JP2003509851A - 一体型光学変調器を有する波長可変レーザソース - Google Patents

一体型光学変調器を有する波長可変レーザソース

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JP2003509851A JP2001522632A JP2001522632A JP2003509851A JP 2003509851 A JP2003509851 A JP 2003509851A JP 2001522632 A JP2001522632 A JP 2001522632A JP 2001522632 A JP2001522632 A JP 2001522632A JP 2003509851 A JP2003509851 A JP 2003509851A
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modulator
mirror
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ラリー エイ． コールドレン，
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Abstract

(57)【要約】 一体型光学変調器（２０）を有する波長可変レーザソース（１０）。レーザソース（１０）は、広範囲に波長可変な半導体レーザであり、厚くて低バンドギャップの導波路層（２２）の上に活性領域を含み、ここで、導波路層（２２０）と活性領域との両方は、ｐドープ領域とｎドープ領域との間に製造される。電気吸収変調器（２０）は、半導体レーザ（１０）内に一体化され、ここで、電気吸収変調器（２０）は、導波路層（２２）を半導体レーザと共用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願への相互参照） 本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づいて、「ＴＵＮＡＢＬＥ
ＬＡＳＥＲ ＳＯＵＲＣＥ ＷＩＴＨ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＯＰＴＩＣＡＬ
ＭＯＤＵＬＡＴＯＲ」の題で１９９９年９月３日に出願されたＴｈｏｍａｓ
Ｇ． Ｂ． Ｍａｓｏｎ、Ｌａｒｒｙ Ａ． ＣｏｌｄｒｅｎおよびＧｒｅｇｏ
ｒｙ Ｆｉｓｈの米国仮特許出願シリアル番号第６０／１５２，４３２号の優先
権を主張する。本明細書中、同出願を参考として援用する。
【０００２】 （連邦政府がスポンサーである研究および開発に関する表明） 本発明は、海軍研究局によって与えられた助成金第Ｎ０００１４−９６−１−
６０１４号に基づく政府援助を用いてなされた。政府は、本発明の特定の権利を
有する。
【０００３】 （発明の背景） （１．発明の分野） 本発明は概して、半導体レーザに関し、詳細には、一体型光学変調器を有する
波長可変レーザソースに関する。
【０００４】 （２．関連分野の説明） 現代における光学的な構成要素およびレーザの使用は、通信およびデータ転送
をより効率的およびより経済的なものにした。半導体レーザの使用は、光学ソー
スの製造およびパッケージングをより経済的なものにし、同様に、デバイス全体
の大きさを縮小した。
【０００５】 しかし、通信およびデータ転送システムの要件もまた増大した。広範囲に波長
可変なレーザは、多種多様の波長分割多重方式（ＷＤＭ）およびパケット交換ネ
ットワークアーキテクチャの必須構成要素である。広範囲に波長可変なレーザは
、長距離高密度ＷＤＭ通信システム、またはアクセスネットワークにおける波長
ルーティングの代替ソースとして使用され得る。広範囲に波長可変なレーザはま
た、実時間遅延ビームステアリングを使用する次世代のフェーズドアレイレーダ
システムのための重要なデバイスである。
【０００６】 広いチューニング範囲を達成するために、これらのデバイスは、かなり大きな
受動チューニング素子を必要とする。これにより、これらのデバイスは、従来の
固定波長レーザより４〜５倍大きくなる。しかし、レーザキャビティにこの大き
な受動材料を有することは、これらのデバイスを直流変調によってオンおよびオ
フにし得る速度を減少させる。さらに、これらのデバイスがデータを転送可能な
速度は制限され、これらのデバイスは高バンド幅アプリケーションに不適切とな
