JP2007266260A - 位相制御機能を有する光半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発振特性が安定で、製造歩留まりの向上が可能で、低コスト化の可能な波長可変光源を実現可能となす、位相制御機能を有する光半導体装置を提供する。
【解決手段】光半導体素子とそれが搭載される実装基板部とを含んでなる光半導体装置において、光半導体素子は素子基板１４の下側の面に活性層１７が形成されており、実装基板部は実装基板２３の上側の面にヒーター電極８を備えている。光半導体素子は、素子基板１４の活性層１７が形成されている側の下面が実装基板２３のヒーター電極８が設けられている側の上面に対向しており、ヒーター電極８の発熱により活性層１７が加熱されるように配置されている。１０は実装基板側ｐ電極であり、１９は光半導体素子側ｐ電極であり、これらは融着材２０により接合されている。９はスペーサである。
【選択図】図５

Description

本発明は、光の位相を制御する機能を有する光半導体装置に関するものであり、特に実装基板に備えた位相制御手段により、該実装基板に搭載された光半導体素子内の光の位相を制御するようにしてなる光半導体装置に関するものである。

光通信の分野で波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムを構成する波長可変光源において、光半導体素子内の光の位相を制御することがなされる。１つの光源で複数の波長の発振が可能な波長可変光源は、ＷＤＭ伝送システム用の光源として、システム再構成が容易となる点、また、バックアップ光源の在庫を低減できるという点で極めて有用であり、近年活発に研究開発が進められている。

そのような波長可変光源であって本発明に関連する技術に属する波長可変光半導体装置の一例を、図９及び図１０に示す。図９は波長可変光半導体装置の模式的平面図を示し、図１０は図９中のＡ−Ａ’線に沿った模式的断面図である。

この波長可変光半導体装置は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０１とリング共振器型波長フィルター１０２とから構成される。リング共振器型波長フィルター１０２は、互いに光路長のわずかに異なる複数のリング共振器１０３、リング共振器の温度を制御するヒーター１０４、リング共振器１０３を直列に接続し又は両端のリング共振器１０３に接続されている接続導波路１０５、及び第１端の接続導波路１０５の端部に配置された高反射膜１０６などを含んで構成される。リング共振器型波長フィルター１０２は、ＳＯＡ１０１から前記第１端と反対側の第２端の接続導波路１０５の端部に入射した光のうち、ある特定の波長の光のみをＳＯＡ１０１へ戻す機能を有する光回路である。その「特定の波長」は、ヒーター１０４により制御することが出来る。このようなリング共振器型波長フィルター１０２の詳細については、たとえば非特許文献１などに示されているので、ここでは説明を省略する。

ＳＯＡ１０１は、図９及び図１０に示すように、ゲイン領域１０７と位相制御領域１０８とからなる。ゲイン領域１０７は、その活性層１１２に電流を注入することで発振のためのゲインを得る。また、位相制御領域１０８は、コア層１１３に電流を注入することで屈折率が変化し、最も良好な発振特性が得られるよう光の位相を制御する。このように位相制御領域１０８を備えたＳＯＡ１０１は、位相制御領域つきＳＯＡと呼ばれる。尚、図１０において、符号１１６は半導体基板を示し、符号１１５は下部クラッド層を示し、符号１１１は上部クラッド層を示し、符号１０９はゲイン領域のｐ電極を示し、符号１１０は位相制御領域のｐ電極を示し、符号１１７はｎ電極を示す。

ここで、位相制御領域１０８のコア層１１３は、発振波長に対して損失とならないよう、ゲイン領域１０７の活性層１１２とは異なる組成の（より短波長組成の）半導体層で形成される。そして、活性層１１２とコア層１１３とは、それぞれがエッチングプロセス及び再成長プロセスにより形成され、いわゆるバットジョイント１１４により接続されている。位相制御領域１０８側の端面からの出射光はリング共振器型波長フィルター１０２の上記第２端の接続導波路１０５の端部に入射され、ゲイン領域１０７側の端面からの出射光は波長可変光源の出力光（光出力）として外部に取り出される。

一方、特許文献１には、以上のようなバットジョイントによりゲイン領域の活性層と接続されるコア層を持つ位相制御領域を使用するものとは異なるヒータ電極集積型の波長可変半導体レーザが開示されている。

