JP2009088129A - アレイ型半導体レーザ，およびそれを用いた半導体レーザ・モジュール - Google Patents

Abstract

【目的】アレイ型レーザから出射される複数のレーザ光のいずれもを同じ位置に導く。
【構成】ストライプ状の活性層14ａ〜14ｄを含むストライプ状の光導波路10ａ〜10ｄが，出射端面１ａから後方端面１ｂにかけて互いに間隔をあけて複数形成されている。複数の光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれには，光導波路ごとにピッチが異なる回折格子21ａ〜21ｄが形成されている。光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれは，光導波路を導波される光の光軸線が出射端面１ａの位置において出射端面１ａの法線方向に対して斜めを向くように，半導体基板の基板面と平行な面内において曲がっている。複数の光導波路10ａ〜10ｄの曲がり部分のそれぞれは，光導波路を通じて出射端面１ａから出射されるレーザ光のいずれもが同じ位置に達するように曲がっている。
【選択図】図１

Description

この発明は，アレイ型半導体レーザ，およびそれを用いた半導体レーザ・モジュールに関する。

互いに異なる波長をもつ複数のレーザ光のうちのいずれかを選択的に出射することができる波長可変レーザ・モジュールとして，非特許文献１にはアレイ型レーザおよびＭＥＭｓ（Micro Electronic Mechanical System）チルト・ミラーを備えたレーザ・モジュールが記載されている。非特許文献１に記載のアレイ型レーザには複数の直線状かつストライプ状の光導波路が互いに間隔をあけて並列に配置されており，そのそれぞれから所定の波長のレーザ光が出射される。複数の光導波路のうちのいずれかの光導波路から出射されたレーザ光は，コリメート・レンズを介してＭＥＭｓチルト・ミラーに入射する。ＭＥＭｓチルト・ミラーによって反射されたレーザ光がフォーカス・レンズを通ってファイバに入射する。
B.Pezeshki, E.Vail, J.Kubicky, G.Yoffe, S.Zou, J.Heanue, P.Epp, S.Rishton, D.Ton, B.Faraji, M.Emanuel, X.Hong, M.Sherback, V.Agrawal, C.Chipman, and T.Razazan "20-mW Widely Tunable Laser Module Using DFB Array and MEMS Selection"IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.14, No.10, October 2002 pp.1457-1459

アレイ型レーザに形成された複数の光導波路は互いに間隔をあけて配置されているので，複数の光導波路から出射されるレーザ光のそれぞれの出射位置は互いに異なる。異なる出射位置から出射されるレーザ光を一のファイバに導くために，ＭＥＭｓチルト・ミラーが用いられる。非特許文献１において，ＭＥＭｓチルト・ミラーは（互いに直交する）２平面（Ｘ平面およびＹ平面）をそれぞれ数度ずつ回転駆動する。これにより，ＭＥＭｓチルト・ミラーによって反射されるレーザ光の進行方向が調節され，いずれの光導波路から出射されたレーザ光も効率よくファイバに入射する。

非特許文献１に記載のモジュールでは，上述のように，アレイ型レーザから出射される複数のレーザ光のいずれもがファイバに効率よく入射するように，レーザ光の進行方向がＭＥＭｓチルト・ミラーによって調節される。しかしながら，ＭＥＭｓチルト・ミラーを用いたレーザ光の進行方向の調節には，次のような問題点がある。

ＭＥＭｓチルト・ミラーを回転駆動させるには比較的高い電圧を印加する必要がある。

レーザ光のファイバへの入射効率を高く保つには，わずかなＭＥＭｓチルト・ミラーの角度位置制御のずれも許されず，ＭＥＭｓチルト・ミラーの角度位置制御には高い精度が要求される。

ＭＥＭｓチルト・ミラーは機械的な可動部材であるので，故障や不具合が生じる可能性または頻度が高い。

この発明は，ＭＥＭｓチルト・ミラーのような機械的な可動部材を必要とすることなく，アレイ型レーザから出射される複数のレーザ光のいずれもを，所定位置に導くことを目的とする。