る。
【０００７】 データ転送にこれらのデバイスを使用することを困難にする要因は、他に２つ
ある。サンプルドグレーティング分布ブラッグ反射器（ＳＧＤＢＲ）レーザにお
ける波長は、２つのミラーにおける一対の反射ピークを光学キャビティモードに
揃えることによって制御される。利得電流が広範囲の電流にわたって変調される
場合、利得電流は、このアライメントを乱し得、その結果デバイス内は、モード
不安定になり、このことは、データ転送にとって極めて好ましくない。このモー
ド不安定性を防ぐために、このようなデバイスは、データ転送性能に重大な消光
比ペナルティを導入する小幅な出力パワーにおいてのみ変調され得る。
【０００８】 レーザを直接変調することに伴う他の問題は、周波数チャープであり、周波数
チャープは、出力パワーのレベルが変更される場合に生じるレーザ振動周波数に
おけるシフトである。周波数チャープは、転送システムにおいて好ましくない。
なぜならば、周波数チャープは、パルス拡がりを引き起こし、パルス拡がりは、
光ファイバーまたは他の分散性媒質を介してデータが送信され得る最大距離を制
限するからである。
【０００９】 ３つの最も成功した種類の広範囲に波長可変なレーザは、超構造（ｓｕｐｅｒ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）グレーティング分布ブラッグ反射器レーザ（ＳＳＧＤＢ
Ｒ）、サンプルドグレーティング反射器レーザを有するグレーティング付コディ
レクショナル結合器（ｇｒａｔｉｎｇ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｏｄｉｒｅｃｔｉ
ｏｎａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）（ＧＣＳＲ）およびサンプルドグレーティングＤＢ
Ｒレーザ（ＳＧＤＢＲ）である。これらのデバイスはすべて、４０ｎｍより大き
な範囲において連続チューニングが可能である。しかし、ＳＧＤＢＲレーザおよ
び他の広範囲に波長可変なデザインは、活性部分が長く、かなり大きな光学キャ
ビティを有するので、直接変調帯域幅を３ＧＨｚ〜４ＧＨｚに制限する。このこ
とは、これらのデバイスが、いくらかの波長チャーピングが容認され得る場合、
直接変調に基づいてＯＣ−４８データ転送システムに使用されることを可能にす
る。しかし、この帯域幅は、ほとんどのフェーズドアレイレーダシステムまたは
１０Ｇｂ／ｓで動作するＯＣ−１９２データ転送ネットワークにおける使用に不
適当である。
【００１０】 これらのアプリケーションは、無線周波数（ＲＦ）信号またはデータを光学キ
ャリアに適用するために、外部変調器を頻繁に使用する。長距離ＯＣ−４８シス
テムさえも、周波数チャープを最小化するために、外部変調器を頻繁に使用する
。しかし、外部変調器は、光学アセンブリに、膨大な費用および複雑さを追加す
るので、多数の波長可変レーザおよび変調器を必要とするシステムには使用がた
めらわれ得る。この理由から、高速変調器と波長可変レーザとをモノシリックに
一体化して、単一の半導体デバイスにすることが望ましい。
【００１１】 （発明の要旨） 上記の従来技術の制限を最小化するため、そして本明細書を読んで理解すると
明らかになる他の制限を最小化するために、本発明は、一体型光学変調器を有す
る波長可変レーザソースに関連するデバイス、方法および製品を開示する。波長
可変レーザソースは、広範囲に波長可変な半導体レーザであって、厚くて低バン
ドギャップの導波路層の上に活性領域を含み、ここで、導波路層と活性領域との
両方は、ｐドープ領域とｎドープ領域との間に製造される。電気吸収変調器は、
半導体レーザに一体化され、ここで、電気吸収変調器は、導波路層を半導体レー
ザと共用する。
【００１２】 ここで図面中、同様の参照番号は、対応する部分を表す図面を参照する。
【００１３】 （発明の詳細な説明） 下記の好適な実施形態の記載において、本明細書の一部分を形成する添付の図
面が参照され、本明細書において、本発明が実行され得る特定の実施形態が例示
によって示される。他の実施形態も利用され得、本発明の範囲から逸脱すること
なく構造上の変更がなされ得ると理解されるべきである。
【００１４】 （概要） 本発明は、単一の半導体チップ上に製造され得る一体型光学変調器を有する波
