JP2002323629A - 光導波路素子および半導体レーザ装置 - Google Patents
光導波路素子および半導体レーザ装置Info
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- JP2002323629A JP2002323629A JP2001128638A JP2001128638A JP2002323629A JP 2002323629 A JP2002323629 A JP 2002323629A JP 2001128638 A JP2001128638 A JP 2001128638A JP 2001128638 A JP2001128638 A JP 2001128638A JP 2002323629 A JP2002323629 A JP 2002323629A
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- cladding layer
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マルチチャンネルの入射端のそれぞれに直接
結合された半導体レーザ素子から発せられたレーザビー
ムを分岐光導波路で合波して１つの出射端から出射させ
る構成の光導波路素子において、レーザビームの光導波
路への入力効率を高める。 【解決手段】 基板１上に分岐光導波路が形成されてな
り、該分岐光導波路の入射端のそれぞれに半導体レーザ
素子が直接結合される光導波路素子において、分岐光導
波路を、基板１側から第二クラッド層２、この第二クラ
ッド層２よりも高屈折率の第一クラッド層３、および、
この第一クラッド層３よりも低屈折率のコア層４が順次
形成されてなるＡＲＲＯＷ構造の光導波路とする。
結合された半導体レーザ素子から発せられたレーザビー
ムを分岐光導波路で合波して１つの出射端から出射させ
る構成の光導波路素子において、レーザビームの光導波
路への入力効率を高める。 【解決手段】 基板１上に分岐光導波路が形成されてな
り、該分岐光導波路の入射端のそれぞれに半導体レーザ
素子が直接結合される光導波路素子において、分岐光導
波路を、基板１側から第二クラッド層２、この第二クラ
ッド層２よりも高屈折率の第一クラッド層３、および、
この第一クラッド層３よりも低屈折率のコア層４が順次
形成されてなるＡＲＲＯＷ構造の光導波路とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路素子に関
し、さらに詳しくは、半導体レーザ素子と直接結合して
用いられる光導波路素子に関するものである。
し、さらに詳しくは、半導体レーザ素子と直接結合して
用いられる光導波路素子に関するものである。
【０００２】また本発明は、このような光導波路素子と
半導体レーザ素子とが直接結合されてなる半導体レーザ
装置に関するものである。
半導体レーザ素子とが直接結合されてなる半導体レーザ
装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、Ｓｉまたは石英からなる基板上に
光導波路が形成されてなる光導波路素子が種々提供され
ている。このような光導波路素子に光を入射させる光源
としては、半導体レーザが用いられる場合も多く、その
場合は特開平１０−１６１１６５号や同１０−２５４０
０１号に示されるように、半導体レーザを光導波路素子
の端面に直接結合させることが広くなされている。
光導波路が形成されてなる光導波路素子が種々提供され
ている。このような光導波路素子に光を入射させる光源
としては、半導体レーザが用いられる場合も多く、その
場合は特開平１０−１６１１６５号や同１０−２５４０
０１号に示されるように、半導体レーザを光導波路素子
の端面に直接結合させることが広くなされている。
【０００４】また、高出力のレーザビームを得るため
に、上述の光導波路として、マルチチャンネルとされた
入射端とシングルチャンネルとされた出射端とを有する
分岐光導波路を形成し、上記マルチチャンネルの入射端
のそれぞれに半導体レーザ素子を直接結合させ、それら
の半導体レーザ素子から発せられたレーザビームを分岐
光導波路で合波して出射端から取り出す構成の半導体レ
ーザ装置も種々提案されている。
に、上述の光導波路として、マルチチャンネルとされた
入射端とシングルチャンネルとされた出射端とを有する
分岐光導波路を形成し、上記マルチチャンネルの入射端
のそれぞれに半導体レーザ素子を直接結合させ、それら
の半導体レーザ素子から発せられたレーザビームを分岐
光導波路で合波して出射端から取り出す構成の半導体レ
ーザ装置も種々提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の半導体レー
ザ装置において、出射するレーザビームの出力を高める
ためには、各半導体レーザ素子が発するレーザビームを
低損失で分岐光導波路の各入射端に入力させることが必
要となる。
ザ装置において、出射するレーザビームの出力を高める
ためには、各半導体レーザ素子が発するレーザビームを
低損失で分岐光導波路の各入射端に入力させることが必
要となる。
【０００６】特願２０００−２８４５６４号には、光導
波路に直接接合された半導体レーザ素子から出射したレ
ーザビームを低損失で光導波路に入力させるための一つ
の構成が提案されている。ここで提案されている構成