この発明によるアレイ型半導体レーザは，半導体基板の上方に，ストライプ状の活性層を含むストライプ状の光導波路が，出射端面から後方端面にかけて，互いに間隔をあけて複数形成され，前記複数の光導波路のそれぞれに，光導波路ごとにピッチが異なる回折格子が形成され，前記複数の光導波路のそれぞれが，前記光導波路を導波される光の光軸線が出射端面の位置において出射端面の法線方向に対して斜めを向くように，半導体基板の基板面と平行な面内において曲がっており，前記複数の光導波路の曲がり部分のそれぞれが，前記光導波路を通じて出射端面から出射される複数のレーザ光のいずれもが同じ位置に達するように曲がっていることを特徴とする。出射される複数のレーザ光のいずれもが達する（通過する）位置は一点であっても広がりを有する領域であってもよい。また，ストライプ状の光導波路はその全部がストライプ状の活性層であってもよいし，ストライプ状の活性層とストライプ状の受動的なガイド層とが連なっているものであってもよい。

複数の光導波路のそれぞれには，光導波路ごとにピッチが異なる回折格子が形成されている。回折格子は光導波路に含まれる前記活性層の上方または下方に形成されていてもよいし（ＤＦＢ（Distributed FeedBack）型），光導波路に含まれる，活性層とは異なる半導体層（ガイド層）の上方または下方に形成されていてもよい（ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）型）。複数の光導波路のそれぞれの回折格子のピッチが異なっているので，複数の光導波路のそれぞれを導波されて出射端面から出射される複数のレーザ光の波長を，互いに異なる波長とすることができる。

この発明によると，複数のレーザ光が導波される複数の光導波路自体が，出射される複数のレーザ光のいずれもが同じ位置に達するように曲がって形成されている。このため，ＭＥＭｓチルト・ミラーのような機械的な可動部材を用いることなく，複数の光導波路を導波されて出射端面から出射される複数のレーザ光のいずれもを，１本の光ファイバに効率よく入射させることができる。

またこの発明によると，光導波路のそれぞれは，出射端面の位置において光導波路を導波される光（レーザ光）の光軸線が出射端面の法線方向に対して斜めを向くように曲がっているので，レーザ光は出射端面から斜めに出射する。出射端面からその法線方向に出射する場合に比べて出射端面におけるレーザ光の反射率が低められるので，不適切な端面反射を抑えることができる。

好ましくは，前記複数の光導波路の前記活性層に駆動電流を供給するための出力調整電極が，前記光導波路ごとに設けられる。複数の光導波路のうちのいずれかの光導波路の活性層に駆動電流を与えることができる。複数の波長の異なるレーザ光のうちの所望の波長のレーザ光を，選択的に出射させることができる。

一実施態様では，前記複数の光導波路の前記回折格子を加熱するための発熱体が，光導波路ごとに設けられる。発熱体の温度（発熱体に供給する電力）を変化させることによって回折格子の温度が変化してその屈折率が変化する。発熱体が光導波路ごとに設けられているので，半導体レーザから出射される複数のレーザ光のそれぞれについて波長可変制御が実現される。

前記ストライプ状の光導波路がストライプ状の活性層および前記活性層に連なるストライプ状のガイド層を含み，上記ガイド層の上方または下方に前記回折格子が形成されている，いわゆるＤＢＲ型のアレイ型半導体レーザであれば，前記回折格子が形成されている領域に電流を注入するための波長調整電極を，光導波路ごとに設けてもよい。波長調整電極を用いて回折格子が形成されている領域に電流を注入すると，回折格子のブラッグ波長が変化する。半導体レーザから出射される複数のレーザ光のそれぞれについて波長可変制御が実現される。

この発明は，上述したアレイ型半導体レーザ，前記アレイ型半導体レーザの複数の光導波路のそれぞれから出射されるレーザ光を収束するレンズ，および前記レンズによって収束されたレーザ光が入射する光ファイバを備えた半導体レーザ・モジュールも提供している。アレイ型半導体レーザから出射される複数のレーザ光は，そのいずれもが同じ位置に達する（通過する）ので，アレイ型半導体レーザから出射される，互いに波長の異なる複数のレーザ光のいずれもを，レンズを介して一の光ファイバに効率よく入射させることができる。