長可変レーザを生成する簡単で効果的な方法を提供する。レーザは、広い波長範
囲にわたって高速にチューニングされ得、その結果レーザは、波長分割多重方式
による光ファイバー通信からフェーズドアレイレーダまで、様々なアプリケーシ
ョンにおいて使用されることが可能になる。変調器とレーザとを一体化すること
は、モード安定性を混乱すること、または高レベルの周波数チャープを導入する
ことなく、レーザからの出力の強度を変調するとても望ましい方法を提供する。
これにより、レーザのみの場合よりも、とても高い変調周波数が達成されること
がさらに可能になる。
【００１５】 （デバイス構造） 図１は、本発明の好適な実施形態による、一体型電気吸収変調器を有する広範
囲に波長可変な半導体レーザの構造を示す透視図である。レーザ１０は、４セク
ションある埋め込みリッジのサンプルドグレーティング分布ブラッグ反射器（Ｓ
ＧＤＢＲ）レーザである。レーザ１０の４つの隔離されたセクションは、チュー
ニングセクションを含み、サンプルドグレーティングバックミラーセクション１
２、位相制御セクション１４、利得セクション１６およびサンプルドグレーティ
ングフロントミラーセクション１８を含む。電気吸収（ＥＡ）変調器２０は、レ
ーザ１０のバックミラーセクション１２、位相制御セクション１４、利得セクシ
ョン１６およびフロントミラーセクション１８と共通導波路２２を共用し、ここ
で、導波路２２は、レーザ１０における高屈折率チューニング効率（ｈｉｇｈ
ｉｎｄｅｘ ｔｕｎｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）および変調器２０における
良好な逆バイアス消光（ｇｏｏｄ ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｉａｓ ｅｘｔｉｎｃｔ
ｉｏｎ）を提供するように設計される。一般的に、バイアス電圧がデバイスの上
部に接続され、接地が下部に接続される。利得セクション１６上のバイアス電圧
が発振閾値より高い場合、レーザ１０の出力が生成される。
【００１６】 図２は、本発明の好適な実施形態による、一体型レーザ１０および変調器２０
のデバイスの断面図を示す。このデバイスは、ｎドープ領域２４、（図１に示さ
れる導波路２２を形成するための）厚くて低バンドギャップの導波路層２６、反
射防止コーティング２８、エッチング止め層３０、活性領域３２、ｐドープ領域
３４、ｐ＋コンタクト層３６および金属コンタクト３８を含む。
【００１７】 ｎドープ領域２４およびｐドープ領域３４は典型的には、異なる種類のドーパ
ントを有している。好適な実施形態においてリン化インジウム（ＩｎＰ）が使用
されるが、ドープ領域２４および３４、ならびに活性領域３２は、任意のレーザ
製造材料から製造され得る。さらに、ｎドープ領域２４およびｐドープ領域３４
の相対的位置は、本発明の範囲から逸脱することなく逆にされ得る。
【００１８】 横方向の導波路２２は、導波路層２６またはその上の層３４がストライプジオ
メトリになるように横方向にパターニングすることにより形成される。本発明の
重要な設計要素は、単一の共通導波路２２が、レーザ１０内のチューニングセク
ション１２、１４、１６および１８、ならびに変調器２０に使用されることであ
る。横方向の導波路２２の構造は、埋め込みリッジまたは他の種類の横方向の導
波路２２の構造（例えば、単純なリッジ型）として形成され得る。
【００１９】 ｐドープ領域３４はまた、導波路２２の上部および側面にブロッキング接合で
ある陽子注入（ｐｒｏｔｏｎ ｉｍｐｌａｎｔ）４０を含み、陽子注入４０は、
レーザ１０における横方向の電流漏れをブロッキングするため、レーザ１０内の
各セクション間に絶縁を提供するため、変調器２０の寄生接合キャパシタンスを
減少するため、および変調器２０からの絶縁を提供するためのアイソレータとし
て機能する。
【００２０】 活性領域３２は、レーザ１０の出力を提供するオフセット多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）を含む。電流がｐドープ領域３４から活性領域３２を通ってｎドープ領域２
４に流れる場合、レーザ１０の光出力がＭＱＷから生成される。活性領域３２お
よび導波路層２６は、エッチング止め層３０によって隔離されて、活性領域３２
が製造中に選択的ウェットエッチング剤によって除去されることを可能にする。