また、特許文献２には、利得エレメントを加熱することによってその光路長を変化させる熱電エレメントあるいは抵抗などの加熱デバイスを備えた波長可変光源が開示されている。
特開２００３−２３２０８号公報 特表２００５−５２９４９８号公報 山崎裕幸他著、２００５年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会予稿集、予稿Ｎｏ．Ｃ−３−８９

しかしながら、上記図９及び図１０に示される関連技術の波長可変光半導体装置には、いくつか問題点がある。第１の問題点は、位相制御領域つきＳＯＡ１０１のバットジョイント１１４の部分において光の反射が生じ、その反射光がゲイン領域１０７へ戻ることにより発振特性が不安定となることである。第２の問題点は、位相制御領域つきＳＯＡ１０１のバットジョイント１１４の部分は、素子製造上、歩留まりが低く、素子製造コスト上昇を招く点である。

また、上記特許文献１の波長可変半導体レーザでは、ヒータ電極が半導体レーザ素子に集積されており、ヒータ電極に欠陥があると半導体レーザ素子全体が不良品となり、ヒータ電極に起因する製造歩留まり低下を生じやすい。

また、上記特許文献２の波長可変光源では、加熱デバイスが設けられているが、これと利得エレメントとの構造上の関係については特定されていない。

そこで、本発明の目的は、上記問題点のいくつかを解消し、発振特性が安定で、製造歩留まりの向上が可能で、低コスト化の可能な波長可変光源を実現可能となす、位相制御機能を有する光半導体装置を提供することにある。

本発明によれば、上記の目的を達成するものとして、
光半導体素子と該光半導体素子が搭載される実装基板部とを含んでなる光半導体装置であって、
前記光半導体素子は、素子基板の一方側の面に活性層が形成されており、
前記実装基板部は、実装基板の一方側の面に発熱・吸熱機能部を備えており、
前記光半導体素子は、前記素子基板の前記活性層が形成されている側の面が前記実装基板の前記発熱・吸熱機能部が設けられている側の面に対向し、前記発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱により前記活性層が加熱・冷却されるように配置されていることを特徴とする光半導体装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記光半導体素子は前記実装基板部に接合されている。本発明の一態様においては、前記光半導体素子と前記実装基板部との間にはスペーサが配置されている。本発明の一態様においては、前記発熱・吸熱機能部は金属薄膜からなる。

本発明の一態様においては、前記活性層は前記素子基板の前記一方側の面に沿って延在しており、前記発熱・吸熱機能部は前記実装基板の前記一方側の面に沿って延在する延在部を有しており、前記活性層と前記発熱・吸熱機能部の延在部とは延在方向が互いに平行であり且つ対応する位置に配置されている。

本発明の一態様においては、前記実装基板部において、前記発熱・吸熱機能部の上に絶縁層が形成されており、該絶縁層の上に第１の極性の実装基板電極が形成されている。本発明の一態様においては、前記第１の極性の実装基板電極は前記発熱・吸熱機能部の延在部と平行に延在する部分を有する。本発明の一態様においては、前記光半導体素子において、前記素子基板の前記一方側の面に形成された下部クラッド層の上に前記活性層が形成されており、該活性層の上に上部クラッド層が形成されており、該上部クラッド層上に前記活性層と平行に延在する第１の極性の素子電極が形成されており、該第１の極性の素子電極と前記第１の極性の実装基板電極とが導電性接合材により接合されている。

本発明の一態様においては、前記光半導体装置は、更に、前記発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱量を調節する発熱・吸熱量調節手段を備えている。本発明の一態様においては、前記発熱・吸熱量調節手段は、前記発熱・吸熱機能部の電気抵抗値を計測する電気抵抗値計測手段を備え、該電気抵抗値計測手段により計測される前記発熱・吸熱機能部の電気抵抗値をもとに前記発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱量を調節する。

本発明の一態様においては、前記実装基板部は、前記光半導体素子から出射された光を再び前記光半導体素子に戻す反射機能を有する光回路を備えている。本発明の一態様においては、前記光回路は選択された波長の光に対してのみ前記反射機能を有する。本発明の一態様においては、前記実装基板部は前記選択された波長を制御する手段を備えている。本発明の一態様においては、前記光回路は前記実装基板上に形成されている。本発明の一態様においては、前記光回路は前記実装基板とは別の基板上に形成されており、該別の基板が前記実装基板と接合されている。本発明の一態様においては、前記実装基板がシリコン基板である。