は、基板上に光導波路が形成されてなり、この光導波路
の端面に半導体レーザ素子が直接結合される光導波路素
子において、光導波路のコア層と前記基板との間に、こ
のコア層よりも低屈折率の下部第一クラッド層、およ
び、この下部第一クラッド層とコア層との間にあって該
コア層に接し、これら下部第一クラッド層とコア層との
間の屈折率を有する下部第二クラッド層が形成されると
ともに、前記光導波路のコア層に対して前記基板の反対
側に、このコア層よりも低屈折率の上部クラッド層が形
成され、この上部クラッド層に、リッジ状の部分からな
る屈折率導波機構が形成されて、基本横モード以外のモ
ードを遮断するようにしたものである。
波路に直接接合された半導体レーザ素子から出射したレ
ーザビームを低損失で光導波路に入力させるための一つ
の構成が提案されている。ここで提案されている構成
は、基板上に光導波路が形成されてなり、この光導波路
の端面に半導体レーザ素子が直接結合される光導波路素
子において、光導波路のコア層と前記基板との間に、こ
のコア層よりも低屈折率の下部第一クラッド層、およ
び、この下部第一クラッド層とコア層との間にあって該
コア層に接し、これら下部第一クラッド層とコア層との
間の屈折率を有する下部第二クラッド層が形成されると
ともに、前記光導波路のコア層に対して前記基板の反対
側に、このコア層よりも低屈折率の上部クラッド層が形
成され、この上部クラッド層に、リッジ状の部分からな
る屈折率導波機構が形成されて、基本横モード以外のモ
ードを遮断するようにしたものである。
【０００７】この特願２０００−２８４５６４号に提案
された光導波路素子は、所期の目的を達成できるもので
あるが、その半面、光導波路の積層方向のコアサイズを
１μｍ程度より大きくするのが困難であることから、半
導体レーザ素子と結合する上で高い位置合わせ精度が求
められるという問題が認められる。特に半導体レーザ素
子は、発振中に生じる熱分布に起因して基板が反ること
があり、それによって発光位置が変動すると、該半導体
レーザ素子から出射したレーザビームの光導波路素子へ
の入力効率が低下してしまう。
された光導波路素子は、所期の目的を達成できるもので
あるが、その半面、光導波路の積層方向のコアサイズを
１μｍ程度より大きくするのが困難であることから、半
導体レーザ素子と結合する上で高い位置合わせ精度が求
められるという問題が認められる。特に半導体レーザ素
子は、発振中に生じる熱分布に起因して基板が反ること
があり、それによって発光位置が変動すると、該半導体
レーザ素子から出射したレーザビームの光導波路素子へ
の入力効率が低下してしまう。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑みて、マルチチャ
ンネルの入射端のそれぞれに直接結合された半導体レー
ザ素子から発せられたレーザビームを分岐光導波路で合
波して１つの出射端から出射させる構成の光導波路素子
において、各半導体レーザ素子から発せられたレーザビ
ームの光導波路への入力効率を十分に高めることを目的
とする。
ンネルの入射端のそれぞれに直接結合された半導体レー
ザ素子から発せられたレーザビームを分岐光導波路で合
波して１つの出射端から出射させる構成の光導波路素子
において、各半導体レーザ素子から発せられたレーザビ
ームの光導波路への入力効率を十分に高めることを目的
とする。
【０００９】また本発明は、上述のような光導波路素子
と複数の半導体レーザ素子とを用いて、高出力の合波レ
ーザビームを得ることができる半導体レーザ装置を提供
することを目的とする。
と複数の半導体レーザ素子とを用いて、高出力の合波レ
ーザビームを得ることができる半導体レーザ装置を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による光導波路素
子は、前述したように例えばＳｉや石英からなる基板上
に、マルチチャンネルとされた入射端とシングルチャン
ネルとされた出射端とを有する分岐光導波路が形成され
てなり、前記マルチチャンネルの入射端のそれぞれに半
導体レーザ素子が直接結合される光導波路素子におい
て、前記分岐光導波路が、前記基板側から第二クラッド
層、この第二クラッド層よりも高屈折率の第一クラッド
層、および、この第一クラッド層よりも低屈折率のコア
層が順次形成されてなるＡＲＲＯＷ（Antiresonant Ref
lecting Optical Waveguides）構造すなわち非共鳴の反
射光閉じ込め構造の光導波路であることを特徴とする。
子は、前述したように例えばＳｉや石英からなる基板上
に、マルチチャンネルとされた入射端とシングルチャン
ネルとされた出射端とを有する分岐光導波路が形成され
てなり、前記マルチチャンネルの入射端のそれぞれに半
導体レーザ素子が直接結合される光導波路素子におい
て、前記分岐光導波路が、前記基板側から第二クラッド
層、この第二クラッド層よりも高屈折率の第一クラッド
層、および、この第一クラッド層よりも低屈折率のコア
層が順次形成されてなるＡＲＲＯＷ（Antiresonant Ref
lecting Optical Waveguides）構造すなわち非共鳴の反
射光閉じ込め構造の光導波路であることを特徴とする。
【００１１】上記の構成において、第二クラッド層の屈
折率は１．４５〜１．５の範囲にあり、第一クラッド層
の屈折率は１．８〜２．４の範囲にあり、さらにコア層