図１はアレイ型半導体レーザの外観を，アレイ型半導体レーザに内包されている活性層，ガイド層および回折格子とともに示す斜視図である。図２は，図１に示す半導体レーザの平面図である。図２において，アレイ型半導体レーザに内包されている活性層，ガイド層および回折格子が実線で描かれている。

アレイ型半導体レーザ１は端面出射型の半導体レーザであり，その両端面（出射端面１ａおよび後方端面１ｂ）は互いに平行に劈開されている。アレイ型半導体レーザ１の出射端面１ａには反射防止膜51が，後方端面１ｂには低反射の反射膜52がそれぞれコーティングされている。

アレイ型半導体レーザ１には，その基板面と平行な面内に，４つ（４本）のストライプ状（筋状，細線状）の光導波路が，出射端面１ａから後方端面１ｂにかけて，互いに所定の間隔をあけて形成されている。以下，４つの光導波路のそれぞれを，第１，第２，第３および第４の光導波路10ａ〜10ｄと呼ぶ。

第１の光導波路10ａは，光共振軸方向（出射端面１ａと後方端面１ｂを結ぶ方向）に連なっているストライプ状の活性層14ａおよびストライプ状のガイド層17ａと，活性層14ａの下方に形成された回折格子21ａを含む。ストライプ状の活性層14ａの一端がアレイ型半導体レーザ１の後方端面１ｂに接し，他端がストライプ状のガイド層17ａの一端に接している。ストライプ状のガイド層17ａの他端が半導体レーザ１の出射端面１ａに接している。

第２〜第４の光導波路10ｂ，10ｃおよび10ｄのそれぞれも，第１の光導波路10ａと同様に，光共振軸方向に連なっているストライプ状の活性層14ｂ，14ｃ，14ｄおよびストライプ状のガイド層17ｂ，17ｃ，17ｄと，ストライプ状の活性層14ｂ〜14ｄの下方に形成された回折格子21ｂ，21ｃ，21ｄを含む。

一般に半導体レーザは，半導体基板上に，組成，不純物の種類と量等の異なる複数の半導体層が積層されて構成される。ストライプ状の第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄ（ストライプ状の活性層14ａ〜14ｄおよびストライプ状のガイド層17ａ〜17ｄ）は，その一または複数層内にストライプ状に光を閉じ込めることができる形態で形成される。回折格子21ｂ〜21ｄは上述のように活性層14ａ〜14ｄの下の半導体層に形成してもよいし，活性層14ａ〜14の上の半導体層，または半導体基板上に形成してもよい。

アレイ型半導体レーザ１の上面の，活性層14ａ〜14ｄのそれぞれの上方に対応する範囲に，上面電極41ａ，41ｂ，41ｃ，41ｄが互いに離れて設けられている。アレイ型半導体レーザ１の下面の全面には下面電極42が設けられている。第１の光導波路10ａの活性層14ａの上方の上面電極41ａと下面電極42との間に電流を流すと，活性層14ａにおいて光が発生する。活性層14ａにおいて発生した光は活性層14ａ（活性層14ａを含む光導波路10ａ）に沿って進行し，回折格子21ａによって分布帰還し，これにより光が共振してレーザ光となる。レーザ光はガイド層17ａを介して出射端面１ａから出射される。

他の第２〜第４の光導波路10ｂ〜10ｄも同様にして，上面電極41ｂ〜41ｄと下面電極42との間に電流を流すと，活性層14ｂ〜14ｄにおいて光が発生し，発生した光が回折格子21ｂ〜21ｄによって分布帰還してレーザ光となり，ガイド層17ｂ〜17ｄを介して出射端面１ａから出射される。