本発明によれば、以上のような構成に基づき、発振特性が安定で、製造歩留まりの向上が可能で、低コスト化の可能な波長可変光源を実現可能となす、位相制御機能を有する光半導体装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１〜図７は本発明による位相制御機能を有する光半導体装置の第１の実施形態を説明する図であり、図１は本実施形態の全体を示す模式的平面図、図２は図１中の破線で囲った部分の拡大図、図３は図２から光半導体素子を除去した状態（即ち光半導体素子を実装する前の状態）を示す図、図４、図５及び図６はそれぞれ図２中の線Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’における模式的断面図、図７は発熱・吸熱機能部の電気抵抗値を計測する電気抵抗値計測手段及び該電気抵抗値計測手段により計測される発熱・吸熱機能部の電気抵抗値をもとに発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱量を調節する発熱・吸熱量調節手段の構成を示すブロック図である。

本実施形態の構成が上記図９及び図１０に示される関連技術の波長可変光半導体装置の構成と特に異なる点は、関連技術のものでは光半導体素子として位相制御領域つきＳＯＡ１０１を用いていたのに対し、本発明実施形態では位相制御領域を持たないＳＯＡ７からなる光半導体素子を使用している点、及び、本発明実施形態では関連技術のものにはなかった構成要素として、ヒーター電極８からなる発熱・吸熱機能部を備えている点である。尚、本発明においては、発熱・吸熱機能部としては、ヒーター電極８のような発熱機能のみを有するものであってもよいし、或いは吸熱機能のみを有するものであってもよいし、更には発熱機能及び吸熱機能の双方を有するもの（例えば発熱機能部と吸熱機能部との双方を備えたもの）であってもよい。この発熱・吸熱機能部により光半導体素子の活性層が加熱・冷却される。ここで、加熱・冷却は、加熱及び冷却の少なくとも一方を意味する。

以下、本発明実施形態の構成についてさらに詳細に説明する。本実施形態において、光半導体素子としてのＳＯＡ７は、素子基板としてのＩｎＰ基板１４の一方側の面（図では下側の面）に活性層１７を形成している。より具体的には、ＩｎＰ基板１４の下側の面に、下部クラッド層１６、活性層１７、上部クラッド層１８及び第１の極性の素子電極としてのｐ電極１９が、この順にて積層形成されている。下部クラッド層１６、活性層１７及び上部クラッド層１８は、埋め込み層１５に埋め込まれている。尚、下部クラッド層１６及び上部クラッド層１８の上下表示は、ＩｎＰ基板１４に対して近い側を下部とし且つ遠い側を上部としたものである。下部クラッド層１６、活性層１７、上部クラッド層１８及びｐ電極１９は、ＩｎＰ基板１４の下側の面に沿って、図２における線Ｃ−Ｃ’の方向（即ち図３における左右方向：図４及び図５における紙面に垂直な方向）に延在している。ＩｎＰ基板１４の上側の面には、第２の極性の素子電極としてのｎ電極１３が形成されている。

ＳＯＡ７は、実装基板部に搭載されている。実装基板部は、実装基板としてのＳｉ基板２３の一方側の面（図では上側の面）に発熱・吸熱機能部としてのヒーター電極８を備えている。より具体的には、Ｓｉ基板２３の上側の面に、絶縁層２２を介して所要パターンのヒーター電極８が形成されている。ヒーター電極８の構成材料としては、たとえば厚さ０．２ミクロン程度の白金薄膜などを用いることができるが、この材料に限らず、通電により発熱する材料であれば他の金属その他の材料を用いてもよい。絶縁層２２としては、例えば厚さ１ミクロン程度のＳｉＯ_２膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。ヒーター電極８の上に所要パターンの絶縁層２１が形成されており、絶縁層２１の上に第１の極性の実装基板電極としての所要パターンのｐ電極１０及び第２の極性の実装基板電極としての所要パターンのｎ電極１２が形成されている。絶縁層２１としては、例えば厚さ１ミクロン程度のＳｉＯ_２膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。ｐ電極１０及びｎ電極１２としては、例えば厚さ０．５ミクロン程度のＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。

ＳＯＡ７は、そのＩｎＰ基板１４の活性層１７が形成されている側の面がＳｉ基板２３のヒーター電極８が設けられている側の面に対向し、該ヒーター電極８の発熱により活性層１７が加熱されるように配置されている。