の屈折率は１．４５〜１．５の範囲にあることが好まし
い。
折率は１．４５〜１．５の範囲にあり、第一クラッド層
の屈折率は１．８〜２．４の範囲にあり、さらにコア層
の屈折率は１．４５〜１．５の範囲にあることが好まし
い。
【００１２】また第一クラッド層は、プラズマＣＶＤ法
によって形成されたＳｉ３Ｎ４膜、もしくはスパッタ法
によって形成されたＴａ２Ｏ５またはＨｆＯ２膜からな
り、他方第二クラッド層およびコア層は、プラズマＣＶ
Ｄ法によって形成されたＳｉＯＮまたはＳｉＯ２膜、も
しくはＴＥＯＳ、Ｏ２、ＴＭＧｅによるプラズマＣＶＤ
法によって形成されたＳｉＯ２−ＧｅＯ２膜からなるこ
とが好ましい。
によって形成されたＳｉ３Ｎ４膜、もしくはスパッタ法
によって形成されたＴａ２Ｏ５またはＨｆＯ２膜からな
り、他方第二クラッド層およびコア層は、プラズマＣＶ
Ｄ法によって形成されたＳｉＯＮまたはＳｉＯ２膜、も
しくはＴＥＯＳ、Ｏ２、ＴＭＧｅによるプラズマＣＶＤ
法によって形成されたＳｉＯ２−ＧｅＯ２膜からなるこ
とが好ましい。
【００１３】一方、本発明による半導体レーザ装置は、
上述した本発明による光導波路素子を用いた半導体レー
ザ装置であって、前記分岐光導波路のマルチチャンネル
の入射端のそれぞれに半導体レーザ素子が直接結合さ
れ、それらの半導体レーザ素子から発せられた光が前記
分岐光導波路で合波されて前記出射端から出射する構成
を有することを特徴とするものである。
上述した本発明による光導波路素子を用いた半導体レー
ザ装置であって、前記分岐光導波路のマルチチャンネル
の入射端のそれぞれに半導体レーザ素子が直接結合さ
れ、それらの半導体レーザ素子から発せられた光が前記
分岐光導波路で合波されて前記出射端から出射する構成
を有することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の効果】本発明による光導波路素子は、分岐光導
波路に、基板側から第二クラッド層、この第二クラッド
層よりも高屈折率の第一クラッド層、および、この第一
クラッド層よりも低屈折率のコア層が順次形成されてな
るＡＲＲＯＷ構造を適用したものである。このＡＲＲＯ
Ｗ構造は、例えば文献T. Baba and Y. Kokubun“Disper
sion and Radiation Loss Characteristics of Antires
onant Reflecting Optical Waveguides−Numerical Res
ults and Analytical Expressions”IEEE Journal of Q
uantum Electronics ,Vol. 28 No.7(1992) pp.1689-170
0 に示されているように、コア層の外側に形成された該
コア層よりも高屈折率の第一クラッド層が反射部（refl
ector)として作用し、さらにその外側に設けられた該第
一クラッド層よりも低屈折率の第二クラッド層が光の漏
れを抑制することにより、コア層に入力された光を、該
コア層と第一クラッド層との界面で反射させつつ導波さ
せる。
波路に、基板側から第二クラッド層、この第二クラッド
層よりも高屈折率の第一クラッド層、および、この第一
クラッド層よりも低屈折率のコア層が順次形成されてな
るＡＲＲＯＷ構造を適用したものである。このＡＲＲＯ
Ｗ構造は、例えば文献T. Baba and Y. Kokubun“Disper
sion and Radiation Loss Characteristics of Antires
onant Reflecting Optical Waveguides−Numerical Res
ults and Analytical Expressions”IEEE Journal of Q
uantum Electronics ,Vol. 28 No.7(1992) pp.1689-170
0 に示されているように、コア層の外側に形成された該
コア層よりも高屈折率の第一クラッド層が反射部（refl
ector)として作用し、さらにその外側に設けられた該第
一クラッド層よりも低屈折率の第二クラッド層が光の漏
れを抑制することにより、コア層に入力された光を、該
コア層と第一クラッド層との界面で反射させつつ導波さ
せる。
【００１５】このＡＲＲＯＷ構造の光導波路にあって
は、コア層のサイズを比較的大きくしても光が導波可能
であり、例えば、前述した光導波路の積層方向のコアサ
イズを最大で数μｍ程度まで大きくすることもできる。
は、コア層のサイズを比較的大きくしても光が導波可能
であり、例えば、前述した光導波路の積層方向のコアサ
イズを最大で数μｍ程度まで大きくすることもできる。
【００１６】そこで、このＡＲＲＯＷ構造の分岐光導波
路を有する本発明の光導波路素子によれば、それに結合
させる半導体レーザ素子との位置合わせ精度を著しく高
く確保しなくても、また半導体レーザ素子の基板が反っ
てその発光位置が変動する等しても、半導体レーザ素子
から出射したレーザビームが良好に分岐光導波路に入射
可能で、その入力効率は十分に高いものとなる。
路を有する本発明の光導波路素子によれば、それに結合
させる半導体レーザ素子との位置合わせ精度を著しく高
く確保しなくても、また半導体レーザ素子の基板が反っ
てその発光位置が変動する等しても、半導体レーザ素子
から出射したレーザビームが良好に分岐光導波路に入射
可能で、その入力効率は十分に高いものとなる。