上面電極41ａ〜41ｄのいずれかに選択的に電流を通電することによって，第１の光導波路〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのいずれかを介して，出射端面１ａから選択的にレーザ光を出射させることができる。もちろん，上面電極41ａ〜41ｄのうちの２つ以上の電極に同時に電流を通電してもよい。この場合には，２つ以上のレーザ光が出射端面１ａから出射する。

第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄに含まれるストライプ状の活性層14ａ〜14ｄの下方に位置する回折格子21ａ〜21ｄは，互いにピッチを異ならせて形成されている。具体的には，第１の光導波路10ａの回折格子21ａのピッチは第２の光導波路10ｂの回折格子21ｂのピッチよりも広い。第２の光導波路10ｂの回折格子21ｂのピッチは第３の光導波路10ｃの回折格子21ｃのピッチよりも広い。第３の光導波路10ｃの回折格子21ｃのピッチは第４の光導波路10ｄの回折格子21ｄのピッチよりも広い。図１および図２では，回折格子21ａ〜21ｄのピッチが強調して描かれている。

回折格子を内包する半導体レーザから出射されるレーザ光の波長は，回折格子のピッチによって規定される。上述のように，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄの回折格子21ａ〜21ｄは互いにピッチが異なるので，第１〜第４の光導波路10ａを介して出射端面１ａから出射される４つのレーザ光（以下，光導波路から出射されるレーザ光ともいう）の波長は，互いに異なる波長となる。具体的には，第１の光導波路10ａの回折格子21ａのピッチは第２の光導波路10ｂの回折格子21ｂのピッチよりも広いので，第１の光導波路10ａから出射されるレーザ光の波長λ1 は，第２の光導波路10ｂから出射されるレーザ光の波長λ2 よりも長い。同様に，第２の光導波路10ｂから出射されるレーザ光の波長λ2 は第３の光導波路10ｃから出射されるレーザ光の波長λ3 よりも長く，第３の光導波路10ｃから出射されるレーザ光の波長λ3 は第４の光導波路10ｄから出射されるレーザ光の波長λ4 よりも長い（λ1 ＞λ2 ＞λ3 ＞λ4 ）。

回折格子21ａ〜21ｄのピッチは，たとえば，隣合う光導波路から出射されるレーザ光との波長間隔が３ｎｍ程度になるように調整される。３ｎｍ間隔で波長の異なる４つのレーザ光のうちのいずれかを，アレイ型半導体レーザ１から選択的に出射させることができる。

上述したように，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄから出射されるレーザ光は，ストライプ状のガイド層17ａ〜17ｄを介して出射端面１ａから出射される。第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄに含まれるストライプ状のガイド層17ａ〜17ｄは，いずれも出射端面１ａに向かう途中において曲がって形成されている。このため，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄから出射されるレーザ光は，いずれも出射端面１ａから斜めに出射し，半導体レーザ１の外部の一点（ある程度の広がりを持つ範囲を含む）に達する。ガイド層17ａ〜17ｄの曲がり構造（曲がり構造による複数のレーザ光の進行方向の関係）の詳細は後述する。