図３に示されているように、ヒーター電極８は、コの字形状パターンに形成されている。ヒーター電極８の中央の直線状の延在部は、Ｓｉ基板２３の上側の面に沿って、活性層１７と平行に延在しており、活性層１７と対応する位置即ち活性層１７の真下の位置に配置されている。図２〜４に示されているように、絶縁層２１は、ヒーター電極８の両端部を除く部分を覆うようなパターンに形成されている。図４に示されているように、ｐ電極１０は、Ｌ字形状パターンに形成されている。ｐ電極１０の一方の直線状部分（図４における左右方向に延在する部分）は、ヒーター電極８の中央の直線状の延在部と平行に延在しており、ヒーター電極８の中央の直線状の延在部と対応する位置即ちヒーター電極８の中央の直線状の延在部の真上の位置に配置されている。従って、活性層１７、ｐ電極１９、ｐ電極１０の一方の直線状部分及びヒーター電極８の中央の直線状の延在部は、互いに平行に且つ対応する位置に配置されている。

図３に示されているように、絶縁層２１上には、ｐ電極１０及びｎ電極１２が形成されていない領域にて、スペーサ９が形成されている。このスペーサ９は、実装基板部にＳＯＡ７を搭載する際の台座となるものであり、実装基板部の絶縁層２１の上面とＳＯＡ７の埋め込み層１５の下面との間隔を所要の値に維持するものである。スペーサ９としては、例えば厚さ１０ミクロン程度で縦横寸法１０〜７０ミクロンｘ１０〜７０ミクロン程度のＳｉＯ_２膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。

図４〜６に示されているように、実装基板部のｐ電極１０の一方の直線状部分（図３における左右方向に延在する部分）とＳＯＡ７のｐ電極１９とが、接合材としての導電性融着材２０により接合されている。これにより、ＳＯＡ７と実装基板部との接合がなされている。導電性融着材２０としては、例えば厚さ１〜１０ミクロン程度のＡｕ−Ｓｎハンダ膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。

以上のように、本実施形態では、ｐ電極１９を下にした、いわゆるｐサイドダウンの形でＳＯＡ７が実装基板部に搭載されている。

図２に示されているように、ＳＯＡ７のｎ電極１３は、ボンディングワイヤ１１により、実装基板部のｎ電極１２と接続されている。図２に示されているように、実装基板部のｐ電極１０の他方の直線状部分（図２及び図３における上下方向に延在する部分）の先端部分及びｎ電極１２は露出しており、ここにワイヤボンディング等によりＳＯＡ駆動のための不図示の回路が接続される。

また、ヒーター電極８の露出した両端部分には、ワイヤボンディング等により図７に示される制御回路２６が接続されている。この制御回路２６は、ヒーター電極８の発熱・吸熱量を調節する発熱・吸熱量調節手段としての機能をも有する。制御回路２６は、可変電圧源３０によりヒーター電極８に電圧を印加することで、該ヒーター電極８を発熱させる。制御回路２６は、電流計２７及び電圧計２８を備え、更に電流計２７及び電圧計２８による計測結果に基づきヒーター電極８の発熱量を調節すべく可変電圧源３０を制御する制御部２９を備えている。

本実施形態では、ヒーター電極８に通電することによりこれを発熱させ、その熱によってＳＯＡ７の温度とくに活性層１７の温度を変化させる。このとき、ＳＯＡ７を構成する半導体の屈折率温度変化によってＳＯＡ７を導波する光の位相は変動する。すなわち、本実施形態では、ヒーター電極８の発熱量を制御することにより、波長可変光源として最も良好な発振特性が得られるように光の位相を制御することが出来る。このとき必要な温度変化幅は、通常の長波長帯ＳＯＡの場合１０Ｋ程度以内である。本実施形態では、ＳＯＡ７の活性層１７が実装基板部のヒーター電極８と近接した位置に配置されているので、ヒーター電極８の通電を制御することで、効率よくＳＯＡ７の活性層１７の温度を調節することができる。

ヒーター電極８の発熱量を制御する制御回路２６においては、電流計２７及び電圧計２８によりヒーター電極８に流れる電流及びヒーター電極８に印加される電圧を計測し、その計測結果に基づき制御部２９によりヒーター電極８への投入電力が所望の値となるよう可変電圧源３０の出力電圧を制御する。あるいは、ヒーター電極８の抵抗値が温度と１対１の関係にあることから、ヒーター電極８の両端の電圧及びヒーター電極８に流れる電流からヒーター電極８の抵抗値を算出し、その抵抗値が所望の値となるよう可変電圧源３０の出力電圧を制御してもよい。この場合、制御部２９は、ヒーター電極８の電気抵抗値を計測する電気抵抗値計測手段としても機能する。