【００１７】そして本発明の半導体レーザ装置は、複数
の半導体レーザ素子から出射したレーザビームを上述の
通りの光導波路素子によって合波する構成を有するの
で、各半導体レーザ素子から出射したレーザビームを極
めて有効に利用可能で、高出力の合波レーザビームを得
ることができる。
の半導体レーザ素子から出射したレーザビームを上述の
通りの光導波路素子によって合波する構成を有するの
で、各半導体レーザ素子から出射したレーザビームを極
めて有効に利用可能で、高出力の合波レーザビームを得
ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
よる光導波路素子10の平面形状を示すものであり、また
図２および図３はそれぞれ、この光導波路素子10の図１
中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った立断面形状を示すもの
である。これらの図を参照して、本実施の形態の光導波
路素子10をその作製方法とともに説明する。
施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
よる光導波路素子10の平面形状を示すものであり、また
図２および図３はそれぞれ、この光導波路素子10の図１
中のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿った立断面形状を示すもの
である。これらの図を参照して、本実施の形態の光導波
路素子10をその作製方法とともに説明する。
【００１９】まずＳｉ基板１上に、ＴＥＯＳ（テトラエ
トキシシラン）とＯ2によるプラズマＣＶＤ（化学気相
成長法）により、屈折率１．４５のＳｉＯ2第二クラッ
ド層２を３μｍ厚に形成し、連続して同様にＳｉＨ4，
ＮＨ3ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により、屈折率
１．９のＳｉ3Ｎ4第一クラッド層３を0.4μｍ厚に形成
する。さらにＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）とＯ2
によるプラズマＣＶＤ法により、屈折率１．４５のＳｉ
Ｏ2コア層４を６μｍ厚に形成する。
トキシシラン）とＯ2によるプラズマＣＶＤ（化学気相
成長法）により、屈折率１．４５のＳｉＯ2第二クラッ
ド層２を３μｍ厚に形成し、連続して同様にＳｉＨ4，
ＮＨ3ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により、屈折率
１．９のＳｉ3Ｎ4第一クラッド層３を0.4μｍ厚に形成
する。さらにＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）とＯ2
によるプラズマＣＶＤ法により、屈折率１．４５のＳｉ
Ｏ2コア層４を６μｍ厚に形成する。
【００２０】その上にレジストを塗布した後、このレジ
ストを、一端側で50μｍ幅のストライプが複数（ここで
は一例として３本）互いに50μｍ間隔で並び、他端側で
これらのストライプが１本に結合するパターンを複数残
して、その他の領域を除去する。次いでこのレジストパ
ターンをマスクとして、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエ
ッチング法により、ＳｉＯ2コア層４、Ｓｉ3Ｎ4第一ク
ラッド層３およびＳｉＯ2第二クラッド層２をＳｉ基板
１が露出するまでエッチングする。
ストを、一端側で50μｍ幅のストライプが複数（ここで
は一例として３本）互いに50μｍ間隔で並び、他端側で
これらのストライプが１本に結合するパターンを複数残
して、その他の領域を除去する。次いでこのレジストパ
ターンをマスクとして、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエ
ッチング法により、ＳｉＯ2コア層４、Ｓｉ3Ｎ4第一ク
ラッド層３およびＳｉＯ2第二クラッド層２をＳｉ基板
１が露出するまでエッチングする。
【００２１】その後この基板１をダイシング装置によっ
て長さ（図１中の左右方向寸法）５ｍｍのバーに切断
し、両端面に精密鏡面研磨を施してから、それらの端面
に反射率0.1％程度のＡＲ（無反射）コート５，６を蒸
着法によって形成する。さらにダイシング装置によって
このバーをチップ状に切断すると、本実施の形態の光導
波路素子10が完成する。
て長さ（図１中の左右方向寸法）５ｍｍのバーに切断
し、両端面に精密鏡面研磨を施してから、それらの端面
に反射率0.1％程度のＡＲ（無反射）コート５，６を蒸
着法によって形成する。さらにダイシング装置によって
このバーをチップ状に切断すると、本実施の形態の光導
波路素子10が完成する。
【００２２】図１〜３に示される通りこの光導波路素子
10は、Ｓｉ基板１の上に、マルチチャンネルとされた３
つの入射端11ａと、シングルチャンネルとされた出射端
11ｂとを有する分岐光導波路11が形成されてなる。そし
てこの分岐光導波路11は、Ｓｉ基板１側からＳｉＯ2第
二クラッド層２、このＳｉＯ2第二クラッド層２よりも
高屈折率のＳｉ3Ｎ4第一クラッド層３、および、このＳ
ｉ3Ｎ4第一クラッド層３よりも低屈折率のＳｉＯ2コア
層４が順次形成されてなるＡＲＲＯＷ構造の光導波路と
なっている。この光導波路素子10の使用形態について
は、後に詳しく説明する。