【００２１】 バックミラーセクション１２とフロントミラーセクション１８との両方は、周
期４２で導波路層２６内にエッチングされる１セットの周期的サンプルドグレー
ティングを含む。この種類のグレーティングは、波長選択性反射器として機能し
、ここで、１つ以上の特定されたサンプル周期４２は、導波路２２が搬送する光
学信号の周期的な波長周期での部分反射を提供する。レーザ１０は、例えば、米
国特許第４，８９６，３２５号に記載されるように、ミラーセクション１２およ
び１８の制御電流を適切に調節することによって、広い波長範囲にわたって高速
にチューニングされ得る。同文献は、本明細書中に参考として援用される。
【００２２】 反射防止コーティング２８は、デバイスがウェーハから切り出された後に、デ
バイスの各端部に塗布される。
【００２３】 （チューニングカーブ） 図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の好適な実施形態による、広範囲な波長チュー
ニングのチューニングカーブを示すチャートである。図３Ａにおいて、Ｘ軸はバ
ックミラー１２の電流（ｍＡ）であり、Ｙ軸は最大波長（ｎｍ）である。図３Ｂ
において、Ｘ軸はフロントミラー１８の電流（ｍＡ）であり、Ｙ軸は最大波長（
ｎｍ）である。
【００２４】 図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、このレーザ１０の主な利点は、ミラー
１２および１８の制御電流を適切に調節することによって、広い波長範囲にわた
って高速にチューニングされ得ることである。この利点は、とても望ましい特徴
であり、本発明のデバイスを現在および次世代のファイバーネットワークに有用
なものにする。
【００２５】 （フランツケルディッシュ効果） 図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、本発明の好適な実施形態による、変調器２０にお
けるフランツケルディッシュ効果を示す。これらの図において、Ｅ1は価電子帯
（ＥV）のエネルギーレベルであり、Ｅ2は伝導帯（ＥC）のエネルギーレベルで
あり、ΔＥはＥ1とＥ2との間のバンドギャップであり、Δｘは導波路層２６の厚
さである。
【００２６】 本発明において、性能は、厚くて低バンドギャップの導波路層２６を使用する
ことにより最適化される。このことにより、ミラーセクション１２および１８に
おける良好な屈折率チューニング効率、ならびに変調器２０における適度な消光
比およびチャープパラメータが提供される。
【００２７】 変調器２０の動作は、バルク半導体導波路２２におけるフランツケルディッシ
ュ効果、またはＭＱＷにおける量子閉じ込めシュタルク効果のいずれかに基づく
。図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示されるように、導波路２２に強い電界が適用され
る場合、材料のバンドエッジは、より低いエネルギーにシフトして、材料がレー
ザ１０の出力光を吸収することを可能にする。この技術は、最小の波長チャーピ
ングを伴いつつレーザ１０をとても高速に変調することを可能にする。適切な条
件下でこの技術を用いることにより、広い波長の範囲においても、出力光の強度
を２０ｄＢ以上消滅するのに十分な光の損失を得ることが可能である。
【００２８】 より小幅な範囲の動作の場合、変調器２０は、より高いバンドギャップの導波
路層２６の中心に成長したＭＱＷ変調器を含み得る。これにより、レーザ１０に
おけるチューニングの効率は下がるが、変調器２０におけるより低い電圧による
動作が可能になる。なぜならば、バンドギャップ離調は、ＭＱＷ構造のより鋭い
吸収エッジによって低減され得るからである。
【００２９】 （応答カーブ） 図５は、本発明の好適な実施形態による、５０ｎｍのチューニング範囲にわた
る一体型レーザ１０および変調器２０のデバイスの初期テストの応答カーブを示
すチャートである。サンプルドグレーティング分布ブラッグ反射器レーザ１０と
一体化された埋め込みヘテロ構造電気吸収変調器２０のこれらの初期テストは、
本発明の動作および利点を実証するために実施された。これらのテストにおいて
、１．４ミクロンのバンドギャップ波長を有する４００ナノメーターの厚さの導
波路２２が使用された。レーザ１０のチューニング範囲は、４７ナノメーター以