図３（Ａ）〜図１２（Ｃ）は，図１および図２に示すアレイ型半導体レーザ１の製造工程を示している。これらの図面において，（Ａ）は紙面下側を出射端面とする平面図である。（Ｂ）および（Ｃ）は，それぞれ（Ａ）におけるＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿う端面図である。なお，図３（Ａ）〜図１２（Ｃ）では，作図の便宜上および分かりやすくするために，半導体層の積層（厚さ）方向，回折格子の幅，回折格子のピッチ等が強調して描かれている。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照して，ｎ型ＩｎＰ（インジウム−リン）基板11上に，ＩｎＧａＡｓＰ（インジウム−ガリウム−ヒ素−リン）回折格子形成層12を結晶成長し，その後ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層12上の全面にレジスト36を塗布する。ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層12および後述する他の半導体層の結晶成長には，有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いることができる。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して，レジスト36を電子ビームによるパターン描画によって露光する。最終的に作成されるアレイ型半導体レーザ１には，上述したように，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれに，ピッチの異なる回折格子21ａ〜21ｄが形成される（図２参照）。電子ビームを用いたパターン描画は，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄとなるべき領域のそれぞれに沿って，光導波路10ａ〜10ｄとなるべき領域の長手方向（光共振軸方向）と直交する方向に，互いにピッチを異ならせて行われる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を参照して，レジスト36に対する上述した露光の後，現像を行い，露光によって感光した部分のレジスト36を除去する。この状態で全体を硫酸および過酸化水素水を含むエッチング液に浸す。回折格子形成層12に回折格子21ａ〜21ｄが形成される。その後，全てのレジスト36を除去する。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を参照して，ＩｎＰスペーサ層13，ＩｎＧａＡｓＰ活性層14，およびＩｎＰクラッド層15を順次結晶成長する。詳細な図示および説明は省略するが，ＩｎＧａＡｓＰ活性層14は井戸層および障壁層を交互に複数積層した多重領域井戸構造を有している。活性層14の上層および下層にさらに光分離閉込め層を積層してもよい。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して，ＩｎＰクラッド層15の上面にプラズマＣＶＤ法（化学気相堆積法）（Chemical Vapor Deposition）を用いてＳｉＯ₂膜を堆積し，その後回折格子21ａ〜21ｄに対応する領域にマスクを転写する。この状態でエッチングを行うことにより，ＳｉＯ₂ マスク16によってマスクされている領域以外の領域，すなわち，回折格子21ａ〜21ｄの上方の領域以外の領域に積層されていたＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層12，ＩｎＰスペーサ層13，ＩｎＧａＡｓＰ活性層14，およびＩｎＰクラッド層15が除去される。ＳｉＯ₂マスク16 によってマスクされている領域以外の領域には，ｎ型ＩｎＰ基板11が露出する。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）を参照して，ＳｉＯ₂ マスク16を結晶成長阻害マスクとして残した状態で，ＩｎＧａＡｓＰガイド層17を，ＩｎＰクラッド層15の上面の高さに相当する高さまで結晶成長する。これにより，ｎ型ＩｎＰ基板11が露出していた領域にＩｎＧａＡｓＰガイド層17が積層される。ＳｉＯ₂ マスク16を取除き，その後ｐ型ＩｎＰクラッド層18を結晶成長する。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を参照して，ｐ型ＩｎＰクラッド層18上にプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ₂ 膜を堆積し，第１〜第４の光導波路となるべき領域のそれぞれについて，後方端面となるべき位置から出射端面となるべき位置にかけて，その途中において曲がっている４つ（４本）ストライプ状のマスクをＳｉＯ₂ 膜上に転写する。マスクされた部分以外のＳｉＯ₂ 膜を除去する。ｐ型ＩｎＰクラッド層18の上面には，曲がり部分を有する４つのストライプ状のＳｉＯ₂ マスク19が残る。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を参照して，ストライプ状のＳｉＯ₂ マスク19を残した状態でエッチングを行う。ストライプ状のＳｉＯ₂ マスク19の周囲がエッチングによって削られ，４つのメサ構造が形成される。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）を参照して，ｐ型ＩｎＰブロック層31およびｎ型ＩｎＰブロック層32を順次結晶成長する。４つのメサ構造の両側がｐ型ＩｎＰブロック層31およびｎ型ＩｎＰブロック層32によって埋め込まれる。その後，ＳｉＯ₂ マスク19を除去する。

図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）を参照して，ｐ型ＩｎＰクラッド層33およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層34を順次結晶成長する。その後，全体の厚さが１００μｍ程度になるまでｎ型ＩｎＰ基板11の下面（裏面）を研磨する。ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層34の上面には，回折格子21ａ〜21ｄが形成されている範囲に沿って上面電極（ｐ型電極）41ａ〜41ｄを蒸着し，ｎ型ＩｎＰ基板11の下面の全体には下面電極（ｎ型電極）42を蒸着する。その後，両端面（出射端面となるべき位置および後方端面となるべき位置）を劈開する。出射端面には反射防止膜51をコーティングし，後方端面には低反射の反射膜52をコーティングする。４つの光導波路を持つアレイ型半導体レーザ１が完成する。