本実施形態では、実装基板部は、ＳＯＡ７から出射された光を再びＳＯＡ７に戻す反射機能を有する光回路としてのリング共振器型波長フィルターを備えている。このリング共振器型波長フィルターは、実装基板としてのＳｉ基板２３のヒーター電極８が形成されている側の面（図６では上側の面）に形成されている。

即ち、本実施形態の光半導体装置の実装基板部は、図１及び図６に示されているように、共通の実装基板としてのＳｉ基板２３を用いており、その第１の領域をＳＯＡ７を搭載するための半導体光増幅器（ＳＯＡ）実装部６とし、且つ第２の領域をリング共振器型波長フィルターの形成されたリング共振器型波長フィルター部１としている。

本実施形態のリング共振器型波長フィルターは、上記図９及び図１０に示される関連技術の波長可変光半導体装置のものと同様に、互いに光路長のわずかに異なる複数のリング共振器２、リング共振器の温度を制御するヒーター３、リング共振器２を直列に接続し又は両端のリング共振器２に接続されている接続導波路４、及び第１端の接続導波路４の端部に配置された高反射膜５などを含んで構成される。リング共振器の温度を制御するために、ヒーター３の代わりに、冷却手段を用いてもよい。リング共振器型波長フィルターは、ＳＯＡ７から前記第１端と反対側の第２端の接続導波路４の端部に入射した光のうち、選択されたある特定の波長の光のみをＳＯＡ実装部６へ戻す機能を有する光回路である。その特定の波長の選択は、ヒーター３により制御することが出来る。即ち、ヒーター３は、「選択された波長」を制御する手段として機能する。かくして、リング共振器型波長フィルターは、選択された波長の光に対してのみ反射機能を有する。このようなリング共振器型波長フィルター部１の詳細については、たとえば非特許文献１などに示されているので、ここでは説明を省略する。

本実施形態の光半導体装置の実装基板部の製法を簡単に説明する。まずＳｉ基板２３上に、ＣＶＤ法により、厚さ１０μｍ程度のＳｉＯ_２下部クラッド層２５及び厚さ２μｍ程度のＳｉＯＮ層を成膜する。通常のフォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程により、前述のＳｉＯＮ層を所要パターンに加工して、接続導波路４及びリング共振器３を形成する。続いて、厚さ１０μｍ程度のＳｉＯ_２上部クラッド層２４を成膜する。続いて、ドライエッチング工程により、ＳＯＡ実装部６のＳｉＯ_２上部クラッド層２４、ＳｉＯＮ層及びＳｉＯ_２下部クラッド層２５をエッチング除去する。その後、ＳＯＡ実装部６において、絶縁層２２、ヒーター電極８、絶縁層２１、ｐ電極１０、ｎ電極１２及びスペーサ９を、通常の成膜工程、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工程により形成する。また、リング共振器型波長フィルター部１において、通常の成膜工程、フォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工程によりヒーター３を形成する。

一方、ＳＯＡ７は、通常の光半導体素子製造方法により所要寸法に製造される。このＳＯＡ７を、上記実装基板部に搭載する。その際には、実装基板部のｐ電極１０の一方の直線状部分（図３における左右方向に延在する部分）とＳＯＡ７のｐ電極１９とを、導電性融着材２０により接合する。

上記図９及び図１０に示される関連技術の波長可変光半導体装置では光の位相を制御するためにＳＯＡの位相制御領域１０８を設けて、ここに電流を注入していたが、上記本発明の実施形態によれば、ＳＯＡの位相制御領域が不要となり、位相制御領域の存在に起因するバットジョイント部における光の反射による発振特性の不安定性や、バットジョイント部の製造歩留まりが悪いことによる製造コスト上昇の問題が解決されるという効果が得られる。

次に、本発明による位相制御機能を有する光半導体装置の第２の実施形態について説明する。図８は本発明による位相制御機能を有する光半導体装置の第２の実施形態の構成を示す模式的断面図であり、第１の実施形態における図６に対応する図である。図８において、上記図１〜図７におけると同様の機能を有する部材または部分などには同一の符号が付されている。

上記第１の実施形態では、共通のＳｉ基板２３上にＳＯＡ実装部６とリング共振器型波長フィルター部１とが形成された構造となっていた。これに対し、本第２の実施形態では、リング共振器型波長フィルター部１の基板として、ＳＯＡ実装部６の実装基板３１とは別の基板２３を用いている。この基板２３としてはＳｉ基板２３を使用することができる。このＳｉ基板２３の端面と実装基板３１の端面とが接着剤３２により接合されている。

この第２の実施形態の作用効果について説明する。第１の実施形態においては、実装基板部にＳＯＡを搭載してＳＯＡとリング共振器型波長フィルターの接続導波路とのアラインメントをとる際には、融着材２０の及びその近傍の温度が融着材２０の融点以上（通常３００℃程度以上）の温度になる。これに対し、本第２の実施形態では、ＳＯＡ７をＳＯＡ実装基板３１に搭載する工程では同様な温度上昇があるものの、その後、ＳＯＡ実装基板３１をＳｉ基板２３に接合してＳＯＡ７とリング共振器型波長フィルターの接続導波路４とのアラインメントをとる工程では温度上昇の必要がない。したがって、ＳＯＡ７を発光させた状態で、ＳＯＡ７と接続導波路４との光結合状態を光パワーメーターなどでモニターしながらＳＯＡ実装基板３１とＳｉ基板２３とをアラインメント固定することが可能となり、より高精度なアラインメント固定が可能となる。接着剤３２としては、例えば紫外線照射により硬化する、いわゆるＵＶ接着剤などが使用可能である。その際、ＳＯＡ実装基板３１の材料としては、例えばガラスなど紫外線透過可能な材料を選択するのが好ましい。また、第１の実施形態で得られる作用効果は、第２の実施形態においても同様に得られる。

以上、第２の実施形態の説明においては、ＳＯＡ実装基板３１をＳｉ基板２３に固定する手段として接着剤を用いる例を示したが、これに限らず、ＳＯＡ実装基板３１とＳｉ基板２３との相対位置関係を調節して固定できるものであれば他の手段または手法を用いてもよい。例えば、ＳＯＡ実装基板３１とＳｉ基板２３とを、それぞれあらかじめ金属治具に固定しておき、それらの金属治具同士をＹＡＧレーザー照射などの方法で溶接固定してもよい。

また、第１及び第２の実施形態では実装基板部においてｐ電極１０の下層に絶縁層２１を介してヒーター電極８を設けた例を示したが、この構造に限らず、光半導体素子の活性層の近傍にヒーター電極８等の発熱・吸熱機能部が配置される構造であれば同様の効果が得られる。

また、第１及び第２の実施形態ではＳＯＡ７と接続導波路４とを光学的に直接結合する例を示したが、直接結合に限らず、両者間に結合特性改善のためのゲル剤例えば透光性合成樹脂を注入してもよい。あるいは両者間に光学レンズを挿入してもよい。

また、第１及び第２の実施形態では光半導体素子としてＳＯＡを用いた例を示したが、これに限らず、他の光半導体素子例えば半導体レーザーを用いてもよい。

また、第１及び第２の実施形態では波長フィルターとしてリング共振器型波長フィルターを用いた例を示したが、これに限らず、他の原理による波長フィルターを用いてもよい。

また、第１及び第２の実施形態では光半導体装置を波長可変光源に適用した例を示したが、これに限らず、光の位相を制御する必要のある他の光学装置に適用した場合にも同様の効果が得られる。

本発明の光半導体装置は、例えば、光通信光源、特にＷＤＭ伝送システム用の波長可変光源として使用される。

本発明による位相制御機能を有する光半導体装置の第１の実施形態の全体を示す模式的平面図である。 図１中の破線で囲った部分の拡大図である。 図２から光半導体素子を除去した状態を示す図である。 図２中の線Ａ−Ａ’における模式的断面図である。 図２中の線Ｂ−Ｂ’における模式的断面図である。 図２中の線Ｃ−Ｃ’における模式的断面図である。 電気抵抗値計測手段及び発熱量調節手段の構成を示すブロック図である。 本発明による位相制御機能を有する光半導体装置の第２の実施形態の構成を示す模式的断面図である。 波長可変光半導体装置の模式的平面図である。 図９中のＡ−Ａ’線に沿った模式的断面図である。

符号の説明

１．リング共振器型波長フィルター部
２．リング共振器
３．ヒーター
４．接続導波路
５．高反射膜
６．ＳＯＡ実装部
７．ＳＯＡ
８．ヒーター電極
９．スペーサ
１０．基板側ｐ電極
１１．ボンディングワイヤ
１２．基板側ｎ電極
１３．ｎ電極
１４．ＩｎＰ基板
１５．埋め込み層
１６．下部クラッド層
１７．活性層
１８．上部クラッド層
１９．ｐ電極
２０．融着材
２１．絶縁層
２２．絶縁層
２３．Ｓｉ基板
２４．上部クラッド層
２５．下部クラッド層
２６．制御回路
２７．電流計
２８．電圧計
２９．制御部
３０．可変電圧源
３１．ＳＯＡ実装基板
３２．接着剤
１０１．位相制御領域つきＳＯＡ
１０２．リング共振器型波長フィルター
１０３．リング共振器
１０４．ヒーター
１０５．接続導波路
１０６．高反射膜
１０７．ゲイン領域
１０８．位相制御領域
１０９．ゲイン領域のｐ電極
１１０．位相制御領域のｐ電極
１１１．上部クラッド層
１１２．活性層
１１３．コア層
１１４．バットジョイント
１１５．下部クラッド層
１１６．半導体基板
１１７．ｎ電極

Claims (16)

1. 光半導体素子と該光半導体素子が搭載される実装基板部とを含んでなる光半導体装置であって、
   前記光半導体素子は、素子基板の一方側の面に活性層が形成されており、
   前記実装基板部は、実装基板の一方側の面に発熱・吸熱機能部を備えており、
   前記光半導体素子は、前記素子基板の前記活性層が形成されている側の面が前記実装基板の前記発熱・吸熱機能部が設けられている側の面に対向し、前記発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱により前記活性層が加熱・冷却されるように配置されていることを特徴とする光半導体装置。
2. 前記光半導体素子は前記実装基板部に接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置。
3. 前記光半導体素子と前記実装基板部との間にはスペーサが配置されていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の光半導体装置。
4. 前記発熱・吸熱機能部は金属薄膜からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の光半導体装置。
5. 前記活性層は前記素子基板の前記一方側の面に沿って延在しており、前記発熱・吸熱機能部は前記実装基板の前記一方側の面に沿って延在する延在部を有しており、前記活性層と前記発熱・吸熱機能部の延在部とは延在方向が互いに平行であり且つ対応する位置に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光半導体装置。
6. 前記実装基板部において、前記発熱・吸熱機能部の上に絶縁層が形成されており、該絶縁層の上に第１の極性の実装基板電極が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の光半導体装置。
7. 前記第１の極性の実装基板電極は前記発熱・吸熱機能部の延在部と平行に延在する部分を有することを特徴とする、請求項６に記載の光半導体装置。
8. 前記光半導体素子において、前記素子基板の前記一方側の面に形成された下部クラッド層の上に前記活性層が形成されており、該活性層の上に上部クラッド層が形成されており、該上部クラッド層上に前記活性層と平行に延在する第１の極性の素子電極が形成されており、該第１の極性の素子電極と前記第１の極性の実装基板電極とが導電性接合材により接合されていることを特徴とする、請求項７に記載の光半導体装置。
9. 更に、前記発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱量を調節する発熱・吸熱量調節手段を備えていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の光半導体装置。
10. 前記発熱・吸熱量調節手段は、前記発熱・吸熱機能部の電気抵抗値を計測する電気抵抗値計測手段を備え、該電気抵抗値計測手段により計測される前記発熱・吸熱機能部の電気抵抗値をもとに前記発熱・吸熱機能部の発熱・吸熱量を調節することを特徴とする、請求項９に記載の光半導体装置。
11. 前記実装基板部は、前記光半導体素子から出射された光を再び前記光半導体素子に戻す反射機能を有する光回路を備えていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の光半導体装置。
12. 前記光回路は選択された波長の光に対してのみ前記反射機能を有することを特徴とする、請求項１１に記載の光半導体装置。
13. 前記実装基板部は前記選択された波長を制御する手段を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の光半導体装置。
14. 前記光回路は前記実装基板上に形成されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の光半導体装置。
15. 前記光回路は前記実装基板とは別の基板上に形成されており、該別の基板が前記実装基板と接合されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の光半導体装置。
16. 前記実装基板がシリコン基板であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の光半導体装置。