上であった。変調器２０は、このチューニング範囲全体にわたって、たったの４
ボルトバイアスによって、２６ｄＢ以上を生成することが可能であった。
【００３０】 （製造プロセス） 図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の好適な実施形態による、製造プロセスにおい
て使用される工程を示すフローチャートである。図６Ａは、横方向の導波路が単
純なリッジとして形成される場合の工程を示し、図６Ｂは、他の種類の横方向の
導波路構造（例えば、埋め込みリッジストライプ）に使用される工程を示す。
【００３１】 図６Ａを参照すると、ブロック４４は、第１の成長工程を示し、この工程では
、ｎ−ＩｎＰバッファ層２４、Ｑ導波路層２６、エッチング止め層３０、活性Ｍ
ＱＷ領域３２、およびｐ−ＩｎＰクラッディング層３４の小部分を成長させる。
【００３２】 ブロック４６は、薄い上部ｐ−ＩｎＰクラッディング層３４および活性領域３
２からエッチング止め層３０まで、レーザ１０の利得セクション１６を除くいた
る所でパターニングおよび選択的エッチング除去を行う工程を示す。
【００３３】 ブロック４８は、ミラーセクション１２および１８において、周期４２で、１
セット以上の周期的サンプルドグレーティングのパターニングおよびエッチング
を行う工程を示す。
【００３４】 単純なリッジの場合、ブロック５０は、第２の成長工程を示し、ｐ−ＩｎＰク
ラッディング層３４、およびコンタクト３８の下にあるｐ＋コンタクト層３６の
垂直構造成長を完成させる。
【００３５】 ブロック５２は、レーザ１０の各セクションを絶縁するため、および変調器２
０とレーザ１０との間を絶縁するために、陽子注入４０が実施される工程を示す
。
【００３６】 ブロック５４は、コンタクト３８をパターニングし、コンタクト間のｐ＋コン
タクト層３６をエッチング除去し、そしてコンタクト３８を金属化する工程を示
す。
【００３７】 ブロック５６は、活性領域３２または導波路層２６まで、リッジ導波路２２ス
トライプをエッチングする工程を示す。
【００３８】 ブロック５８は、レーザ１０および変調器２０のデバイスをウェーハから切り
出し、次いでデバイスの各端部に反射防止（ＡＲ）コーティング２８を塗布する
工程を示す。
【００３９】 図６Ｂを参照すると、ブロック６０は、第１の成長工程を示し、ｎ−ＩｎＰバ
ッファ層２４、Ｑ−導波路層２６、エッチング止め層３０、活性ＭＱＷ領域３２
および薄いｐ−ＩｎＰクラッディング層３４を成長させる。
【００４０】 ブロック６２は、薄い上部ｐ−ＩｎＰクラッディング層３４および活性領域３
２からエッチング止め層３０まで、レーザ１０の利得セクション１６を除くいた
る所でパターニングおよび選択的エッチング除去を行う工程を示す。
【００４１】 ブロック６４は、活性領域３２に結合されたミラーセクション１２および１８
において、周期４２で、１セット以上の周期的サンプルドグレーティングのパタ
ーニングおよびエッチングを行う工程を示す。
【００４２】 埋め込みリッジについて、ブロック６６は、第２の成長工程を示し、ミラーセ
クション１２および１８の周期的サンプル４２のグレーティングを覆うために、
ｐ−ＩｎＰクラッディング層３４を薄くさらに成長させる工程のみを含む。
【００４３】 ブロック６８は、埋め込みリッジ導波路２２ストライプのパターニングおよび
エッチングを行う工程を示し、埋め込みリッジ導波路２２ストライプは、導波路
層２６の下まで横方向にエッチングされる。
【００４４】 ブロック７０は、ｐ−ＩｎＰクラッディング層３４およびｐ＋コンタクト層３
６の第３の成長工程を示す。
【００４５】 ブロック７２は、レーザ１０の各セクション、および変調器２０とレーザとの
間を絶縁するため、ならびに横方向の電流漏れを制限するために陽子注入４０が
実施される工程を示す。
【００４６】 ブロック７４は、コンタクト３８をパターニングし、コンタクト間のｐ＋コン
タクト層３６をエッチング除去し、そしてコンタクト３８を金属化する工程を示
す。
【００４７】 ブロック７６は、レーザ１０および変調器２０のデバイスをウェーハから切り
出し、次いでデバイスの各端部に反射防止（ＡＲ）コーティング２８を塗布する
工程を示す。
【００４８】 （結論） これによって、本発明の好適な実施形態の記載を完結する。
【００４９】 要約すれば、本発明は、一体型光学変調器を有する波長可変レーザソースに関
連するデバイス、方法および製品を開示する。波長可変レーザソースは、厚くて
低バンドギャップの導波路層の上に活性領域を含む広範囲に波長可変な半導体レ
ーザであり、ここで、導波路層と活性領域との両方は、ｐドープ領域とｎドープ
領域との間に製造される。電気吸収変調器は、半導体レーザに一体化され、ここ
で、電気吸収変調器は、導波路層を半導体レーザと共有する。
【００５０】 上記の本発明の好適な実施形態の記載は、例示目的および説明目的のために示
したものであって、本発明の開示内容そのものを網羅または限定するものとして
は意図しない。上記の教示を鑑みれば、多くの改変および変更が可能である。本
発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、本明細書に添付される請求項
によって制限されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の好適な実施形態による、一体型電気吸収変調器を有する広範
囲に波長可変な半導体レーザの構造を示す透視図である。
【図２】 図２は、本発明の好適な実施形態による、レーザおよび変調器の断面図である
。
【図３Ａ】 図３Ａは、本発明の好適な実施形態による、広範囲な波長チューニングのチュ
ーニングカーブを示すチャートである。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、本発明の好適な実施形態による、広範囲な波長チューニングのチュ
ーニングカーブを示すチャートである。
【図４Ａ】 図４Ａは、本発明の好適な実施形態による、変調器におけるフランツケルディ
ッシュ効果を示す図である。
【図４Ｂ】 図４Ｂは、本発明の好適な実施形態による、変調器におけるフランツケルディ
ッシュ効果を示す図である。
【図４Ｃ】 図４Ｃは、本発明の好適な実施形態による、変調器におけるフランツケルディ
ッシュ効果を示す図である。
【図５】 図５は、本発明の好適な実施形態による、５０ｎｍのチューニング範囲にわた
る一体型レーザおよび変調器のデバイスの初期テストの応答曲線を示すチャート
である。
【図６Ａ】 図６Ａは、本発明の好適な実施形態による、製造プロセスにおいて使用される
工程を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】 図６Ｂは、本発明の好適な実施形態による、製造プロセスにおいて使用される
工程を示すフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 コールドレン， ラリー エイ． アメリカ合衆国 カリフォルニア 93110， サンタ バーバラ， ヴィア ヴィスト サ 4665 (72)発明者 フィッシュ， グレゴリー アメリカ合衆国 カリフォルニア 93110， サンタ バーバラ， フレイジャー レ ーン 4716 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 EA03 EA07 5F073 AA61 AA65 AA74 AB12 AB21 EA03 EA12

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長可変レーザソースであって、 厚くて低バンドギャップの導波路層の上に活性領域を含む広範囲に波長可変な
    半導体レーザであって、導波路層と活性領域との両方は、ｐドープ領域とｎドー
    プ領域との間に製造される、広範囲に波長可変な半導体レーザと、 半導体レーザ内に一体化された電気吸収変調器であって、該電気吸収変調器は
    、導波路層を半導体レーザと共有する、半導体レーザ内に一体化された電気吸収
    変調器と を含む、波長可変レーザソース。
  2. 【請求項２】 前記半導体レーザは、サンプルドグレーティングバックミラ
    ー、位相制御セクション、利得セクションおよびサンプルドグレーティングフロ
    ントミラーを含む、請求項１に記載の波長可変レーザソース。
  3. 【請求項３】 前記導波路層は、前記サンプルドグレーティングバックミラ
    ー、前記位相制御セクション、前記利得セクション、前記サンプルドグレーティ
    ングフロントミラーおよび前記変調器に使用される単一の共通導波路層である、
    請求項２に記載の波長可変レーザソース。
  4. 【請求項４】 前記導波路層は、前記レーザにおける高屈折率チューニング
    効率および前記変調器における良好な逆バイアス消光を提供するように設計され
    る、請求項１に記載の波長可変レーザソース。
  5. 【請求項５】 前記導波路は、前記レーザの出力を提供するオフセット多重
    量子井戸（ＭＱＷ）を含む埋め込みヘテロ構造導波路である、請求項１に記載の
    波長可変レーザソース。
  6. 【請求項６】 前記導波路は、前記レーザの出力を提供するオフセット多重
    量子井戸（ＭＱＷ）を含むリッジ導波路である、請求項１に記載の波長可変レー
    ザソース。
  7. 【請求項７】 前記導波路層は、前記レーザにおける横方向の電流漏れをブ
    ロッキングし、前記変調器の寄生接合キャパシタンスを減少するブロッキング接
    合を含む、請求項１に記載の波長可変レーザソース。
  8. 【請求項８】 前記半導体レーザは、前記ミラーの制御電流を適切に調整す
    ることによって、広い波長範囲にわたって高速にチューニングされる、請求項１
    に記載の波長可変レーザソース。
  9. 【請求項９】 一体型変調器を有する波長可変レーザを製造する方法であっ
    て、 （ａ）第１の成長工程を実施する工程であって、バッファ層、導波路層、エッ
    チング止め層、活性領域および終端層が半導体ウェーハ上に成長する工程と、 （ｂ）該レーザの利得セクションを除くいたる所で該エッチング止め層まで、
    該終端層および該活性領域のパターニングおよびエッチングを行う工程と、 （ｃ）該レーザの１つ以上のミラーセクションにおいて、１セット以上の周期
    的サンプルドグレーティングのパターニングおよびエッチングを行う工程と、 （ｄ）第２の成長工程を実施する工程であって、該終端層、および該レーザの
    １つ以上のコンタクトの下にあるコンタクト層の垂直構造成長を完成する工程と
    、 （ｅ）該レーザのセクションを互いに絶縁し、該変調器と該レーザとの間を絶
    縁する工程と、 （ｆ）該レーザの該コンタクトをパターニングし、該コンタクト間の該コンタ
    クト層をエッチング除去し、そして該コンタクトを金属化する工程と、 （ｇ）該活性領域または該導波路層のいずれかまで、リッジ導波路ストライプ
    のパターニングおよびエッチングを行う工程と、 （ｈ）該ウェーハから該デバイスを切り出し、次いで該デバイスの少なくとも
    一端に反射防止コーティングを塗布する工程と を含む、方法。
  10. 【請求項１０】 前記レーザは、サンプルドグレーティングバックミラー、
    位相制御セクション、利得セクションおよびサンプルドグレーティングフロント
    ミラーを含む、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記導波路層は、前記サンプルドグレーティングバックミ
    ラー、前記位相制御セクション、前記利得セクション、前記サンプルドグレーテ
    ィングフロントミラーおよび前記変調器に使用される単一の共通導波路層である
    、請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記導波路層は、前記レーザにおける高屈折率チューニン
    グ効率および前記変調器における良好な逆バイアス消光を提供するように設計さ
    れる、請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記導波路は、前記レーザの出力を提供するオフセット多
    重量子井戸（ＭＱＷ）を含む埋め込みヘテロ構造導波路である、請求項９に記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 前記導波路は、前記レーザの出力を提供するオフセット多
    重量子井戸（ＭＱＷ）を含むリッジ導波路である、請求項９に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記導波路層は、前記レーザにおける横方向の電流漏れを
    ブロッキングし、前記変調器の寄生接合キャパシタンスを減少する１つ以上のブ
    ロッキング接合を含む、請求項９に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記レーザは、ミラーの制御電流を適切に調整することに
    よって、広い波長範囲にわたって高速にチューニング可能である、請求項９に記
    載の方法。
  17. 【請求項１７】 請求項９に記載の方法によって製造された一体型光学変調
    器を有する波長可変レーザを含む製品。
  18. 【請求項１８】 一体型変調器を有する波長可変レーザを製造する方法であ
    って、 （ａ）第１の成長工程を実施する工程であって、バッファ層、導波路層、エッ
    チング止め層、活性領域およびクラッディング層が半導体ウェーハ上に成長する
    工程と、 （ｂ）利得セクションを除くいたる所で該エッチング止め層まで、該クラッデ
    ィング層および該活性領域のパターニングおよび選択的エッジング除去を行う工
    程と、 （ｃ）該レーザの１つ以上のミラーセクションにおいて、１セット以上の周期
    的サンプルドグレーティングのパターニングおよびエッチングを行う工程と、 （ｄ）第２の成長工程を実施する工程であって、該ミラーセクション内の１つ
    以上の周期的サンプルドグレーティングを覆うために、該クラッディング層をさ
    らに成長させる工程と、 （ｅ）埋め込みリッジ導波路ストライプのパターニングおよびエッチングを行
    う工程であって、該導波路ストライプは、該導波路層の下まで横方向にエッチン
    グされる工程と、 （ｆ）終端層、および該レーザの１つ以上のコンタクトの下にあるコンタクト
    層の垂直構造成長を完成する第３の成長工程を実施する工程と、 （ｇ）該レーザのセクションを互いに絶縁し、該変調器と該レーザとの間を絶
    縁する工程と、 （ｈ）該レーザの該コンタクトをパターニングし、該コンタクト間の該コンタ
    クト層をエッチング除去し、そして該コンタクトを金属化する工程と、 （ｉ）該ウェーハから該デバイスを切り出し、次いで該デバイスの少なくとも
    一端に反射防止コーティングを塗布する工程と を含む、方法。
  19. 【請求項１９】 前記レーザは、サンプルドグレーティングバックミラー、
    位相制御セクション、利得セクションおよびサンプルドグレーティングフロント
    ミラーを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記導波路層は、前記サンプルドグレーティングバックミ
    ラー、前記位相制御セクション、前記利得セクション、前記サンプルドグレーテ
    ィングフロントミラーおよび前記変調器に使用される単一の共通導波路層である
    、請求項１８に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記導波路層は、前記レーザにおける高屈折率チューニン
    グ効率および前記変調器における良好な逆バイアス消光を提供するように設計さ
    れる、請求項１８に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記導波路は、前記レーザの出力を提供するオフセット多
    重量子井戸（ＭＱＷ）を含む埋め込みヘテロ構造導波路である、請求項１８に記
    載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記導波路は、前記レーザの出力を提供するオフセット多
    重量子井戸（ＭＱＷ）を含むリッジ導波路である、請求項１８に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記導波路層は、前記レーザにおける横方向の電流漏れを
    ブロッキングし、前記変調器の寄生接合キャパシタンスを減少する１つ以上のブ
    ロッキング接合を含む、請求項１８に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記レーザは、ミラーの制御電流を適切に調整することに
    よって、広い波長範囲にわたって高速にチューニング可能である、請求項１８に
    記載の方法。
  26. 【請求項２６】 請求項１８に記載の方法によって製造された一体型光学変
    調器を有する波長可変レーザを含む製品。
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