10は、Ｓｉ基板１の上に、マルチチャンネルとされた３
つの入射端11ａと、シングルチャンネルとされた出射端
11ｂとを有する分岐光導波路11が形成されてなる。そし
てこの分岐光導波路11は、Ｓｉ基板１側からＳｉＯ2第
二クラッド層２、このＳｉＯ2第二クラッド層２よりも
高屈折率のＳｉ3Ｎ4第一クラッド層３、および、このＳ
ｉ3Ｎ4第一クラッド層３よりも低屈折率のＳｉＯ2コア
層４が順次形成されてなるＡＲＲＯＷ構造の光導波路と
なっている。この光導波路素子10の使用形態について
は、後に詳しく説明する。
【００２３】なお、上記光導波路素子10を構成するいず
れの層に関しても、屈折率が適正な範囲にあれば、上で
説明した以外の材料および作製法が適用可能である。例
えばＴＥＯＳとＯ2による第二クラッド層２は火炎堆積
法によって形成されてもよい。また第一クラッド層３を
構成するＳｉ3Ｎ4膜も、Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2、ＴｉＯ2、
ＺｒＯ2等で代用することが可能である。
れの層に関しても、屈折率が適正な範囲にあれば、上で
説明した以外の材料および作製法が適用可能である。例
えばＴＥＯＳとＯ2による第二クラッド層２は火炎堆積
法によって形成されてもよい。また第一クラッド層３を
構成するＳｉ3Ｎ4膜も、Ｔａ2Ｏ5，ＨｆＯ2、ＴｉＯ2、
ＺｒＯ2等で代用することが可能である。
【００２４】この光導波路素子10は、上記マルチチャン
ネルの入射端11ａのそれぞれに半導体レーザ素子が直接
結合された形態で使用される。本例では、半導体レーザ
素子が複数並設されてなる半導体レーザアレイが用いら
れる。図４はここで用いられる、発振波長帯が0.7〜1.2
μｍにある半導体レーザアレイ20を示すものである。以
下、この図４を参照して本例の半導体レーザアレイ20を
作製方法と併せて説明する。
ネルの入射端11ａのそれぞれに半導体レーザ素子が直接
結合された形態で使用される。本例では、半導体レーザ
素子が複数並設されてなる半導体レーザアレイが用いら
れる。図４はここで用いられる、発振波長帯が0.7〜1.2
μｍにある半導体レーザアレイ20を示すものである。以
下、この図４を参照して本例の半導体レーザアレイ20を
作製方法と併せて説明する。
【００２５】まずＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）に
より、ＧａＡｓ（００１）基板21上に、ｎ−Ａｌ0.64Ｇ
ａ0.36Ａｓ下部クラッド層22、ｎまたはｉ−Ｉｎ0.49Ｇ
ａ0. 51Ｐ下部光導波層23、ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性
層24、ｐまたはｉ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ上部光導波層2
5、ｐ−Ａｌ0.64Ｇａ0.36Ａｓ上部クラッド層26、およ
びｐ−ＧａＡｓコンタクト層27を形成する。レジストを
塗布後、引き続き＜１１０＞方向に50μｍ間隔で並ぶ幅
50μｍのストライプ領域を残して、その他の領域のレジ
ストを除去する。次いでこのレジストパターンをマスク
として、硫酸と過酸化水素水系のエッチング液でエッチ
ングを行なう。このとき自動的にＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ上
部光導波層25でエッチングが停止し、リッジ構造が形成
される。
より、ＧａＡｓ（００１）基板21上に、ｎ−Ａｌ0.64Ｇ
ａ0.36Ａｓ下部クラッド層22、ｎまたはｉ−Ｉｎ0.49Ｇ
ａ0. 51Ｐ下部光導波層23、ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性
層24、ｐまたはｉ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ上部光導波層2
5、ｐ−Ａｌ0.64Ｇａ0.36Ａｓ上部クラッド層26、およ
びｐ−ＧａＡｓコンタクト層27を形成する。レジストを
塗布後、引き続き＜１１０＞方向に50μｍ間隔で並ぶ幅
50μｍのストライプ領域を残して、その他の領域のレジ
ストを除去する。次いでこのレジストパターンをマスク
として、硫酸と過酸化水素水系のエッチング液でエッチ
ングを行なう。このとき自動的にＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ上
部光導波層25でエッチングが停止し、リッジ構造が形成
される。
【００２６】次に上記レジストを除去した後ＳｉＯ2膜2
8を積層し、さらにレジストを塗布し、リッジ上のレジ
ストを除去し、フッ酸系のエッチング液によりリッジ上
部のＳｉＯ2膜28を除去する。次いでレジストを除去し
た後、ｐ電極29を形成し、基板21の裏面を研磨してその
上にｎ電極30を形成する。そしてこの試料をへき開した
後、へき開された両端面にそれぞれ高反射コート35と低
反射コート36を形成すると、上記リッジ構造の１つ毎に
半導体レーザ素子40が形成されてなる半導体レーザアレ
イ20が完成する。なお上記高反射コート35および低反射
コート36は、後出の図５および図６に示してある。
8を積層し、さらにレジストを塗布し、リッジ上のレジ
ストを除去し、フッ酸系のエッチング液によりリッジ上
部のＳｉＯ2膜28を除去する。次いでレジストを除去し