図１３は，アレイ型半導体レーザ１の第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれを介して出射端面１ａから出射される４つのレーザ光の進行方向を示している。図１３において，θ1 〜θ4 は第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄを介して出射端面１ａに入射する４つのレーザ光と出射端面１ａの法線方向とがなす角度（以下，導波路角度という）のそれぞれを，α1 〜α4 は出射端面１ａから出射する４つのレーザ光と出射端面１ａの法線方向とがなす角度（以下，出射角度という）のそれぞれを示している。

上述したように，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄ（第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄに含まれるストライプ状のガイド層17ａ〜17ｂ）は，いずれも後方端面１ｂから出射端面１ａに向かう途中において曲がって形成されている（図１および図２参照）。このため，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄを介して半導体レーザ１の出射端面１ａから出射される４つのレーザ光は，いずれも出射端面１ａに斜めに入射し，出射端面１ａから斜めに出射する。出射端面１ａに垂直にレーザ光が入射する場合に比べて，レーザ光の出射端面１ａにおける反射率を低く抑えることができる。

さらに，４つの光導波路10ａ〜10ｄの導波路角度θ1 〜θ4 は，４つのレーザ光のいずれもが半導体レーザ１の外部の一点（到達点または通過点）に達する（通過する）（導かれる）ような角度を持っている。この実施例では，第１の光導波路10ａ（ガイド層17ａ）の導波路角度θ1 は第２の光導波路10ｂの導波路角度θ2 より大きい。第２の光導波路10ｂの導波路角度θ2 は第３の光導波路10ｃの導波路角度θ3 よりも大きい。第３の光導波路10ｃの導波路角度θ3 は第４の光導波路10ｄの導波路角度θ4 よりも大きい（θ1 ＞θ2 ＞θ3 ＞θ4 ）。もちろん，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄから出射される４つのレーザ光の出射角度α1 〜α4 も，α1 ＞α2 ＞α3 ＞α4 の関係を持つ。

上述したように，アレイ型半導体レーザ１は，その上面に形成された上面電極41ａ〜41ｄに選択的に電流を通電することによって，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれから波長の異なるレーザ光を選択的に出射することができる。そして，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれから出射されるレーザ光はいずれも外部の一点（到達点，通過点）に達する（通過する）。このため，到達点の位置またはその近傍に光ファイバまたはレンズ部材を配置することによって，波長の異なる複数のレーザ光のいずれもを，一本の光ファイバまたはレンズ部材に入射させることができる。

アレイ型半導体レーザ１は，出射端面１ａから到達点に至るまでの４つのレーザ光の光路長が異なる。互いの光路長を一致させるために，負の屈折率を持つ材料から構成される光路長差補正部材を，半導体レーザ１と光ファイバ（またはレンズ部材）との間に挿入してもよい。

図１４はアレイ型半導体レーザの他の実施例を示すもので，図２に対応するアレイ型半導体レーザの平面図を示している。図２に示すアレイ型半導体レーザ１とは，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄの曲がり方向および角度が異なっている。上述したアレイ型半導体レーザ１と同一の部材（半導体層等）には同一の符号を付し，重複説明を省略する。

アレイ型半導体レーザ１Ａは，第１および第２の光導波路10ａ，10ｂ（ガイド層17ａ，17ｂ）と，第３および第４の光導波路10ｃ，10ｄ（ガイド層17ｃ，17ｄ）が，出射端面１ａに向かう途中において，互いに向き合う方向に曲がっている。

アレイ型半導体レーザ１Ａも，その上面に形成された上面電極41ａ〜41ｄに選択的に電流を通電することによって，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのいずれかから，レーザ光を選択的に出射させることができる。そして，第１〜第４の光導波路10ａ〜10ｄのそれぞれから出射されるレーザ光は，いずれも外部の一点（到達点，通過点）に達する（通過する）。到達点の位置に光ファイバまたはレンズ部材を配置することによって，アレイ型半導体レーザ１Ａから出射される波長の異なる複数のレーザ光のいずれもを，一本の光ファイバまたはレンズ部材に入射させることができる。

