至図５を参照して説明する。図３及び図４参照参照図３は、本発明の第１の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図であり、また、図４は、半導体レーザ部１１
における一個のＤＦＢレーザ１２を模式的に示す概略的
斜視図である。

【００２３】まず、（１００）面を主面とするｎ型Ｉｎ
Ｐ基板２１上の表面を島状（アイランド状）にコルゲー
ション加工することによって、半導体レーザ部１１の表
面に互いに周期の異なるλ／４シフト回折格子２２を形
成する。

【００２４】次いで、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ
法）を用いて、厚さが、例えば、５０ｎｍで、ＰＬ波長
組成が１．１５μｍのノン・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣ
Ｈ（ＳｅｐａｒａｔｅＣｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔＨｅ
ｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層２３を成長させ、次い
で、厚さが、例えば、５．１ｎｍのノン・ドープＩｎＧ
ａＡｓＰウエル層、及び、厚さが、例えば、１０ｎｍ
で、ＰＬ波長が１．３μｍ組成のノン・ドープＩｎＧａ
ＡｓＰバリア層を、ノン・ドープＩｎＧａＡｓＰウエル
層が６層になるように交互に成長させることによってＭ
ＱＷ活性層２４を成長させる。この場合、ノン・ドープ
ＩｎＧａＡｓＰウエル層のＰＬ波長組成は、例えば、１
５８０Åであるが、量子効果によって、利得ピークは１
５３０〜１５６０Åの範囲となる。

【００２５】引き続いて、厚さが、例えば、５０ｎｍの
ノン・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層２５、及び、厚さ
が、例えば、３００ｎｍのｐ型ＩｎＰクラッド層２６を
順次成長させる。

【００２６】次いで、ＣＶＤ法によって厚さ０．３μｍ
のＳｉＯ₂膜を堆積させたのち、パターニングして幅１
０μｍのストライプ状のＳｉＯ₂マスク（図示せず）を
半導体レーザ部１１と半導体光増幅部１６とに選択的に
形成し、次いで、このＳｉＯ ₂マスクをマスクとしてウ
ェット・エッチングを施すことによって、高さが、例え
ば、１．０μｍのストライプ状メサを形成する。この場
合、半導体レーザ部１１におけるストライプ状メサの長
さは、例えば、３００μｍとし、半導体増幅器部１６に
おけるストライプ状メサの長さは、６００μｍとし、両
者の間隔を１１００μｍとする。

【００２７】次いで、ＳｉＯ₂マスクをそのまま選択成
長マスクとして用いて、再び、ＭＯＶＰＥ法によってＩ
ｎＰクラッド層２７、ＰＬ波長組成が１．３μｍで、厚
さが、例えば、２００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ光導波層２
８、及び、ＩｎＰクラッド層（図示を省略）を順次成長
させてストライプ状メサの周囲を平坦に埋め込む。な
お、この埋め込み成長工程において、ストライプ状メサ
の高さに応じて、ＩｎＧａＡｓＰ光導波層２８と、ノン
・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層２５、ＭＱＷ活性層２
４、及び、ノン・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層２３と
の高さがほぼ一致するように成長させる。

【００２８】次いで、ＳｉＯ₂マスクを除去したのち、
再び、ＣＶＤ法によって厚さ０．３μｍのＳｉＯ₂膜を
堆積させ、パターニングして幅が、例えば、１．４μｍ
のストライプ状の半導体光増幅器１６のパターン、光導
波路部１３を構成する光合流器１５の幅広のストライプ
状パターン及び屈曲型光導波路アレイ１４の幅１．４μ
ｍの屈曲パターン、及び、幅１．４μｍの複数のＤＦＢ
レーザ１２のパターンによって構成されるＳｉＯ₂マス
クを形成する。

【００２９】次いで、このＳｉＯ₂マスクをエッチング
マスクとして、エタン＋水素からなるエタン系のガスを
用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によってメ
サエッチングを行い、高さが、例えば、１．５μｍのス
トライプ状メサを形成する。

【００３０】次いで、このＳｉＯ₂マスクを選択成長マ
スクとして厚さが、例えば、１．５μｍのｐ型ＩｎＰ埋
込層３０、厚さが、例えば、０．４μｍのｎ型ＩｎＰ電
流ブロック層３１を順次成長させる。

【００３１】次いで、ＳｉＯ₂マスクを除去したのち、
再び、ＭＯＶＰＥ法を用いて、厚さが、例えば、２．０
μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層３２、及び、厚さが、０．
５μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３３を成長させ
て表面を平坦化する。

【００３２】次いで、再び、ＣＶＤ法によって厚さ０．
４μｍのＳｉＯ₂膜３４を堆積させたのち、パターニン
グして個々のＤＦＢレーザ１２及び半導体光増幅器１７
に対応する独立した開口部を形成し、個々のＤＦＢレー
ザ１２及び半導体光増幅器１７に対応する独立したＡｕ
・ＺｎＡｕ電極からなるｐ側電極３５を形成する。一
方、ｎ型ＩｎＰ基板１１の裏面の全面にｎ側電極３６と
してＡｕ・Ｇｅ／Ａｕ電極を設ける。

【００３３】次いで、再び、ＣＶＤ法によって厚さ０．
４μｍのＳｉＯ₂膜３７を堆積させたのち、スパッタ法
によって、全面に、厚さが、例えば、３００ｎｍのＴｉ
膜を堆積させ、半導体レーザ部１１のみを覆うように矩
形状にパターニングして加熱器２０を形成する。

【００３４】次いで、ＳｉＯ₂膜３７の露出部で、且
つ、個々のＤＦＢレーザ１２及び半導体光増幅器１７に
対応する領域に開口部３８を形成し、この開口部３８を
介して配線３９をワイヤボンディングすることによっ
て、ｐ側電極３５と配線３９とを電気的に接続する。

【００３５】なお、図４は、模式的に示した図であるの
で、加熱器２０がストライプ状で、開口部３８を加熱器
２０の側部に設けているが、図３に示すように加熱器２
０が矩形状である場合には、各ＤＦＢレーザ１２に対す
る開口部は、各ＤＦＢレーザ１２の各端部に設けるもの
である。或いは、個別のｐ側電極３５から引出線を周辺
部に取り出すために、加熱器２０を形成する工程の前
に、ＳｉＯ₂膜の形成工程と引出線の形成工程を加えれ
ば良い。

【００３６】次いで、半導体光増幅器部１６の長さが６
００μｍ、半導体レーザ部１１の長さが３００μｍにな
るように劈開したのち、劈開面に反射防止膜を設けるこ
とによって、光半導体装置の基本的構成が完成する。

【００３７】次に、図５を参照して、上記の光半導体装
置をキャリア上に実装して、波長制御機構を設けた光半
導体モジュールの概念的構成を説明する。図５参照上述の製造工程によって製造した光半導体装置１０をサ
ブマウント、即ち、キャリア５１上にマウントするとと
もに、このキャリア５１をペルチェ素子５２に固定し、
このペルチェ素子５２を温度制御手段５３によって一定
の温度、例えば、２５℃に維持する。

【００３８】そして、半導体レーザ部１１上に設けた加
熱器２０に加熱器電源５４より電流を流して選択したＤ
ＦＢレーザ１２を加熱して、発振波長を所定量だけ長波
長側にシフトさせる。例えば、加熱器２０に４００ｍＷ
の電力を印加すると、５０℃程度温度が上昇し、発振波
長が５ｎｍ程度だけ長波長側にシフトする。

【００３９】この様に波長がシフトしたレーザ光を光導
波路部１３を介して半導体光増幅器部１６で増幅したの
ち取り出し、ハーフミラー５５を介して光信号として光
ファイバ（図示を省略）へ導出する。

【００４０】一方、出力光の一部は、ハーフミラー５５
で反射させて波長測定装置５６へ導いて発振波長を検出
し、その検出出力によって制御装置５７で加熱器電源５
４の電流量を制御して、発振波長が設定波長になるよう
にフィードバック制御する。例えば、検出波長が設定波
長よりも短波長である場合、加熱器２０へ印加する電力
を増加して、発振波長が設定波長になるようにＤＦＢレ
ーザの温度を上昇させる。なお、モニタ光は、出力光の
一部を用いる必要は必ずしもなく、後端側から出射され
るレーザ光をバックモニタ光として用いても良いもので
ある。

【００４１】この本発明の第１の実施の形態において
は、半導体レーザ部１１のみを加熱するように加熱器２
０を設け、ペルチェ素子５２は光半導体装置２０の全体
の温度を一定の温度に維持するようにしているので、波
長可変のために半導体レーザ部１１の温度を上昇させて
も、半導体光増幅器部１６への温度の影響を抑制するこ
とができ、それによって、光出力の減少を抑制すること
ができる。

【００４２】また、加熱器２０は、通常の導電性薄膜の
成膜工程及びフォトリソグラフィー工程で形成すること
ができるので、加熱器２０を簡単な工程で、且つ、小型
に形成することができ、それによって、光半導体装置及
び光半導体モジュールの全体構成も小型化することがで
きる。

【００４３】また、個々のＤＦＢレーザ１２の波長可変
範囲は狭いものの、各ＤＦＢレーザ１２の発振波長は少
しづつ異なるので、ＤＦＢレーザアレイを構成するＤＦ
Ｂレーザ１２を順次駆動することによって、ＤＦＢレー
ザアレイ全体としての波長可変範囲を広くすることがで
きる。

【００４４】なお、上記の第１の実施の形態において
は、ＤＦＢレーザアレイとして示しているが、図１に示
した原理的構成のように、半導体レーザ部１１は、一つ
のＤＦＢレーザのみによって構成しても良いものであ
り、それに伴って、光導波路部１３を１本の光導波路に
よって構成すれば良く、その他の構成は上記の第１の実
施の形態と実質的に同様である。

【００４５】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施の形態の光半導体装置を説明する。図６参照図６は、本発明の第２の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図であり、図１に示した光半導体装置と同じ構
成の半導体光増幅器１７の出射端側に電界吸収型の半導
体光変調器１９を設けたものである。

【００４６】この場合には、図１の構成において、半導
体光増幅器部１６を構成するダブルヘテロ接合構造を選
択成長で積層させたのち、ＳｉＯ₂マスクを除去し、次
いで、再び、ＣＶＤ法によって厚さ０．３μｍのＳｉＯ
₂膜を堆積させ、半導体レーザ部１１、半導体光増幅器
部１６、及び、光導波路部１３を覆うベタ状パターンに
なるようにＳｉＯ₂膜をエッチングし、この様な形成し
たＳｉＯ₂マスクをマスクとして露出部をｎ型ＩｎＰ基
板に達するまでエッチング除去する。

【００４７】次いで、ＳｉＯ₂マスクをそのまま選択成
長マスクとして用いて、再び、ＭＯＶＰＥ法によって、
厚さが、例えば、５０ｎｍで、ＰＬ波長組成が１．１５
μｍのノン・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ（図示を省
略）を成長させ、次いで、厚さが、例えば、９．０ｎｍ
のノン・ドープＩｎＧａＡｓＰウエル層、及び、厚さ
が、例えば、５．１ｎｍで、ＰＬ波長が１．３６μｍ組
成のノン・ドープＩｎＧａＡｓＰバリア層を、ノン・ド
ープＩｎＧａＡｓＰウエル層が１０層になるように交互
に成長させることによってＭＱＷ光吸収層２９を成長さ
せる。この場合、ノン・ドープＩｎＧａＡｓＰウエル層
のＰＬ波長組成は、例えば、１５４５Å〜１５４９Åと
なる。

【００４８】引き続いて、厚さが、例えば、５０ｎｍ
で、ＰＬ波長組成が１．１５μｍのノン・ドープＩｎＧ
ａＡｓＰＳＣＨ層（図示を省略）、及び、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層（図示を省略）を順次成長させて、全体が平坦
になるように埋め込む。なお、この埋め込み成長工程に
おいても、ＭＱＷ活性層２４とＭＱＷ光吸収層２９との
高さがほぼ一致するように成長させる。

【００４９】以降は、上記の第１の実施の形態と同様な
手法で、全体を幅が１．４μｍのストライプ状メサにエ
ッチングしてＤＦＢレーザ４０、光導波路４１、半導体
光増幅器１７、及び、半導体光変調器１９を形成したの
ち、ストライプ状メサをＦＢＨ構造によって埋め込み、
ＤＦＢレーザ４０上にのみＴｉ膜からなる加熱器２０を
設けたものである。

【００５０】この第２の実施の形態においては、波長を
変動させるための加熱の影響が、半導体光変調器部１８
へ伝達されることを抑制することができ、それによっ
て、半導体光変調器１９における吸収端の長波化を抑制
できるので、基礎吸収損失による光出力の減少も低減す
ることができる。

【００５１】次に、図７を参照して、本発明の第３の実
施の形態を説明する。図７参照図７は、本発明の第３の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図であり、上記の第１の実施の形態に対して、
上記の第２の実施の形態と同様に電界吸収型の半導体光
変調器部１８を設けたものであり、その他の構成は上記
の第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明は省
略する。

【００５２】また、作用効果としても、上記の第１の実
施の形態における作用効果に加えて、上記の第２の実施
の形態と同様に、半導体光変調器１９における基礎吸収
損失による光出力の減少を低減する効果が得られるもの
である。

【００５３】次に、図８を参照して、本発明の第４の実
施の形態を説明する。図８参照図８は、本発明の第４の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図であり、上記の第１の実施の形態における大
きな一つの加熱器２０の代わりに、個々のＤＦＢレーザ
１２に対して、Ｔｉ膜からなる加熱器４２を個々に設け
たものであり、その他の構成は上記の第１の実施の形態
と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００５４】この場合には、ＤＦＢレーザ１２の間の埋
込層部を直接加熱することがないので、半導体光増幅器
部１６に対する半導体レーザ部１１からの温度変化の影
響をさらに抑えることができるとともに、消費電力の低
減が可能になる。

【００５５】次に、図９を参照して、本発明の第５の実
施の形態を説明する。図９参照図９は、本発明の第５の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図であり、上記の第４の実施の形態における個
々の加熱器４２を独立に駆動したものであり、その他の
構成は上記の第５の実施の形態と同様であるので、詳細
な説明は省略する。

【００５６】この場合には、波長をシフトさせる特定の
ＤＦＢレーザ１２のみを加熱するので、半導体光増幅器
部１６に対する半導体レーザ部１１からの温度変化の影
響をさらに低減することができ、また、消費電力のさら
なる低減が可能になる。但し、この場合には、個々の加
熱器４２を駆動する個々の加熱器電源が必要になるか、
或いは、１個の加熱器電源の場合には、任意の加熱器４
２を選択する制御手段が必要になる。

【００５７】なお、個々の加熱器４２を並列接続した場
合には、波長シフトに関わらない他のＤＦＢレーザ１２
も加熱することになるが、個々の加熱器４２を駆動する
加熱器電源５４は一つで良くなる。

【００５８】次に、図１０を参照して、本発明の第６の
実施の形態を説明する。図１０参照図１０は、本発明の第６の実施の形態の光半導体装置の
概略的斜視図であり、上記の第４の実施の形態における
個々の加熱器４２を直列接続したパターンになるように
蛇行した屈曲パターンの加熱器４３としたものであり、
その他の構成は上記の第４の実施の形態と同様であるの
で、詳細な説明は省略する。

【００５９】この場合には、加熱器４３に接続する配線
は２本で済むため、モジュール実装でピンの本数や加熱
器用電源の個数を減らすことができる。

【００６０】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は上記の各実施の形態に記載した構成に限
られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、加熱器をＴｉ膜に
よって形成しているが、Ｔｉに限られるものではなく、
Ｐｔ等の他の導電体薄膜を用いても良いものであり、用
いる導電性薄膜の比抵抗に応じて、所定の発熱量が得ら
れるように導電性薄膜の膜厚を制御すれば良い。

【００６１】また、上記の各実施の形態においては、加
熱器をＤＦＢレーザアレイ全体を覆う一つの矩形状の加
熱器、或いは、ここのＤＦＢレーザ対応するストライプ
状の加熱器としているが、例えば、各２つのＤＦＢレー
ザに対して１つの加熱器を配置するなど、加熱器を複数
個に分割して設けても良いものである。

【００６２】また、上記の各実施の形態においては、波
長変動手段として加熱器を用いているが、加熱器に限ら
れるものではなく、微小ペルチェ素子を用いた冷却器と
しても良いものであり、ＤＦＢレーザを冷却することに
よって発振波長を短波長側にシフトさせることができ
る。

【００６３】また、上記の第２或いは第３の実施の形態
においては、光変調器として電界吸収型半導体光変調器
を用いているが、電界吸収型半導体光変調器に限られる
ものではなく、マッハツェンダー型光変調器等の他の半
導体光変調器を用いても良いものである。

【００６４】また、上記の第２或いは第３の実施の形態
においては、光変調器を半導体光増幅器の出射端側、即
ち、前段に設けているが、前段に限られるものではな
く、後段に設けても良いものであり、後段に設けること
によって、変調されたレーザ光を増幅するようにしても
良いものである。

【００６５】また、上記の各実施の形態においては、ｎ
型ＩｎＰ基板２１上に直接回折格子を設けているが、ｎ
型ＩｎＰ基板上にバッファ層を兼ねるｎ型ＩｎＰクラッ
ド層を設け、このｎ型ＩｎＰクラッド層の表面に回折格
子を設けてその上にＭＱＷ活性層２４等を成長させても
良いものである。

【００６６】また、上記の各実施の形態においては、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層を両側に設けているが、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光ガイド層は片側だけでも良く、或いは、省略
しても良く、また、活性層はＭＱＷ活性層に限られるも
のではなく、バルクのＩｎＧａＡｓＰ活性層を用いても
良いものである。

【００６７】また、上記の各実施の形態においては、Ｄ
ＦＢレーザアレイの発光中心波長を１．５μｍ帯として
いるが、１．５μｍ帯に限られるものではなく、１．３
μｍ帯としても良いものである。

【００６８】また、上記の各実施の形態においては、光
半導体装置をＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系で構成している
が、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に限られるものではな
く、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系によって構成しても良い
ものであり、それによって、ＬＡＮ等の近距離光通信シ
ステムの光源として用いることができる。

【００６９】ここで、再び、図１を参照して、本発明の
詳細な特徴を説明する。図１参照（付記１）単一波長で発振する半導体レーザ部２と半
導体光増幅器部４とを光導波路部３で結合して同一基板
１上に集積化した光半導体装置において、前記半導体レ
ーザ部２にのみ温度可変制御手段５を設けたことを特徴
とする光半導体装置。（付記２）上記温度可変制御手段５が、電気的抵抗で
加熱する導電性薄膜からなる加熱器であることを特徴と
する付記１記載の光半導体装置。（付記３）上記半導体光増幅器部４の前段または後段
のいずれかに、半導体光変調器を集積化したことを特徴
とする付記１または２に記載の光半導体装置。（付記４）上記半導体レーザ部２が、半導体レーザア
レイからなるとともに、上記光導波路部３が、前記半導
体レーザアレイを一つの光導波路に光結合する光合流器
を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に
記載の光半導体装置。（付記５）上記温度可変制御手段５を、一個の温度可
変制御要素或いは複数個の分割温度可変制御要素のいず
れかによって構成したことを特徴とする付記１乃至４の
いずれか１に記載の光半導体装置。（付記６）上記温度可変制御手段５を、半導体レーザ
アレイを構成する個々の半導体レーザに対して独立に設
けた温度可変制御要素によって構成し、前記各温度可変
制御要素を独立に制御することを特徴とする付記４記載
の光半導体装置。（付記７）上記温度可変制御手段５を、半導体レーザ
アレイを構成する個々の半導体レーザに対して独立に設
けた温度可変制御要素によって構成し、前記各温度可変
制御要素を電気的に直列に接続することを特徴とする付
記４記載の光半導体装置。（付記８）付記１乃至７のいずれか１に記載の光半導
体装置、前記光半導体装置を載置するキャリア、前記キ
ャリアを一定の温度に維持する温度維持手段、上記半導
体光増幅器部４からのレーザ光の波長を検知する波長検
知手段、及び、前記波長検知手段の出力に基づいて上記
温度可変制御手段５を制御する制御手段を備えたことを
特徴とする光半導体モジュール。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、温度によって波長を可
変にする際に、温度可変制御手段を半導体レーザ部にの
み設けているので、半導体レーザ部における温度変動の
影響が半導体光変調器等へ伝達することを抑制すること
ができ、それによって、波長可変に伴う光出力の変動を
低減することができるので、大きな光出力を維持したま
まで広い波長範囲で波長をシフトすることができる光半
導体装置を実現することができ、ひいては、波長多重通
信システムの実現・普及に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】光出力変化の温度依存性の説明図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置を構
成するＤＦＢレーザの概略的斜視図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置を実
装した光半導体モジュールの概念的構成図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態の光半導体装置の概
略的斜視図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態の光半導体装置の
概略的斜視図である。

【図１１】従来の光増幅器集積化半導体レーザアレイの
概略的斜視図である。

【図１２】ＤＦＢ半導体レーザの発振波長の温度依存性
の説明図である。

【符号の説明】

１基板２半導体レーザ部３光導波路部４半導体光増幅器部５温度可変制御手段１０光半導体装置１１半導体レーザ部１２ＤＦＢレーザ１３光導波路部１４屈曲型光導波路アレイ１５光合流器１６半導体光増幅器部１７半導体光増幅器１８半導体光変調器部１９半導体光変調器２０加熱器２１ｎ型ＩｎＰ基板２２回折格子２３ノン・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層２４ＭＱＷ活性層２５ノン・ドープＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層２６ｐ型ＩｎＰクラッド層２７ＩｎＰクラッド層２８ＩｎＧａＡｓＰ光導波層２９ＭＱＷ光吸収層３０ｐ型ＩｎＰ埋込層３１ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３２ｐ型ＩｎＰクラッド層３３ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３４ＳｉＯ₂膜３５ｐ側電極３６ｎ側電極３７ＳｉＯ₂膜３８開口部３９配線４０ＤＦＢレーザ４１光導波路４２加熱器４３加熱器５１キャリア５２ペルチェ素子５３温度制御手段５４加熱器電源５５ハーフミラー５６波長測定装置５７制御装置７１ＤＦＢレーザアレイ部７２光導波路部７３屈曲型光導波路アレイ７４光合流器７５半導体光増幅器部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H047 KA05 KA12 LA12 LA18 MA07 QA04 5F073 AA46 AA64 AA74 AA83 AB04 AB21 AB29 BA01 CA12 CB02 CB20 DA05 DA22 DA25 DA32 EA15 FA01 FA06 FA11 FA25 FA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一波長で発振する半導体レーザ部と半
導体光増幅器部とを光導波路部で結合して同一基板上に
集積化した光半導体装置において、前記半導体レーザ部
にのみ温度可変制御手段を設けたことを特徴とする光半
導体装置。
【請求項２】上記温度可変制御手段が、電気的抵抗で
加熱する導電性薄膜からなる加熱器からなることを特徴
とする請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】上記半導体光増幅器部の前段または後段
のいずれかに、半導体光変調器を集積化したことを特徴
とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】上記半導体レーザ部が、半導体レーザア
レイからなるとともに、上記光導波路部が、前記半導体
レーザアレイを一つの光導波路に光結合する光合流器を
有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の光半導体装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
光半導体装置、前記光半導体装置を載置するキャリア、
前記キャリアを一定の温度に維持する温度維持手段、上
記半導体光増幅器部からのレーザ光の波長を検知する波
長検知手段、及び、前記波長検知手段の出力に基づいて
上記温度可変制御手段を制御する制御手段を備えたこと
を特徴とする光半導体モジュール。