た後、ｐ電極29を形成し、基板21の裏面を研磨してその
上にｎ電極30を形成する。そしてこの試料をへき開した
後、へき開された両端面にそれぞれ高反射コート35と低
反射コート36を形成すると、上記リッジ構造の１つ毎に
半導体レーザ素子40が形成されてなる半導体レーザアレ
イ20が完成する。なお上記高反射コート35および低反射
コート36は、後出の図５および図６に示してある。
【００２７】以上のようにして形成された半導体レーザ
アレイ20は、図５および図６に示すようにして光導波路
素子10に直接接合される。すなわち、この半導体レーザ
アレイ20は、図示のようにｐ電極29側が半田34によって
Ｃｕ製のヒートシンク32にボンディングされ、一方光導
波路素子10は、Ｃｕ製のマウント42上に接着剤43によっ
て接合される。そして上記ヒートシンク32とマウント42
は、半導体レーザアレイ20の各半導体レーザ素子40と、
光導波路素子10の分岐光導波路11の各入射端11ａ（より
詳しくはコア層４の部分）とがそれぞれ同軸に整合して
向き合う状態にして、接着剤44によって接合される。
アレイ20は、図５および図６に示すようにして光導波路
素子10に直接接合される。すなわち、この半導体レーザ
アレイ20は、図示のようにｐ電極29側が半田34によって
Ｃｕ製のヒートシンク32にボンディングされ、一方光導
波路素子10は、Ｃｕ製のマウント42上に接着剤43によっ
て接合される。そして上記ヒートシンク32とマウント42
は、半導体レーザアレイ20の各半導体レーザ素子40と、
光導波路素子10の分岐光導波路11の各入射端11ａ（より
詳しくはコア層４の部分）とがそれぞれ同軸に整合して
向き合う状態にして、接着剤44によって接合される。
【００２８】なおこの際半導体レーザアレイ20は、低反
射コート36が形成された側の端面が、分岐光導波路11の
入射端11ａと向かい合う状態に配置される。またこの場
合の「直接結合」とは、半導体レーザ素子40と上記分岐
光導波路11の各入射端11ａとが物理的に接して結合する
状態は勿論のこと、それら両者が互いに微小間隙を置い
て配設されている状態も含むものとする。
射コート36が形成された側の端面が、分岐光導波路11の
入射端11ａと向かい合う状態に配置される。またこの場
合の「直接結合」とは、半導体レーザ素子40と上記分岐
光導波路11の各入射端11ａとが物理的に接して結合する
状態は勿論のこと、それら両者が互いに微小間隙を置い
て配設されている状態も含むものとする。
【００２９】上記の構成においては、３つの半導体レー
ザ素子40からそれぞれ射出されたレーザビームが入射端
11ａから分岐光導波路11内に入射し、そこを導波した後
に分岐部において合波される。そこで分岐光導波路11の
出射端11ｂからは、合波された高出力のレーザビームＬ
が出射する。
ザ素子40からそれぞれ射出されたレーザビームが入射端
11ａから分岐光導波路11内に入射し、そこを導波した後
に分岐部において合波される。そこで分岐光導波路11の
出射端11ｂからは、合波された高出力のレーザビームＬ
が出射する。
【００３０】なお、このＡＲＲＯＷ構造の分岐光導波路
11においては、ＳｉＯ2コア層４の外側に形成された該
コア層４よりも高屈折率のＳｉ3Ｎ4第一クラッド層３が
反射部（reflector)として作用し、さらにその外側に設
けられた該第一クラッド層３よりも低屈折率のＳｉＯ2
第二クラッド層２が光の漏れを抑制することにより、Ｓ
ｉＯ2コア層４に入力された光を、該ＳｉＯ2コア層４と
Ｓｉ3Ｎ4第一クラッド層３との界面で反射させつつ導波
させる。またこのように導波する光は、Ｓｉ3Ｎ4第一ク
ラッド層３と反対側では、ＳｉＯ2コア層４と空気との
界面で反射する。
11においては、ＳｉＯ2コア層４の外側に形成された該
コア層４よりも高屈折率のＳｉ3Ｎ4第一クラッド層３が
反射部（reflector)として作用し、さらにその外側に設
けられた該第一クラッド層３よりも低屈折率のＳｉＯ2
第二クラッド層２が光の漏れを抑制することにより、Ｓ
ｉＯ2コア層４に入力された光を、該ＳｉＯ2コア層４と
Ｓｉ3Ｎ4第一クラッド層３との界面で反射させつつ導波
させる。またこのように導波する光は、Ｓｉ3Ｎ4第一ク
ラッド層３と反対側では、ＳｉＯ2コア層４と空気との
界面で反射する。
【００３１】このＡＲＲＯＷ構造の分岐光導波路11にあ
っては、ＳｉＯ2コア層４のサイズを比較的大きくして
も光が導波可能であり、ここでは一例として、分岐光導
波路11の積層方向（図２および図３の上下方向）のサイ
ズを６μｍ程度と大きくしてある。
っては、ＳｉＯ2コア層４のサイズを比較的大きくして
も光が導波可能であり、ここでは一例として、分岐光導
波路11の積層方向（図２および図３の上下方向）のサイ
ズを６μｍ程度と大きくしてある。
【００３２】そこで、この光導波路素子10によれば、そ
れに結合させる半導体レーザ素子40との位置合わせ精度
を著しく高く確保しなくても、また半導体レーザアレイ
20のＧａＡｓ基板21が反ってその発光位置が変動する等
しても、各半導体レーザ素子40から出射したレーザビー
ムが良好に分岐光導波路11に入射可能で、その入力効率
は十分に高いものとなる。なお、光結合効率を高めるた
めに、分岐光導波路11の入射端11ａの幅は、半導体レー
ザ素子40の発振幅と同一であることが好ましい。
れに結合させる半導体レーザ素子40との位置合わせ精度