アレイ型半導体レーザ１Ａの場合，第２の光導波路10ｂと第３の光導波路10ｃとの間に，直線状の他の光導波路を設けることができるのは言うまでもない。

図１５は，さらに他の実施例によるアレイ型半導体レーザを示すもので，図２に対応する平面図を示している。図１６は図１５のXVI−XVI線に沿う断面図である。上述したアレイ型半導体レーザ１と同一の部材（半導体層等）には同一の符号を付し，重複説明を省略する。

アレイ型半導体レーザ１（図１および図２参照）およびアレイ型半導体レーザ１Ａ（図１４参照）が，活性層14ａ〜14ｄの下方に回折格子21ａ〜21ｄが形成されているＤＦＢ（Distributed FeedBack）型の半導体レーザであるのに対し，図１５および図１６に示すアレイ型半導体レーザ２は，活性層14ａ〜14ｄに連続するガイド層17ａ〜17ｄの下方に回折格子44ａ〜44ｄが形成されている，いわゆるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）型の半導体レーザである。出射端面２ａには反射防止膜51が，後方端面２ｂには高反射の反射膜53がそれぞれコーティングされる。

上述したアレイ型半導体レーザ１，１Ａと同じように，アレイ型半導体レーザ２も，４つのストライプ状の光導波路20ａ〜20ｄを含み，光導波路20ａ〜20ｄのそれぞれがストライプ状の活性層14ａ〜14ｄおよびストライプ状のガイド層17ａ〜17ｄを含む。上述のように，回折格子44ａ〜44ｄは，ガイド層17ａ〜17ｄの下方の半導体基板11上の一部に形成されている。回折格子44ａ〜44ｄのピッチがそれぞれ異なる点，および光導波路20ａ〜20ｄ（ガイド層17ａ〜17ｄ）のそれぞれが，後方端面２ｂから出射端面２ａに向かう途中で曲がって形成されており，４つのレーザ光のいずれもが外部の一点（到達点，通過点）に達する（通過する）ことも，上述したアレイ型半導体レーザ１，１Ａと同じである。

アレイ型半導体レーザ２の上面の，回折格子44ａ〜44ｄが形成されている領域に対応する範囲に，波長調整電極43ａ〜43ｄがそれぞれ形成されている。波長調整電極43ａ〜43ｄと下面電極42との間に電流を流すと，その下方に存在する回折格子44ａ〜44ｄによって反射される光の波長（ブラッグ波長）が変化する。これにより，４つの波長の異なるレーザ光のそれぞれについて広範囲の波長可変制御を行うことができる。

波長調整電極43ａ〜43ｄに代えて，アレイ型半導体レーザ２の上面の回折格子44ａ〜44ｄが形成されている領域に対応する範囲に，それぞれ，絶縁膜を介して発熱体（ヒータ，抵抗膜）を設けるようにしてもよい。発熱体に電力を供給して発熱体の温度を変化させると，回折格子44ａ〜44ｄの温度も変化し，これにより出射されるレーザ光の波長可変が実現される。発熱体を用いたレーザ光の波長可変制御は，ＤＢＲ型のアレイ型半導体レーザ２のみならず，ＤＦＢ型のアレイ型半導体レーザ（上述したアレイ型半導体レーザ１またはアレイ型半導体レーザ１Ａ）にも適用することができる。

図１７は，上述したアレイ型半導体レーザ１を備えた半導体レーザ・モジュールの一例を平面的に示すものである。

半導体レーザ・モジュールのパッケージ67内の底面に板状の冷却素子61が固定されている。この冷却素子61上に，アレイ型半導体レーザ１，サーミスタ62および受光素子63が固定されている。

サーミスタ62によって検出される周囲温度に基づいて，冷却素子61の温度が制御（冷却）される。

受光素子63はアレイ型半導体レーザ１の後方端面からわずかに出射する光を受光して，アレイ型半導体レーザ１の動作をモニタリングするものである。受光素子63は，その受光面がアレイ型半導体レーザ１の後方端面に対して斜めを向くように冷却素子61上に配置されている。これは，受光素子63の受光面に入射したアレイ型半導体レーザ１からの光が，再びアレイ型半導体レーザ１に戻ってしまうのを防止するためである。

アレイ型半導体レーザ１の出射端面からは，上述のように，波長の異なる４つのレーザ光のいずれかが出射される。４つのレーザ光は，そのいずれもが出射端面から斜めに出射して，到達点に達する（通過する）。この到達点の位置に光収束のためのレンズ64が配置されている。アレイ型半導体レーザ１から出射されたレーザ光（４つ波長の異なるレーザ光のうちの一つ）は，レンズ64および戻り光の阻止のための光アイソレータ65を通過した後，パッケージ67から出射される。レーザ光はパッケージ67に連結（接続）されている光ファイバ66に入射する。

アレイ型半導体レーザ１に代えて，上述したアレイ型半導体レーザ１Ａ（図１４）またはアレイ型半導体レーザ２（図１５および図１６）を，上述した半導体レーザ・モジュールに組み込むことができるのは言うまでもない。

アレイ型半導体レーザの斜視図を示す。 アレイ型半導体レーザの平面図を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 （Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は，アレイ型半導体レーザの製造工程を示す。 アレイ型半導体レーザから出射される４つのレーザ光の進行方向を示す。 他の実施例によるアレイ型半導体レーザの平面図を示す。 他の実施例によるアレイ型半導体レーザの平面図を示す。 図１５のXVI-XVI線に沿う断面図を示す。 半導体レーザ・モジュールのブロック図を示す。

符号の説明

１，１Ａ，２ アレイ型半導体レーザ
10ａ，10ｂ，10ｃ，10ｄ，20ａ，20ｂ，20ｃ，20ｄ 光導波路
14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ 活性層
17ａ，17ｂ，17ｃ，17ｄ ガイド層
21ａ，21ｂ，21ｃ，21ｄ，44ａ，44ｂ，44ｃ，44ｄ 回折格子
41ａ，41ｂ，41ｃ，41ｄ 上面電極
42 下面電極
43ａ，43ｂ，43ｃ，43ｄ 波長調整電極
60 半導体レーザ・モジュール
64 レンズ
66 光ファイバ

Claims (5)

1. 半導体基板の上方に，ストライプ状の活性層を含むストライプ状の光導波路が，出射端面から後方端面にかけて，互いに間隔をあけて複数形成され，
   前記複数の光導波路のそれぞれに，前記光導波路ごとにピッチが異なる回折格子が形成され，
   前記複数の光導波路のそれぞれが，前記光導波路を導波される光の光軸線が出射端面の位置において出射端面の法線方向に対して斜めを向くように，半導体基板の基板面と平行な面内において曲がっており，
   前記複数の光導波路の曲がり部分のそれぞれが，前記光導波路を通じて出射端面から出射されるレーザ光のいずれもが同じ位置に達するように曲がっている，
   アレイ型半導体レーザ。
2. 前記複数の光導波路の前記活性層に駆動電流を供給するための出力調整電極が，前記光導波路ごとに設けられている，
   請求項１に記載のアレイ型半導体レーザ。
3. 前記複数の光導波路の前記回折格子を加熱するための発熱体が，光導波路ごとに設けられている，
   請求項１に記載のアレイ型半導体レーザ。
4. 前記ストライプ状の光導波路は，前記ストライプ状の活性層に連なるストライプ状のガイド層を含み，上記ガイド層の上方または下方に前記回折格子が形成されており，
   前記回折格子が形成されている領域に電流を注入するための波長調整電極が，光導波路ごとに設けられている，
   請求項１に記載のアレイ型半導体レーザ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアレイ型半導体レーザ，
   前記アレイ型半導体レーザの複数の光導波路のそれぞれから出射されるレーザ光を収束するレンズ，および
   前記レンズによって収束されたレーザ光が入射する光ファイバ，
   を備えた半導体レーザ・モジュール。

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