を著しく高く確保しなくても、また半導体レーザアレイ
20のＧａＡｓ基板21が反ってその発光位置が変動する等
しても、各半導体レーザ素子40から出射したレーザビー
ムが良好に分岐光導波路11に入射可能で、その入力効率
は十分に高いものとなる。なお、光結合効率を高めるた
めに、分岐光導波路11の入射端11ａの幅は、半導体レー
ザ素子40の発振幅と同一であることが好ましい。
【００３３】以上のように光導波路素子10と半導体レー
ザアレイ20とが結合されてなる光源装置は、高出力のレ
ーザビームＬを出射できるものであるから、特に、半導
体レーザ励起固体レーザの励起用光源や、第２高調波発
生装置の基本波光源や、さらには、ダブルクラッド型の
光ファイバ増幅器の励起用光源等として好適に用いられ
得るものとなる。
ザアレイ20とが結合されてなる光源装置は、高出力のレ
ーザビームＬを出射できるものであるから、特に、半導
体レーザ励起固体レーザの励起用光源や、第２高調波発
生装置の基本波光源や、さらには、ダブルクラッド型の
光ファイバ増幅器の励起用光源等として好適に用いられ
得るものとなる。
【００３４】なお、光導波路素子に結合させる半導体レ
ーザ素子としては、上述したＧａＡｓ基板上に形成され
る発振波長帯0.7〜1.2μｍの素子に限らず、その他例え
ば、ＩｎＰ基板上に形成される発振波長帯が1.3〜1.7μ
ｍにある素子等を適用することも可能である。
ーザ素子としては、上述したＧａＡｓ基板上に形成され
る発振波長帯0.7〜1.2μｍの素子に限らず、その他例え
ば、ＩｎＰ基板上に形成される発振波長帯が1.3〜1.7μ
ｍにある素子等を適用することも可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態である光導波路素子
の平面図
の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った部分の断面形状を示す
立断面図
立断面図
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿った部分の断面形状を示す
立断面図
立断面図
【図４】上記光導波路素子と結合される半導体レーザア
レイを示す立断面図
レイを示す立断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態である半導体レーザ
装置の概略平面図
装置の概略平面図
【図６】上記半導体レーザ装置の概略側面図
【符号の説明】 １ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ2第二クラッド層 ３ Ｓｉ3Ｎ4第一クラッド層 ４ ＳｉＯ2コア層 ５，６ ＡＲ（無反射）コート 10 光導波路素子 11 分岐光導波路 11ａ 分岐光導波路の入射端 11ｂ 分岐光導波路の出射端 20 半導体レーザアレイ 21 ＧａＡｓ（００１）基板 22 ｎ−Ａｌ0.64Ｇａ0.36Ａｓ下部クラッド層 23 ｎまたはｉ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ下部光導波層 24 ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層 25 ｐまたはｉ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ上部光導波層 26 ｐ−Ａｌ0.64Ｇａ0.36Ａｓ上部クラッド層 27 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 28 ＳｉＯ2膜 29 ｐ電極 30 ｎ電極 32 ヒートシンク 34 半田 35 高反射コート 36 低反射コート 40 半導体レーザ素子 42 マウント 43、44 接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 BA05 CA00 DA17 2H047 KA00 KA05 LA12 PA04 PA05 PA21 PA24 QA01 QA02 QA04 TA11 5F073 AA13 AA53 AA74 AB04 AB21 CA13 CB02 DA22 EA24
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に、マルチチャンネルとされた入
射端とシングルチャンネルとされた出射端とを有する分
岐光導波路が形成されてなり、前記マルチチャンネルの
入射端のそれぞれに半導体レーザ素子が直接結合される
光導波路素子において、 前記分岐光導波路が、前記基板側から第二クラッド層、
この第二クラッド層よりも高屈折率の第一クラッド層、
および、この第一クラッド層よりも低屈折率のコア層が
順次形成されてなるＡＲＲＯＷ構造の光導波路であるこ
とを特徴とする光導波路素子。 - 【請求項２】 前記基板がＳｉ基板であることを特徴と
する請求項１記載の光導波路素子。 - 【請求項３】 前記第二クラッド層の屈折率が１．４５
〜１．５の範囲にあり、前記第一クラッド層の屈折率が
１．８〜２．４の範囲にあり、前記コア層の屈折率が
１．４５〜１．５の範囲にあることを特徴とする請求項
１または２記載の光導波路素子。 - 【請求項４】 前記第一クラッド層が、プラズマＣＶＤ
法によって形成されたＳｉ３Ｎ４膜、もしくはスパッタ
法によって形成されたＴａ２Ｏ５またはＨｆＯ２膜から
なり、 前記第二クラッド層およびコア層が、プラズマＣＶＤ法
によって形成されたＳｉＯＮまたはＳｉＯ２膜、もしく
はＴＥＯＳ、Ｏ２、ＴＭＧｅによるプラズマＣＶＤ法に
よって形成されたＳｉＯ２−ＧｅＯ２膜からなることを
特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の光導波路
素子。 - 【請求項５】 請求項１から４いずれか１項記載の光導
波路素子を用いた半導体レーザ装置であって、 前記分岐光導波路のマルチチャンネルの入射端のそれぞ
れに半導体レーザ素子が直接結合され、 それらの半導体レーザ素子から発せられた光が前記分岐
光導波路で合波されて前記出射端から出射する構成を有
することを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001128638A JP2002323629A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 光導波路素子および半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001128638A JP2002323629A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 光導波路素子および半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002323629A true JP2002323629A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18977302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001128638A Withdrawn JP2002323629A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 光導波路素子および半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002323629A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142224A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Denso Corp | 半導体レーザ素子の実装方法 |
| JP2006091285A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光装置 |
| WO2007133915A1 (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | 3M Innovative Properties Company | Integrated optical waveguide assemblies |
| WO2020196489A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | Tdk株式会社 | 集積光学装置 |
| WO2021149450A1 (ja) * | 2020-01-21 | 2021-07-29 | Tdk株式会社 | 集積光学装置、集積光学モジュール及び集積光学装置の製造方法 |
| JP2021157012A (ja) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | Tdk株式会社 | 集積光学装置及び集積光モジュール |
| CN115480348A (zh) * | 2021-05-31 | 2022-12-16 | Tdk株式会社 | 集成光源模块 |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001128638A patent/JP2002323629A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142224A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Denso Corp | 半導体レーザ素子の実装方法 |
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| WO2021149450A1 (ja) * | 2020-01-21 | 2021-07-29 | Tdk株式会社 | 集積光学装置、集積光学モジュール及び集積光学装置の製造方法 |
| CN114981697A (zh) * | 2020-01-21 | 2022-08-30 | Tdk株式会社 | 集成光学装置、集成光学模块和集成光学装置的制造方法 |
| JP2021157012A (ja) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | Tdk株式会社 | 集積光学装置及び集積光モジュール |
| CN115480348A (zh) * | 2021-05-31 | 2022-12-16 | Tdk株式会社 | 集成光源模块 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |