JP2010003883A - Semiconductor laser device, optical module, and optical transceiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信用レーザや光ディスク用レーザなどの半導体レーザ素子、およびこの半導体レーザ素子を搭載した光送信モジュールやキャン(CAN)モジュールなどの光モジュール、ならびに光トランシーバに適用して有効な技術に関するものである。 The present invention is a technology effective when applied to a semiconductor laser element such as an optical communication laser and an optical disk laser, an optical module such as an optical transmission module and a CAN (CAN) module equipped with the semiconductor laser element, and an optical transceiver. It is about.
半導体レーザは、その共振器方向およびレーザ光出射方向の組み合わせ方によって分類すると、水平共振器端面発光レーザ、垂直共振器面発光レーザ、および水平共振器面発光レーザの三種類に分けられる。 Semiconductor lasers can be classified into three types: horizontal cavity surface emitting lasers, vertical cavity surface emitting lasers, and horizontal cavity surface emitting lasers, when classified according to the combination of the cavity direction and the laser beam emission direction.
第一の水平共振器端面発光レーザは、半導体基板の面内に水平な方向に光導波路が形成されており、基板をへき開により分割した端面からレーザ光を出射するものである。このレーザ構造は、共振器長を数百μm程度と長くすることができるので、高い光出力を得るのに適しており、最も一般的に普及しているレーザ構造である。しかしながら、本構造を用いた場合には、レーザの反射鏡を形成するために、作製プロセスの途中で基板を分割する必要がある。このため、半導体ウエハを分割せずに作製プロセスから特性検査までを一貫して行うことができず、製造コストが高くなるというデメリットがある。 In the first horizontal cavity surface emitting laser, an optical waveguide is formed in a horizontal direction in a plane of a semiconductor substrate, and laser light is emitted from an end surface obtained by cleaving the substrate. This laser structure can make the resonator length as long as several hundred μm, and is suitable for obtaining a high light output, and is the most popular laser structure. However, when this structure is used, it is necessary to divide the substrate during the manufacturing process in order to form a laser reflecting mirror. For this reason, there is a demerit that the manufacturing process to the characteristic inspection cannot be performed consistently without dividing the semiconductor wafer, and the manufacturing cost increases.
次に、第二の垂直共振器面発光レーザは、共振器を基板に垂直な方向に形成した構造を持つレーザである。このため、共振器を形成するために基板を分割する必要がないので、フルウエハのままレーザの作製および特性検査を行うことができ、製造コストを低く抑えることができるというメリットがある。しかしながら、本構造の場合は、共振器長が結晶成長膜厚で決まるために非常に短く、高い光出力を得ることが本質的に困難であるというデメリットがある。 Next, the second vertical cavity surface emitting laser is a laser having a structure in which the resonator is formed in a direction perpendicular to the substrate. For this reason, since it is not necessary to divide the substrate to form the resonator, there is an advantage that laser production and characteristic inspection can be performed with a full wafer, and manufacturing costs can be reduced. However, this structure has a demerit that the resonator length is very short because it is determined by the crystal growth film thickness, and it is essentially difficult to obtain a high light output.
これに対し、第三の水平共振器面発光レーザは、上記二種類のレーザの優れた点を兼ね備えたレーザ構造である。本構造は、共振器が基板面内に水平な方向に形成されており、さらに、レーザ光を基板の表面または裏面から出射させるための45°または135°に傾斜した反射鏡が集積形成された構造となっている。本発明は、このような水平共振器面発光レーザの改良技術に関するものである。 On the other hand, the third horizontal cavity surface emitting laser has a laser structure that combines the advantages of the above two types of lasers. In this structure, the resonator is formed in a horizontal direction within the substrate surface, and further, reflectors inclined at 45 ° or 135 ° for emitting laser light from the front surface or the back surface of the substrate are integratedly formed. It has a structure. The present invention relates to an improved technique for such a horizontal cavity surface emitting laser.
基板表面と45°の角度をなす反射鏡が集積形成され、基板の表面から光が出射するタイプの水平共振器面発光レーザの構造例を図1に示す。本構造では、活性層13で発生したレーザ光が基板12の表面と45°の角度をなす表面出射用の反射鏡17で全反射して基板12の表面側に導かれるために、基板12の表面から光が出射するのである。
FIG. 1 shows an example of a structure of a horizontal cavity surface emitting laser of a type in which reflecting mirrors forming an angle of 45 ° with the substrate surface are integrated and light is emitted from the surface of the substrate. In this structure, since the laser light generated in the
次に、基板12の表面と135°の角度をなす反射鏡が集積形成してあり、基板12の裏面から光が出射するタイプの水平共振器面発光レーザの構造例を図2に示す。本構造では、活性層13で発生したレーザ光が基板12の表面と135°の角度をなす裏面出射用の反射鏡19で全反射して基板12の裏面側に導かれるために、基板12の裏面から光が出射するのである。
Next, FIG. 2 shows a structural example of a horizontal cavity surface emitting laser of a type in which reflecting mirrors forming an angle of 135 ° with the surface of the
水平共振器面発光レーザの構造の詳細について、基板12の表面と135°の角度をなすように傾斜した反射鏡が集積形成してあるタイプの水平共振器面発光レーザを例にとって、図3〜図6を用いて説明する。本レーザ素子は、所謂分布帰還形(DFB:Distributed Feedback)レーザである。図3はレーザ素子の一部を破断して示す斜視図、図4はレーザ素子の光軸方向に沿った断面図、図5はレーザ素子の下面図、図6はレーザ素子の光軸に垂直な方向に沿った断面図である。なお、レーザ素子の構造を三次元的に明示にするために、基板12の置かれている面をxy平面、基板12の表面の法線方向をz軸方向、レーザ共振器の光軸方向をx軸方向として本素子の構造を説明する。
As for the details of the structure of the horizontal cavity surface emitting laser, a horizontal cavity surface emitting laser of the type in which reflecting mirrors inclined so as to form an angle of 135 ° with the surface of the
本レーザ素子は、(100)面を主面とするn型InPからなる基板12上に形成されている。光は、基板12の裏面のn電極11および基板12の表面のp電極16からInGaAsPの活性層13に電流が注入されて発生する。発生した光は、z方向にはp型InPのクラッド層15/活性層13/基板12からなる光閉じ込め構造により閉じ込められる。また、y方向には半絶縁性InP層21/活性層13/半絶縁性InP層21からなる光閉じ込め構造により閉じ込められる。こうして、y方向およびz方向に閉じ込められた光はx軸方向に伝播する。この光の伝播するx軸方向には、屈折率が周期的に変化する回折格子14が形成されている。光がこの回折格子14で帰還されてレーザ発振が起こる。
This laser element is formed on a
このようして発生したレーザ光は、導波路の一端を135°の角度にエッチング加工することにより形成した反射鏡19で全反射し、基板12の裏面方向に導かれる。基板12の裏面の反射鏡19に対向する部分には無反射コーティング18が施してあり、レーザ光は、基板12の裏面から出射される。ここで、反射鏡19の角度は半導体多層構造の表面とエッチング加工した傾斜面のなす角度で定義している。従って、図2に示した裏面出射型の水平共振器面発光レーザについて言えば、裏面から丁度垂直に光を出射させるためには、反射鏡19の傾斜角を135°とするのが好適である。一方、図1に示した表面出射型の水平共振器面出射レーザにおいては、表面から丁度垂直に光を出射させるためには、反射鏡17の傾斜角を45°とするのが好適である。
The laser light generated in this way is totally reflected by the reflecting
上記のような構造を持つ水平共振器面発光レーザでは、共振器を基板面内に形成するので、共振器長を長くとることができ、高い光出力を容易に得ることができる。また、基板面に垂直な方向に光を出射するので、フルウエハプロセスでレーザを作製し、特性検査することも可能であり、製造・検査にかかるコストも低く抑えられる。 In the horizontal cavity surface emitting laser having the above-described structure, since the cavity is formed in the substrate surface, the cavity length can be increased and high light output can be easily obtained. In addition, since light is emitted in a direction perpendicular to the substrate surface, it is possible to manufacture a laser by a full wafer process and perform characteristic inspection, and manufacturing and inspection costs can be kept low.
なお、従来の水平共振器面発光レーザの公知例としては、半導体基板の{100}面上に形成された、逆メサ状にエッチングされた反射面を有する表面出射型の水平共振器型面発光レーザが特許文献1に公開されている。また、第二の公知例として、InP基板上に形成された、臭素とアルコールの混合液を用いたウェットエッチングにより形成された反射鏡を有する裏面出射型の水平共振器型面発光レーザが非特許文献1に報告されている。
上記した従来の水平共振器面発光レーザは、基板から丁度垂直な方向にレーザ光を出射させることが難しいという問題がある。これは、レーザ光を基板から垂直な方向に出射させるためには、基板に形成するミラーの傾斜角度を正確に45°あるいは135°にしなくてはならないが、ミラーの傾斜角度を高い精度で45°あるいは135°にすることが困難なためである。 The conventional horizontal cavity surface emitting laser described above has a problem that it is difficult to emit laser light in a direction just perpendicular to the substrate. This is because, in order to emit laser light in a direction perpendicular to the substrate, the tilt angle of the mirror formed on the substrate must be precisely 45 ° or 135 °, but the mirror tilt angle is 45 with high accuracy. This is because it is difficult to set the angle to 135 °.
ミラー形成のエッチング技術には、ドライエッチングとウェットエッチングの2つの技術があるので、それぞれの場合について高い角度精度で傾斜ミラーを形成することが困難な理由を説明する。 Since there are two etching techniques for mirror formation, dry etching and wet etching, the reason why it is difficult to form an inclined mirror with high angular accuracy in each case will be described.
まず、ドライエッチングを用いる場合であるが、この場合は、通常、ケミカリーアシステッドイオンビームエッチング方式(CAIBE:Chemically Assisted Ion Beam Etching)などのイオンビーム方式のエッチング装置を使用し、45°に傾けてセッティングした被加工基板にイオンビームを照射することによって傾斜ミラーを形成する。しかしながら、イオンビーム照射方向に対して基板を保持するホルダーを正確に45°傾けることは困難であり、ミラーの傾斜角度に数度の角度ずれが生じる場合もあるなど、角度制御性に大きな課題がある。 First, dry etching is used. In this case, an ion beam etching apparatus such as a chemically assisted ion beam etching (CAIBE) is usually used and tilted at 45 °. An inclined mirror is formed by irradiating an ion beam onto the substrate to be set. However, it is difficult to accurately tilt the holder for holding the substrate with respect to the ion beam irradiation direction by 45 °, and there are cases where the angle of mirror tilt is shifted by several degrees. is there.
次に、ウェットエッチングを用いる場合に、高い角度精度で傾斜ミラーを形成することが困難な理由について、図7を用いて説明する。図7は、絶縁膜マスク31と臭素系ウェットエッチング液とを用いて基板12の(100)面をウェットエッチングした場合の加工断面形状を示す模式図である。加工断面形状と原子配列方向との相関関係を分かり易くするために、実際とはスケールが異なるが、原子配列の様子を模式的に示した。図7(a)は、[011]方向に垂直にへき開した断面の原子配置を示し、図7(b)は、[01バー1]方向に垂直にへき開した断面の原子配置を示している。
Next, the reason why it is difficult to form an inclined mirror with high angular accuracy when wet etching is used will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing a processed cross-sectional shape when the (100) plane of the
図7(a)、(b)に示すように、化合物半導体基板をウェットエッチングした場合には、(111)A面が自然に形成される場合が多いので、この面を反射鏡として用いるのが一般的である。しかし、(111)A面が基板12の表面の(100)面となす角度は、図7(a)の場合で54.7°、図7(b)の場合で125.3°であり、基板12の表面方向に垂直に光を出射するために好適な45.0°、および基板12の裏面方向に垂直に光を出射するために好適な135.0°からそれぞれ9.7°ずれている。このため、これらの面を反射鏡として用いた場合、レーザ出射光は基板12に垂直な方向から大きく傾いて出射されることになる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, when the compound semiconductor substrate is wet-etched, the (111) A surface is often formed naturally, and this surface is used as a reflecting mirror. It is common. However, the angle formed by the (111) A plane and the (100) plane of the surface of the
しかしながら、例えば半導体レーザから出射する光をファイバなどに結合しようとした場合に光の結合損失を少なくするためには、レーザ光が基板12から正確に垂直な方向に出射していることが好ましい。従って、上記のように、レーザ光が基板12から傾いて出射される現象は、解決しなければならない課題である。
However, for example, when light emitted from a semiconductor laser is to be coupled to a fiber or the like, it is preferable that the laser light is emitted from the
なお、(100)面またはそれと等価な面とは、(100)面、(010)面または(001)面のことである。また、{100}面とは、これらの(100)面に等価である面をまとめて表す表現である。また、[011]方向またはそれと等価な方向とは、[011]方向、[101]方向または[110]方向のことである。また、<011>方向とは、これらの[011]方向に等価である方向をまとめて表す表現である。また、(100)面から[011]方向に9.7°傾斜しているという表現は、基板表面の結晶面方位が(100)面ではなく、(100)面から9.7°の角度だけ傾斜した面であることを示しており、その傾斜方向は、90°傾斜した場合に(110)面になる方向である。 The (100) plane or a plane equivalent thereto is the (100) plane, the (010) plane, or the (001) plane. The {100} plane is an expression that collectively represents planes equivalent to these (100) planes. The [011] direction or the equivalent direction is the [011] direction, the [101] direction, or the [110] direction. The <011> direction is an expression that collectively represents the directions equivalent to these [011] directions. In addition, the expression “tilt 9.7 ° in the [011] direction from the (100) plane means that the crystal plane orientation of the substrate surface is not the (100) plane, but only an angle of 9.7 ° from the (100) plane. This indicates that the surface is inclined, and the inclination direction is a direction that becomes the (110) surface when inclined by 90 °.
本発明の第1の目的は、基板から正確に垂直な方向にレーザ光を出射する、光結合効率特性に優れた水平共振器面発光レーザを提供することにある。 A first object of the present invention is to provide a horizontal cavity surface emitting laser that emits laser light from a substrate in an exactly vertical direction and has excellent optical coupling efficiency characteristics.
本発明の第2の目的は、光結合効率の高い光モジュールを提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an optical module with high optical coupling efficiency.
本発明の第3の目的は、光結合効率の高い光トランシーバを提供することにある。 A third object of the present invention is to provide an optical transceiver having high optical coupling efficiency.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1)上記した本発明の第1の目的は、基板の主面上に光を発生する活性層が積層されており、上記活性層自体あるいはその上部に光を伝播する光導波路が上記基板の主面と平行な方向に形成されており、上記光導波路の少なくとも一部に光を反射する共振器構造が形成されており、上記共振器構造から放射されるレーザ光を上記基板の表面方向に出射するための反射鏡が形成されている水平共振器面発光レーザにおいて、上記基板が(100)面またはそれと等価な面から、[01バー1]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする半導体レーザにより達成される。 (1) The first object of the present invention described above is that an active layer for generating light is laminated on the main surface of the substrate, and an optical waveguide for propagating light on or above the active layer itself is provided on the substrate. The resonator structure is formed in a direction parallel to the main surface and reflects light at least at a part of the optical waveguide, and laser light emitted from the resonator structure is directed toward the surface of the substrate. In a horizontal cavity surface emitting laser in which a reflecting mirror for emission is formed, the substrate is 9.7 ° ± in the [01 bar 1] direction or a direction equivalent thereto from the (100) plane or a plane equivalent thereto. This is achieved by a semiconductor laser characterized by an inclination of 0.5 °.
また、上記した本発明の第1の目的は、基板の主面上に光を発生する活性層が積層されており、上記活性層自体あるいはその上部に光を伝播する光導波路が上記基板の主面と平行な方向に形成されており、上記光導波路の少なくとも一部に光を反射する共振器構造が形成されており、上記共振器構造から放射されるレーザ光を上記基板の裏面方向に出射するための反射鏡が形成されている水平共振器面発光レーザにおいて、上記基板が(100)面またはそれと等価な面から、[011]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする半導体レーザにより達成される。 Also, the first object of the present invention described above is that an active layer for generating light is laminated on the main surface of the substrate, and an optical waveguide for propagating light on the active layer itself or on the upper part thereof is the main substrate of the substrate. The resonator structure is formed in a direction parallel to the surface, and a light reflecting structure is formed on at least a part of the optical waveguide, and laser light emitted from the resonator structure is emitted toward the back surface of the substrate. In the horizontal cavity surface emitting laser in which the reflecting mirror is formed, the substrate is 9.7 ° ± 0.5 in the [011] direction or the equivalent direction from the (100) plane or the equivalent surface. Achievable by a semiconductor laser characterized by tilting.
(2)上記した本発明の第2の目的は、上記(1)の特徴を有する半導体レーザを構成要素として有する光モジュールにより達成される。 (2) The second object of the present invention is achieved by an optical module having the semiconductor laser having the feature (1) as a component.
また、上記した本発明の第2の目的は、キャン(CAN)ステム上に設けられたサブマウントと、上記サブマウントの一つの面上に設けられた、互いにその使用波長が異なる少なくとも第一の発光素子および第一の受光素子と、上記ステム上に固定され、その頂部に光を出し入れするための穴を有するキャン(CAN)キャップまたはパッケージと、平行平板状で、通過光に対して透過性を有する第一の基板の一つの面に第一の波長選択フィルタが設けられ、上記一つの面に対向する他の面にミラーが設けられた光合分波器とを有し、上記光合分波器の延在方向が、前記光素子搭載基板の一つの面に対して二次元断面で角度θ(但し、θ≠2Nπ、N=0、1、2…である)だけ傾いた状態で上記キャンキャップ内またはパッケージ内に固定され、上記第一の発光素子からの出射光は、上記第一の波長選択フィルタおよび第一の基板を通過して上記キャップの外の光ファイバに入射し、上記光ファイバからの出射光は、上記光合分波器に入射し、上記第一の波長選択フィルタで反射し、さらに上記ミラーで反射した後、上記光合分波器を出射して上記第一の受光素子に入射する光モジュールにおいて、上記第一の発光素子が上記(1)の特徴を有する半導体レーザであることにより達成される。 The above second object of the present invention is to provide a submount provided on a can (CAN) stem and at least a first wavelength provided on one surface of the submount and having different use wavelengths. A light-emitting element and a first light-receiving element, a can (CAN) cap or package fixed on the stem and having a hole for light in and out, and a parallel plate shape that is transparent to transmitted light An optical multiplexer / demultiplexer provided with a first wavelength selection filter on one surface of the first substrate and having a mirror on the other surface opposite to the one surface. The above cannula is in a state where the extending direction of the device is inclined by an angle θ (where θ ≠ 2Nπ, N = 0, 1, 2,...) In a two-dimensional cross section with respect to one surface of the optical element mounting substrate. Fixed in cap or package The emitted light from the first light emitting element passes through the first wavelength selective filter and the first substrate and enters the optical fiber outside the cap, and the emitted light from the optical fiber is In the optical module that is incident on the optical multiplexer / demultiplexer, reflected by the first wavelength selection filter, and further reflected by the mirror, then exits the optical multiplexer / demultiplexer and enters the first light receiving element. This is achieved by the first light emitting element being a semiconductor laser having the feature (1).
また、上記した本発明の第2の目的は、上記の光モジュールにおいて、上記サブマウント上に第二の受光素子を有し、上記光ファイバからの出射光は波長λ2およびλ3(但し、λ2≠λ3)の光を有する波長多重光であり、上記光ファイバからの出射光は上記光合分波器に入射し、上記第一の波長選択フィルタで反射し、さらに上記ミラーで反射した後、上記波長λ2の光は上記一つの面に設けた第二の波長選択フィルタを通過して上記光合分波器を出射して上記第二の受光素子に入射し、上記波長λ3の光は上記第二の波長選択フィルタで反射し、さらに上記ミラーで反射した後、上記光合分波器を出射して上記第二の受光素子に入射することを特徴とする光モジュールにより達成される。 The second object of the present invention is to provide a light receiving element having a second light receiving element on the submount in the optical module, and light emitted from the optical fiber has wavelengths λ2 and λ3 (provided that λ2 ≠ λ3) is a wavelength multiplexed light, and the light emitted from the optical fiber is incident on the optical multiplexer / demultiplexer, reflected by the first wavelength selection filter, further reflected by the mirror, and then the wavelength. The light of λ2 passes through the second wavelength selection filter provided on the one surface, exits the optical multiplexer / demultiplexer, and enters the second light receiving element, and the light of wavelength λ3 This is achieved by an optical module that is reflected by a wavelength selection filter, further reflected by the mirror, and then exits the optical multiplexer / demultiplexer and enters the second light receiving element.
(3)上記した本発明の第3の目的は、光送信モジュールと光受信モジュールを具備してなる光トランシーバにおいて、上記光送信モジュールに上記(1)の特徴を有する半導体レーザを搭載することにより達成される。 (3) A third object of the present invention is to provide an optical transceiver comprising an optical transmission module and an optical reception module, by mounting the semiconductor laser having the feature (1) on the optical transmission module. Achieved.
以下、本発明の作用について、図8を用いて説明する。図8は、絶縁膜マスク31と臭素系ウェットエッチング液とを用い、InPからなる傾角基板41をエッチングした場合の加工断面形状を示す模式図である。加工断面形状と原子配列方向との相関関係を分かり易くするために、実際とはスケールが異なるが、原子配列の様子を模式的に示した。図8(a)は、(100)面から[01バー1]方向に9.7°傾斜した傾角基板41において、[011]方向に垂直にへき開した断面の原子配置を示し、図8(b)は、(100)面から[011]方向に9.7°傾斜した傾角基板41において、[01バー1]方向に垂直にへき開した断面の原子配置を示している。
Hereinafter, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a processed cross-sectional shape when the tilted
本発明の特徴は、傾角基板41を用い、ウェットエッチングで自動的に生成する(111)A面が基板主面に対して正確に45°あるいは135°傾斜するようにすることにより、基板面から正確に垂直な方向にレーザ光が出射する水平共振器面発光レーザを実現することにある。その具体的な実現手段として、本発明者らは、以下の二つの手法を見出した。
A feature of the present invention is that the tilted
まず、第一の手法について図8(a)を用いて説明する。本手法は、基板の表面から光を出射するための、基板の表面に対して正確に45°傾斜した反射鏡を形成する手法である。本手法では、半導体基板として(100)面またはそれと等価な面から[01バー1]方向またはそれと等価な方向に9.7°傾斜した傾角基板41を用いる。別の表現をすれば、{100}面から<01バー1>方向に9.7°傾斜した傾角基板41を用いる。これによって、ウェットエッチングで自動的に生成する(111)A面が基板主面に対して丁度45°傾斜した面となるので、基板面内方向に生成したレーザ光が反射鏡で反射した際に、基板の表面側から丁度基板に垂直な方向に出射するのである。
First, the first method will be described with reference to FIG. This method is a method of forming a reflecting mirror that is accurately inclined by 45 ° with respect to the surface of the substrate for emitting light from the surface of the substrate. In this method, an
次に、上記第一の手法における基板傾斜角度の上限と下限を9.7°±0.5°に設定した理由を説明する。これは、半導体レーザと光ファイバの光結合効率により規定される値である。例えば本発明の1.3ミクロン波長帯水平共振器面発光レーザを、三波長を用いた双方向光送受信モジュール(いわゆる光トリプレクサー)に応用した場合に、半導体レーザと光ファイバの光結合損失を3dB以下にするためには、ミラーの傾斜角度に許容される角度範囲が9.7°±0.5°に規定されるからである。 Next, the reason why the upper and lower limits of the substrate tilt angle in the first method are set to 9.7 ° ± 0.5 ° will be described. This is a value defined by the optical coupling efficiency between the semiconductor laser and the optical fiber. For example, when the 1.3 micron wavelength band horizontal cavity surface emitting laser of the present invention is applied to a bidirectional optical transceiver module (so-called optical triplexer) using three wavelengths, the optical coupling loss between the semiconductor laser and the optical fiber is reduced. This is because the angle range allowed for the tilt angle of the mirror is specified to be 9.7 ° ± 0.5 ° in order to achieve 3 dB or less.
次に、第二の手法を図8(b)を用いて説明する。本手法は、基板表面から光を出射するための、基板表面に対して135°傾斜した反射鏡を形成する手法である。本手法では、半導体基板として(100)面またはそれと等価な面から[011]方向またはそれと等価な方向に9.7°傾斜した傾角基板41を用いる。別の表現をすれば、{100}面から<011>方向に9.7°傾斜した傾角基板41を用いる。これによって、ウェットエッチングで自動的に生成する(111)A面が基板主面に対して丁度135°傾斜した面となるので、基板面内方向に生成したレーザ光が反射鏡で反射した際に、基板の裏面側から丁度基板に垂直な方向に出射するのである。
Next, the second method will be described with reference to FIG. This method is a method of forming a reflecting mirror inclined by 135 ° with respect to the substrate surface for emitting light from the substrate surface. In this method, an
次に、上記第二の手法における基板傾斜角度の上限と下限を9.7°±0.5°に設定した理由を説明する。これは、半導体レーザと光ファイバの光結合効率により規定される値である。例えば本発明の1.3ミクロン波長帯水平共振器面発光レーザを、三波長を用いた双方向光送受信モジュール(いわゆる光トリプレクサー)に応用した場合、半導体レーザと光ファイバの光結合損失を3dB以下にするためには、ミラーの傾斜角度に許容される角度範囲が9.7°±0.5°に規定されるからである。 Next, the reason why the upper and lower limits of the substrate tilt angle in the second method are set to 9.7 ° ± 0.5 ° will be described. This is a value defined by the optical coupling efficiency between the semiconductor laser and the optical fiber. For example, when the 1.3 micron wavelength band horizontal cavity surface emitting laser of the present invention is applied to a bidirectional optical transceiver module (so-called optical triplexer) using three wavelengths, the optical coupling loss between the semiconductor laser and the optical fiber is 3 dB. This is because the angle range allowed for the tilt angle of the mirror is defined as 9.7 ° ± 0.5 ° for the following.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
レーザ光が基板から丁度垂直な方向に出射する水平共振器面発光レーザを実現できる。また、光モジュールや光トランシーバの光結合効率を向上させることができる。 A horizontal cavity surface emitting laser in which laser light is emitted in a direction perpendicular to the substrate can be realized. In addition, the optical coupling efficiency of the optical module or the optical transceiver can be improved.
レーザ実装時の高精度な調整が不要となるので実装工程が簡易になり、光モジュールや光トランシーバの大幅な低コスト化を実現できる。 Since high-precision adjustment during laser mounting is not required, the mounting process is simplified, and the cost of optical modules and optical transceivers can be greatly reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。また、以下の実施の形態を説明する図面においては、構成を分かり易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary. Further, in the drawings for explaining the following embodiments, hatching may be given even in a plan view for easy understanding of the configuration.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1を図9〜図19を用いて説明する。本実施の形態は、波長1.3μm帯のInGaAlAs量子井戸型水平共振器面発光レーザ素子に適用したものである。図9はこのレーザ素子の一部を破断して示す斜視図、図10はレーザ素子の光軸方向に沿った断面図、図11はレーザ素子の下面図、図12はレーザ素子の光軸に垂直な方向に沿った断面図、図13〜図19はレーザ素子の製造方法を示す断面図である。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is applied to an InGaAlAs quantum well type horizontal cavity surface emitting laser element with a wavelength of 1.3 μm band. FIG. 9 is a perspective view showing a part of the laser element in a cutaway state, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the optical axis direction of the laser element, FIG. 11 is a bottom view of the laser element, and FIG. FIG. 13 to FIG. 19 are sectional views showing a method for manufacturing a laser device.
図9および図12に示すように、素子の光導波路部分はストライプ状に加工され、埋込みヘテロ型(BH:Buried Hetero)構造を有する。この構造はよく知られたものである。この例では、埋込みへテロ構造におけるストライプ状の光導波路部分の周囲は、Feを添加した高抵抗の半絶縁性InP層21で埋め込まれている。
As shown in FIGS. 9 and 12, the optical waveguide portion of the element is processed in a stripe shape and has a buried hetero type (BH: Buried Hetero) structure. This structure is well known. In this example, the periphery of the stripe-shaped optical waveguide portion in the buried hetero structure is buried with a high-resistance
基板は、(100)面から[011]方向に9.74°傾斜した表面を有するn型InPの傾角基板41である。活性層13はn型InGaAlAsからなる光閉じ込め層と、InGaAlAsからなる歪多重量子井戸層と、p型InGaAlAsからなる光閉じ込め層の積層構造で構成されている。活性領域となる量子井戸層は、厚さ7nmのウェル層と厚さ8nmのバリア層を5周期積層し、レーザとして十分な特性を実現できるように設計する。これらの層の上方には、InGaAsP系材料からなる回折格子層14が形成されている。活性層13および回折格子層14の構造は、室温でのDFBレーザの発振波長が1310nmとなるように形成されている。
The substrate is an n-type
なお、ここで、量子井戸層を挟んで設けられた光閉じ込め層は、量子井戸層の光閉じ込めを強化するための層である。光導波機能はコア領域を、これよりも屈折率の低いクラッド層で挟み込むことによって生じるものであり、クラッド層/量子井戸層/クラッド層の積層構造により光導波機能が実現されるものであるが、具体的形態では、量子井戸層における光閉じ込めを強化するため、量子井戸層を挟んで光閉じ込め層を設けている。その目的より、クラッド層の屈折率は前記光閉じ込め層の屈折率よりも低い値とする。本実施の形態では、基板側のクラッド層は傾角基板41がその役割を担っているが、もちろん傾角基板41上に基板側クラッド層を別途に設けることも可能である。
Here, the light confinement layer provided across the quantum well layer is a layer for enhancing the light confinement of the quantum well layer. The optical waveguide function is generated by sandwiching the core region with a clad layer having a lower refractive index than that, and the optical waveguide function is realized by a laminated structure of a clad layer / quantum well layer / cladding layer. In a specific form, in order to enhance optical confinement in the quantum well layer, an optical confinement layer is provided with the quantum well layer interposed therebetween. For this purpose, the refractive index of the cladding layer is set to a value lower than the refractive index of the optical confinement layer. In the present embodiment, the
また、回折格子層14の極性はp型とした。このような構造は、光の伝播方向に屈折率のみが周期的に変化するので、屈折率結合型DFBレーザと呼ばれる。なお、本実施の形態では、回折格子がDFBレーザの全領域で均一に形成されたものを説明したが、必要に応じて、領域の一部に回折格子の位相をずらして構成した、いわゆる位相シフト構造を設けてもよい。
The polarity of the
次に、本実施の形態の製造プロセスを図13〜図19を用いて説明する。まず、図13に示すように、レーザ部分の構造を形成するために、n型InPからなる傾角基板41上に、n型InGaAlAsからなる光閉じ込め層、InGaAlAsからなる歪多重量子井戸層、およびp型InGaAlAsからなる光閉じ込め層を積層してなるInGaAlAsの活性層13を形成する。次に、活性層13の上部にInGaAsPからなる回折格子層14を含む多層構造を形成する。さらに、その上方にp型InPからなるクラッド層15とp型InGaAsからなるコンタクト層61を形成する。
Next, the manufacturing process of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 13, in order to form the structure of the laser portion, an optical confinement layer made of n-type InGaAlAs, a strained multiple quantum well layer made of InGaAlAs, and p on an
次に、図14に示すように、上記のような多層構造を有する傾角基板41上に二酸化珪素膜62を形成する。そして、この二酸化珪素膜62をマスクに用いてコンタクト層61、p型クラッド層15、回折格子層14、活性層13、および傾角基板41の一部までをドライエッチングすることにより、光導波路を形成する。このエッチングには、塩素ガスによる反応性イオンエッチング法を用いる。
Next, as shown in FIG. 14, a
次に、傾角基板41を結晶成長炉に搬入し、図15に示すように、MOVPE(有機金属気相成長;Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法を用いて600℃で半絶縁性InP層21を埋め込み成長することにより、埋込みヘテロ構造を形成する。埋込みへテロ構造は、光導波路の光の進行方向の両側を光を閉じ込め得る材料で埋め込んだ構造である。閉じ込めに用いる材料として、本例では、Feをドープした高抵抗の半絶縁性InP21を用いる。前記図12は、光の進行方向と交差する面に沿ったレーザ素子の断面図である。この図から埋込み構造が十分理解されるであろう。なお、この埋込み構造の形成工程においては、光導波路の光の進行方向の両側を埋め込むと同時に、光導波路の光出射側の端にも半絶縁性InP21層を埋め込む。
Next, the tilted
次に、エッチングおよび選択成長のマスクとして用いた二酸化珪素膜62を除去した後、図16に示すように、エッチングマスク用の窒化珪素膜63を形成し、半絶縁性InP層21を135°の傾斜角度にウェットエッチングする。このエッチングには、臭素とメタノールを混合したウェットエッチング液を用いる。このウェットエッチングで形成される(111)A面が基板面に対して丁度135°の角度に傾斜する効果により、基板裏面からの垂直出射に適した135°の反射鏡19が実現される。なお、この135°の反射鏡19を形成するウェットエッチング液として、臭素とメタノールを混合した上記ウェットエッチング液以外のもの、例えば臭化水素酸系ウェットエッチング液などを使用することもできる。
Next, after removing the
次に、窒化珪素膜63を除去した後、図17に示すように、コンタクト層61の上部にp電極16を蒸着形成し、p電極16の不要部分をドライエッチングすることにより、端面の反射鏡を形成する。
Next, after removing the
次に、傾角基板41の裏面を研磨してその厚さを100μm程度まで薄くする。続いて、図18に示すように、傾角基板41の裏面に形成した窒化珪素膜64をマスクに用い、臭素系溶液を用いてウェットエッチングを行うことにより、レンズ51を形成する。
Next, the back surface of the
次に、窒化珪素膜64を除去した後、図19に示すように、レンズ51の表面に窒化酸化珪素からなる無反射コーティング膜18を形成し、続いて傾角基板41の裏面にn電極11を形成する。また、図には示していないが、素子の後端面に通常の半導体光素子で用いられる高反射コートを施す。
Next, after removing the
本実施の形態の水平共振器面発光レーザは、室温、連続条件におけるスロープ効率の平均値が0.4W/Aであり、高効率な発振特性を示した。また、レーザ光は、基板裏面から丁度垂直に出射され、基板に垂直な方向からのずれは1°以下であった。一方、本発明の効果を示すために、(100)面を主面とするInP基板を用いて作製した比較用のレーザ素子では、レーザ出射光は基板に垂直な方向から20°傾いた方向に出射され、本発明の効果が確認された。 The horizontal cavity surface emitting laser of the present embodiment has an average value of slope efficiency of 0.4 W / A at room temperature and continuous conditions, and exhibits high-efficiency oscillation characteristics. The laser light was emitted just vertically from the back surface of the substrate, and the deviation from the direction perpendicular to the substrate was 1 ° or less. On the other hand, in order to show the effect of the present invention, in the comparative laser element manufactured using the InP substrate having the (100) plane as the main surface, the laser emission light is tilted by 20 ° from the direction perpendicular to the substrate. The effect of the present invention was confirmed.
この結果、本発明の効果によって、水平共振器面発光レーザのレーザ光が基板に垂直な方向に出射されることが分かった。また、本発明のレーザ素子に対し、50℃、5mWでの一定光出力通電試験を行った結果、推定寿命として100万時間が得られ、本発明のレーザ素子が高い信頼性を有することも実証された。 As a result, it has been found that due to the effect of the present invention, the laser beam of the horizontal cavity surface emitting laser is emitted in a direction perpendicular to the substrate. In addition, as a result of conducting a constant light output energization test at 50 ° C. and 5 mW for the laser element of the present invention, an estimated lifetime of 1 million hours was obtained, and it was also demonstrated that the laser element of the present invention has high reliability. It was done.
なお、本実施の形態では、本発明をInP傾角基板上に形成された波長帯1.3μmのInGaAlAs量子井戸型レーザに適用した例を説明したが、基板材料、活性層材料、発振波長は、本実施の形態で示した例に限定されるものではない。本発明は、例えば1.55μm帯InGaAsPレーザなど、他の材料系で構成されるレーザ素子にも同様に適用可能である。 In this embodiment, an example in which the present invention is applied to an InGaAlAs quantum well type laser having a wavelength band of 1.3 μm formed on an InP tilt substrate has been described. However, the substrate material, the active layer material, and the oscillation wavelength are It is not limited to the example shown in the present embodiment. The present invention is similarly applicable to laser elements composed of other material systems such as a 1.55 μm band InGaAsP laser.
(実施の形態2)
本実施の形態は、波長1.3μm帯のInGaAsP量子井戸型水平共振器面発光レーザに適用したものである。
(Embodiment 2)
This embodiment is applied to an InGaAsP quantum well type horizontal cavity surface emitting laser with a wavelength of 1.3 μm.
図20は、本実施の形態のレーザ素子の断面図である。本実施の形態のレーザ素子は、(100)面から[01バー1]方向に9.7°傾斜したn型InPからなる傾角基板71に形成されている。活性層13は、n型InGaAsPからなる光閉じ込め層、InGaAsPからなる多重量子井戸層、p型InGaAsPからなる光閉じ込め層の積層構造で構成されている。活性層13の上部には、InGaAsPからなる回折格子層14が形成されている。活性層13および回折格子層14は、室温でのDFBレーザの発振波長が1310nmとなるように形成されている。
FIG. 20 is a cross-sectional view of the laser device of the present embodiment. The laser element of the present embodiment is formed on an
上記回折格子層14の極性はp型である。このような構造は、光の伝播方向に屈折率のみが周期的に変化するので、屈折率結合型DFBレーザと呼ばれる。なお、本実施の形態では、回折格子がDFBレーザの全領域で均一に形成されたものを説明するが、必要に応じて、領域の一部に回折格子の位相をずらして構成した、いわゆる位相シフト構造を設けてもよい。
The polarity of the
上記レーザ素子を製造するには、まず、図21に示すように、傾角基板71上に光閉じ込め層、多重量子井戸層および光閉じ込め層からなる活性層13を形成し、続いて、活性層13の上部にInGaAsPからなる回折格子層14を含む多層構造を形成した後、回折格子層14の上部にp型InPからなるクラッド層15およびp型InGaAsからなるコンタクト層61を形成する。
In order to manufacture the laser device, first, as shown in FIG. 21, an
次に、前記実施の形態1で説明した手法と同様の手法を用い、埋め込みヘテロ構造の光導波路を形成する。ただし、本実施の形態では、光導波路の光の伝播方向に垂直な方向のみに埋め込み構造を形成し、光導波路の光出射側先端部分には埋め込み構造を形成しない点が異なっているので注意されたい。 Next, a buried heterostructure optical waveguide is formed using the same technique as described in the first embodiment. However, this embodiment differs in that an embedded structure is formed only in a direction perpendicular to the light propagation direction of the optical waveguide and no embedded structure is formed at the light emitting side tip of the optical waveguide. I want.
次に、図22に示すように、上記多層構造の上部に二酸化珪素膜62を形成する。そして、この二酸化珪素膜62をマスクとして、コンタクト層61、クラッド層15、回折格子層14、活性層13および傾角基板71の一部までをウェットエッチングすることにより、45°に傾斜した反射鏡17を形成する。このウェットエッチングには、臭化水素酸と過酸化水素の混合液を用いる。このウェットエッチングにより、(111)A面が基板面に対して丁度45°の角度に傾斜するので、傾角基板71の上面から丁度垂直な方向にレーザ光を出射するのに適した45°の角度に傾斜した反射鏡17を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 22, a
次に、二酸化珪素膜62を除去した後、図23に示すように、コンタクト層61の上部にp電極16を蒸着形成し、p電極16の不要部分をドライエッチングすることにより、端面の反射ミラーを形成する。次に、傾角基板71の裏面を研磨してその厚さを90μm程度まで薄くした後、図20に示すように、傾角基板71の裏面にn電極11を形成する。また、図には示していないが、素子の後端面に通常の半導体光素子で用いられる高反射コートを施す。
Next, after removing the
本実施の形態の1.3μm帯水平共振器面発光レーザは、室温、連続条件におけるスロープ効率の平均値が0.35W/Aであり、高効率な発振特性を示した。また、本発明の効果を反映してレーザ素子表面から丁度垂直に出射するレーザビームが得られた。レーザ光出射方向の基板面に垂直な方向からのずれは0.5度以下であった。一方、本発明の効果を示すために、ドライエッチングで形成した反射鏡をもつ(100)面を主面とする比較用の1.3μm帯水平共振器面発光レーザでは、反射ミラーの傾斜角度が基板面に対して46°であり、垂直出射に適した45°から1°ずれたために、垂直な出射ビームを得ることはできず、出射方向は基板に垂直な方向から7°ずれた方向となった。 The 1.3 μm band horizontal cavity surface emitting laser of the present embodiment has an average value of the slope efficiency of 0.35 W / A at room temperature and continuous conditions, and exhibits high-efficiency oscillation characteristics. In addition, a laser beam that exits from the surface of the laser element just vertically was obtained reflecting the effect of the present invention. The deviation of the laser beam emission direction from the direction perpendicular to the substrate surface was 0.5 degrees or less. On the other hand, in order to show the effect of the present invention, in a comparative 1.3 μm band horizontal cavity surface emitting laser having a (100) plane having a reflecting mirror formed by dry etching as a main surface, the tilt angle of the reflecting mirror is Since it is 46 ° with respect to the substrate surface and shifted by 1 ° from 45 ° suitable for vertical emission, a vertical emission beam cannot be obtained, and the emission direction is 7 ° from the direction perpendicular to the substrate. became.
この結果、本発明の効果によって、基板に垂直な方向に光を出射する表面出射型の水平共振器面発光レーザが得られた。また、本発明のレーザ素子に対し、80℃、3mWでの一定光出力通電試験を行った結果、推定寿命として200万時間が得られ、本発明のレーザ素子が高い信頼性を有することも実証された。なお、本実施の形態では、半導体基板としてInPを用いた例について説明したが、本発明は、GaAs基板など、他のIII−V族半導体基板を用いた場合においても同様の効果を持つ。 As a result, a surface emitting type horizontal cavity surface emitting laser that emits light in a direction perpendicular to the substrate was obtained by the effect of the present invention. Moreover, as a result of conducting a constant light output energization test at 80 ° C. and 3 mW for the laser element of the present invention, an estimated lifetime of 2 million hours was obtained, and it was also demonstrated that the laser element of the present invention has high reliability. It was done. In this embodiment, an example in which InP is used as a semiconductor substrate has been described. However, the present invention has the same effect even when another III-V group semiconductor substrate such as a GaAs substrate is used.
図24は、本実施の形態のレーザ素子81をヒートシンク82上に実装した後、光学レンズ83、後端面光出力モニタ用のフォトダイオード84、および光ファイバ85を一体化した光送信モジュールの構造を示す図である。室温、連続条件において、しきい値電流5mA、発振効率0.3W/Aであった。また、垂直方向にレーザビームが出射する本発明の効果を反映してレンズとの光結合効率は高く、5mW以上の最高モジュール光出力を達成した。また、本発明の効果を反映して、実装は容易であり、低コストで光送信モジュールを製造することができた。
FIG. 24 shows a structure of an optical transmission module in which the
図25は、本実施の形態のレーザ素子81をキャン(CAN)タイプのパッケージ91に組み込んだキャンモジュールの構造を示す図である。キャンモジュール筐体として、金型プレス成型で作製したパッケージ91を使用した。半導体レーザが基板に丁度垂直な方向に光を出射する本発明の効果を反映して、容易な実装でキャンモジュールを作製することができた。
FIG. 25 is a diagram showing a structure of a can module in which the
(実施の形態3)
本実施の形態は、本発明の半導体レーザを、一本の光ファイバで複数の波長の光を伝送する波長多重伝送や一芯双方向光伝送の端末機として用いられる光モジュールに適用したものである。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the semiconductor laser of the present invention is applied to an optical module used as a terminal for wavelength division multiplexing or single-core bidirectional optical transmission in which light of a plurality of wavelengths is transmitted through a single optical fiber. is there.
図26は、この光モジュールの断面図であり、本発明を、三波長を用いた双方向光送受信モジュールの、いわゆる光トリプレクサーと呼ばれるモジュールに応用した例である。図27は、この光モジュールの構造の一部を詳細に説明する図である。 FIG. 26 is a cross-sectional view of this optical module, and is an example in which the present invention is applied to a so-called optical triplexer module of a bidirectional optical transceiver module using three wavelengths. FIG. 27 is a diagram for explaining a part of the structure of the optical module in detail.
図26に示すように、本実施の形態の光モジュールは、発光素子111と受光素子112、113とをサブマウント110上に搭載した光素子搭載基板101がキャンステム114上に実装され、光合分波器102はキャンキャップ103に実装されてトリプレクサーモジュール115を構成している。光素子111、112、113の使用波長はそれぞれλ1、λ2、λ3であり、波長の長短関係はλ1<λ2<λ3である。但し、波長の大小関係はこれに限定されるものではない。図26において、光素子は、使用波長の短いほうから長いほうに並べられている。
As shown in FIG. 26, in the optical module of the present embodiment, an optical
キャンキャップ103の内部には、光合分波器の実装を可能とするための凹凸が設けられている。但し、キャンキャップ103内部に光合分波器が固定できれば十分である。固定の手段は問わない。よって、凹凸を設けることは必須ではない。例えば、光合分波器とパッケージ部材とが嵌合できるように、例えば、パッケージ部材に切り込みが設けられていてもよい。また、パッケージ部材は凹凸と切り込みの両方を備えていてもよい。 The can cap 103 is provided with irregularities for enabling mounting of the optical multiplexer / demultiplexer. However, it is sufficient if the optical multiplexer / demultiplexer can be fixed inside the can cap 103. The fixing means is not limited. Therefore, it is not essential to provide unevenness. For example, the package member may be provided with a cut so that the optical multiplexer / demultiplexer and the package member can be fitted. Moreover, the package member may be provided with both unevenness and notches.
光合分波器102は、透明ガラス基板105を支持基板とし、一方の面に第一の波長選択フィルタ106と第二の波長選択フィルタ107が隣接して実装され、この面と平行な対向する面に第一のミラー108と第二のミラー109とが実装されている。光合分波器102の実装は、キャンキャップ103の凹凸への外形合わせで行い、UV硬化樹脂で接着する。透明ガラス基板105の材質はBK7であり、厚みは1136μmである。
The optical multiplexer /
透明ガラス基板105は、平面に対する角度が20°となるように実装されており、図27に示す寸法z、すなわち多重反射のピッチの平面上への射影は500μmである。波長選択フィルタ106、107は、Ta2O5(五酸化二タンタル)とSiO2(二酸化珪素)からなる誘電体多層膜で構成されている。第一の波長選択フィルタ106は、λ1<λth<λ2の分離波長λthを持ち、このλthより短波長の光を透過し、長波長の光を反射する性質をもつフィルタ(いわゆるショートパスフィルタ)である。また、第二のフィルタ107は、分離波長がλ2<λth<λ3のショートパスフィルタである。第一のミラー108は第一の波長選択フィルタ106と同じものを用い、第二のミラー109は第二の波長選択フィルタ107と同じものを用いている。
The
光素子集積化基板上の発光素子111は、本発明の水平共振器面発光レーザで構成されている。この発光素子111には、端面出射型レーザを用いることも可能であるが、実装上の簡便さから垂直出射型が望ましく、光結合の容易さや部品点数削減の観点からレンズ集積型が望ましい。本実施の形態では、光が基板から正確に垂直な方向に出射するという本発明の効果を反映して、容易に高い光結合を得ることができる。なお、同様の理由で受光素子112、113も面入射型が望ましい。また、アンプやコンデンサもキャンキャップ103の内部に実装されるが、それらは通常の光モジュールと同様なので図示はしていない。
The
透明ガラス基板105の材質は使用する波長に対して透明であれば良く限定されるものではないが、安価で加工精度の良いものが望ましい。この条件を満たすものとして、本実施の形態ではBK7を用いたが、他のガラス材料、誘電体材料、または半導体材料を用いてよいことは勿論である。
The material of the
次に、本実施の形態の光モジュールの動作を説明する。発光素子111から出射された波長λ1の光は、第一の波長選択フィルタ106に到達する。第一の波長選択フィルタ106は波長λ1の光を透過した後、透明ガラス基板105で屈折して光路を平行移動し、パッケージレンズ104を介して外部の光ファイバと光接続される。一方、光ファイバから出射された波長λ2、λ3が合波した光は、透明ガラス基板105に入射し、屈折を受けた後、第一の波長選択フィルタ106に到達する。波長λ2、λ3の光は反射されて対向する第一のミラー108に到達する。第一のミラー108は第一の波長選択フィルタ106と同じものなので、波長λ2、λ3の光は再度反射される。ここで、ミラー108にフィルタ106と同じものを用いたのは、波長λ1の光に対する阻止能を向上させるためである。発光素子111から出射された波長λ1の光は、パッケージレンズ104の表面やファイバ端面その他の場所でわずかに反射され、戻り光となって再び入射する。この波長λ1の戻り光はわずかな光量であっても、受光素子112、113に入射するとノイズになる。波長λ1の戻り光はフィルタ106で透過するが、わずかな量が反射される。そこでミラー108でもう一度透過させ、さらに光量を減らしている。
Next, the operation of the optical module of the present embodiment will be described. The light having the wavelength λ 1 emitted from the
以上のような理由により、本実施の形態では、ミラー108にフィルタ106と同じものを用いているが、波長分離の仕様が厳しくない場合には、波長依存性のない通常のミラーを用いても十分である。
For the reasons described above, in this embodiment, the
ミラー108で反射された光は、再びフィルタ面へと入射する。最もシンプルな設計では、ミラー108で一回反射された光が第二の波長選択フィルタ107に入射する構成となるが、本構成ではミラー108からの反射光は再び第一の波長選択フィルタ106上へと入射し、波長選択フィルタ106とミラー108との間をもう一往復させる設計としている。これは、発光素子111と受光素子112との間隔を多重反射のピッチの射影より大きくするためである。高速で駆動する発光素子は、受光素子側に対するノイズ源(これを電気的クロストークと呼ぶ)となる恐れがあるためである。電気的クロストーク、その他特段の理由がない場合には、透明ガラス基板105内の多重反射のピッチと素子の実装ピッチを一致させて反射回数を最小にする構成が望ましい。
The light reflected by the
第一の波長選択フィルタ106とミラー108との間を二往復した光は、第二の波長選択フィルタ107に入射する。ここで、波長λ2の光と波長λ3の光とが分離され、波長λ2フィルタを透過して屈折を受け、受光素子112に垂直に入射する。一方、波長λ3の光は反射されてミラー109へと入射する。ミラー109には、ミラー108の場合と同様の理由で、波長選択フィルタ107と同じ誘電体多層フィルタを用いる。ミラー109で反射された光は、フィルタのない界面(但し、無反射コート有)を透過し、受光素子113に入射する。
The light that has made two round trips between the first
本実施の形態によれば、レーザ素子から出射されるレーザビームが基板から丁度垂直な方向に出射するという本発明のレーザ素子の効果を反映し、レーザ素子実装時の光軸調整のトレランスが大きく、実装工程が極めて容易となり、光モジュールを低いコストで製造することができる。 This embodiment reflects the effect of the laser element of the present invention that the laser beam emitted from the laser element is emitted in the direction perpendicular to the substrate, and has a large tolerance for optical axis adjustment when the laser element is mounted. The mounting process becomes extremely easy, and the optical module can be manufactured at a low cost.
(実施の形態4)
本実施の形態は、前記実施の形態2で説明した本発明の光送信モジュールを用いた光トランシーバに適用したものである。
(Embodiment 4)
This embodiment is applied to the optical transceiver using the optical transmission module of the present invention described in the second embodiment.
図28に示すように、本実施の形態の光トランシーバは、光トランシーバ筐体121、電気入出力ピン122、光ファイバ123、光コネクタ124、光受信モジュール125、光送信モジュール126、および信号処理制御部127から構成されている。この光トランシーバは、受信した光信号を電気信号に変換して電気入出力ピン122を介して外部に出力する機能を有すると共に、電気入出力ピン122を介して外部から入力された電気信号を光信号に変換して送信する機能を有する。
As shown in FIG. 28, the optical transceiver of this embodiment includes an
上記光ファイバ123は、一方の端で光トランシーバ筐体121に接続され、他方の端で光コネクタ124に接続されている。光コネクタ124は、外部の光伝送路から入力された受信光を光ファイバ123へ送出できる構造を有すると共に、光ファイバ123から入力された送信光を外部の光伝送路へ送出できる構造を有する。
The
本実施の形態によれば、光結合効率の高い本発明の半導体レーザを搭載した効果を反映し、光トランシーバを非常に低い実装コストで製造することができる。 According to the present embodiment, an optical transceiver can be manufactured at a very low mounting cost, reflecting the effect of mounting the semiconductor laser of the present invention having high optical coupling efficiency.
(実施の形態5)
本実施の形態は、波長980nmのGaInAs/AlGaInP系半導体レーザに適用したものである。図29は本実施の形態で解決しようとする課題を示す説明図、図30および図31は本実施の形態のレーザ素子を示す斜視図、図32は図31のA−A線に沿った断面図、図33は図31のB−B線に沿った断面図である。
(Embodiment 5)
This embodiment is applied to a GaInAs / AlGaInP semiconductor laser having a wavelength of 980 nm. FIG. 29 is an explanatory view showing a problem to be solved in the present embodiment, FIGS. 30 and 31 are perspective views showing a laser element of the present embodiment, and FIG. 32 is a cross section taken along line AA in FIG. FIG. 33 and FIG. 33 are cross-sectional views along the line BB in FIG.
本実施の形態では、結晶組成によってエッチング速度が大きく異なるエッチング液を用いた例を述べる。GaInAs/AlGaInP系において、ミラー形成用のエッチング液として塩酸系エッチング液を用いた場合、クラッド層131、133と活性層132の結晶組成が大きく異なるため、活性層が135°ミラー面に露出する構成とした場合、化学エッチングによるエッチング速度の違いにより、図29に示すように、活性層132の近傍にミラー面の凹凸が発生し、135°ミラー面の反射特性が悪化する。
In this embodiment mode, an example in which an etching solution having a significantly different etching rate depending on a crystal composition is described. In the GaInAs / AlGaInP system, when a hydrochloric acid-based etchant is used as the mirror-forming etchant, the crystal composition of the
図29において、符号131はn型AlGaInPからなるクラッド層、132はGaInAs/GaInPからなる多重量子井戸活性層、133はp型AlGaInPからなるクラッド層、134はp型GaAs層をそれぞれ示している。
29,
上記のようなミラー面の凹凸を防止する方法として、本実施の形態では、結晶成長を行う基板にあらかじめ図30、図31に示すような帯状の隆起領域136を設け、ミラー面をこのような隆起部分に形成することにより、凹凸のないミラー面を形成する。
As a method for preventing the unevenness of the mirror surface as described above, in this embodiment, a band-shaped raised
本実施の形態においては、まず、(100)面から[011]方向に9.7度傾斜した基板面方位に切り出したn型GaAs基板135に、図30に示すような、幅50μm、高さ1μmの帯状の隆起領域136を形成する。そして、この隆起領域136上にGaAsに格子整合する厚さ4分の1波長の光学長を有するブラッグ反射器137を結晶成長によって形成する。ブラッグ反射器137は、n型Ga0.01Al0.99As138とn型GaAs139の10周期膜からなり、その反射率は60%である。次に、このようなブラッグ反射器137を形成した後、結晶成長を継続し、GaAsに格子整合した半導体レーザ多層結晶140を形成する。
In the present embodiment, first, an n-
上記半導体レーザの多層結晶部分の具体的構造を図31〜図33を用いて説明する。本構造は、(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなる第1nクラッド層141(Siドープ=7x1017cm−3、厚さ=1μm)、(Al0.45Ga0.65)0.5In0.5Pからなる隆起部ガイド層142(Siドープ=7x1017cm−3、厚さ=0.2μm)、(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなる第2nクラッド層143(Siドープ=7x1017cm−3、厚さ=1μm)、GaInP/GaInAsからなる歪量子井戸活性層144、p型(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなる第1pクラッド層145(Mgドープ=7x1017cm−3、厚さ=2μm)、p型(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P/p型Ga0.5In0.5Pからなる超格子エッチングストップ層146、 (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pからなる第2pクラッド層147(Mgドープ=7x1017cm−3、厚さ=2μm)、およびp型GaAsからなるコンタクト層148(Znドープ=7x1018cm−3、厚さ=0.5μm)の各層をMOVPE法を用いた結晶成長により順次形成する。
A specific structure of the multilayer crystal portion of the semiconductor laser will be described with reference to FIGS. This structure consists of (Al 0.5 Ga 0.5) 0.5 In 0.5 second
次に、絶縁膜をマスクにしたエッチングで帯状の隆起領域136上に135°傾斜ミラー149を形成する。具体的には、まず、絶縁膜(マスク)で保護された領域以外のエピタキシャル成長層をGaInAs/GaInP活性層144まで臭素酸系エッチング液によりエッチングする。次に、塩酸系エッチング液により第2n型クラッド層143から第1n型クラッド層141までを化学エッチングする。塩酸系エッチング液は結晶面によりエッチング速度が大きく異なるため、(111)A面が再現性よく形成される。基板面が(100)面から約10度傾いているため、(100)面となす角が約55°である(111)A面が基板表面に対して135°の角度で形成されることは前記実施の形態1で述べた構造と同様である。第1および第2のnクラッド層と隆起部ガイド層の間には10%のAl組成の差があるが、同一材料系でエッチング特性の差が小さく、ほぼ平坦にエッチングを得ることが可能であった。
Next, a 135 °
次に、ホトリソグラフ法によってエッチングマスクを再度形成し、イオンビームエッチング技術を用い、基板面に対して45°の角度をなす第2の傾斜面150を形成する。このエッチングは、基板に垂直な方向から45°傾斜した方向にプラズマが入射するように行った。これにより、基板面に対して135°の角度をなす第1の傾斜面149と45°の角度をなす第2の傾斜面150とが形成される。
Next, an etching mask is formed again by photolithography, and a second
次に、絶縁膜などをマスクにしたエッチングにより、幅2μmのリッジ形状151を形成する。このときのエッチングは方法を問わないので,ウェットエッチング法、RIE(Reactive Ion Etching)、RIBE(Reactive Ion Beam Etching)、イオンミリングなど、種々の手法を用いることが可能である。また、このエッチングは、歪量子井戸活性層144に達しないようにp型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるクラッド層145の途中で止まるようにする。
Next, a
次に、このような状態の基板表面を二酸化硅素膜で覆い、リッジ形状151の上面のみ二酸化珪素膜を除去してコンタクト孔153を形成する。続いて、コンタクト層148の上面にp側オーミック電極154を形成し、図には示していないGaAs基板の裏面にn側オーミック電極を形成する。第2の傾斜面150と対向する基板表面には二酸化珪素と窒化珪素の8層膜よりなる絶縁物高反射膜156(反射率98%)を設ける。ダイシングにより素子分離を行ない、共振器長約400μmの半導体レーザ素子を得る。その後、第1の主面を下にして、AlN製ヒートシンク上にボンディングする。
Next, the substrate surface in such a state is covered with a silicon dioxide film, and the silicon dioxide film is removed only on the upper surface of the
本実施の形態の半導体レーザは、p電極とn電極との間に電圧が印加されると、歪量子井戸活性層144で発光が起こる。発光ビームは、135°ミラー149および45°ミラー150で反射し、ブラッグ反射器137と絶縁物高反射膜156との間で共振してレーザ光となる。ブラッグ反射器137の方が絶縁物高反射膜156と比較して反射率が低いため、レーザ光の一部がブラッグ反射器137を抜けてGaAs基板を透過して出射する。隆起領域136では活性層144に変わり隆起部ガイド層142が光を導波するため、この領域においても光導波機能が失われず、135°ミラー149およびブラッグ反射器137との良好な光結合が保たれる。
In the semiconductor laser of the present embodiment, light emission occurs in the strained quantum well
試作した半導体レーザは、閾値電流約10mAで室温連続発振し、発振波長は約980nmであり、最大光出力300mWまで安定に横単一モードで発振した。また、光出力を増加させても端面劣化は起こらず、最大光出力300mWは熱飽和により制限された。さらに、30個の半導体レーザについて環境温度80℃の条件下で100mW一定で光出力を連続駆動させたところ、全ての素子で端面が劣化することなく、1万時間以上安定に動作した。 The prototype semiconductor laser oscillated continuously at room temperature with a threshold current of about 10 mA, had an oscillation wavelength of about 980 nm, and stably oscillated in a transverse single mode up to a maximum optical output of 300 mW. Further, even when the light output was increased, the end face did not deteriorate, and the maximum light output of 300 mW was limited by thermal saturation. Further, when 30 semiconductor lasers were continuously driven with the light output constant at 100 mW under the condition of the environmental temperature of 80 ° C., all elements operated stably for 10,000 hours or more without deterioration of the end faces.
なお、本実施の形態では、GaInAs/GaInP系材料を例に構造を説明したが、同様の構成はAlGaInP/GaInP径などのように、活性層組成がクラッド層組成と大きく異なる他の材料系においても有効であることは言うまでもない。 In the present embodiment, the structure has been described by taking a GaInAs / GaInP-based material as an example. However, the same structure is used in other material systems in which the active layer composition is significantly different from the cladding layer composition, such as the AlGaInP / GaInP diameter. Needless to say, it is also effective.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
光通信用レーザや光ディスク用レーザなどの半導体レーザ素子、およびこの半導体レーザ素子を搭載した光送信モジュールやキャンモジュールなどの光モジュール、ならびに光トランシーバに適用することができる。 The present invention can be applied to semiconductor laser elements such as lasers for optical communication and lasers for optical disks, optical modules such as optical transmission modules and can modules equipped with the semiconductor laser elements, and optical transceivers.
11 n電極
12 (100)面InP基板
13 活性層
14 回折格子
15 p型InPクラッド層
16 p電極
17 表面出射用反射鏡
18 無反射コーティング
19 裏面出射用反射鏡
21 半絶縁性InP層
31 絶縁膜マスク
41 傾角基板
51 レンズ
52 出射光
61 コンタクト層
62 二酸化珪素膜
63 窒化珪素膜
64 窒化珪素マスク
71 傾角基板
81 レーザ素子
82 ヒートシンク
83 光学レンズ
84 フォトダイオード
85 光ファイバ
91 キャンタイプパッケージ
101 光素子搭載基板
102 光合分波器
103 キャンキャップ
104 パッケージレンズ
105 透明基板
106 波長選択フィルタ
107 波長選択フィルタ
108 ミラー
109 ミラー
110 サブマウント
111 発光素子
112 受光素子
113 受光素子
114 キャンステム
115 トリプレクサーモジュール
121 光トランシーバ筐体
122 電気入出力ピン
123 光ファイバ
124 光コネクタ
125 光受信モジュール
126 光送信モジュール
127 信号処理制御部
131 n型AlGaInPクラッド層
132 GaInAs/GaInP多重量子井戸活性層
133 p型AlGaInPクラッド層
134 p型GaAs層
135 GaAs傾角基板
136 帯状の隆起領域
137 ブラッグ反射器
138 n型Ga0.01Al0.99As
139 n型GaAs
140 半導体レーザ多層結晶
141 第1nクラッド層
142 ガイド層
143 第2nクラッド層
144 GaInP/GaInAs歪量子井戸活性層
145 第1pクラッド層
146 超格子エッチングストップ層
147 第2pクラッド層
148 p型GaAsコンタクト層
149 135°ミラー面
150 傾斜面
151 リッジ形状
152 二酸化硅素膜
153 コンタクト孔
154 p側オーミック電極
156 絶縁物高反射膜
11 n-electrode 12 (100)
139 n-type GaAs
140 Semiconductor
Claims (10)
前記活性層またはその上部に、光を伝播する光導波路が、前記半導体基板主面と平行な方向に形成されており、
前記光導波路の少なくとも端部に、光を反射する共振器が形成されており、
前記共振器から放射されるレーザ光を、前記半導体基板の表面方向に出射するための反射鏡が形成された水平共振器面発光型の半導体レーザ素子であって、
前記半導体基板は、(100)面またはそれと等価な面から、[01バー1]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする半導体レーザ素子。 An active layer that generates light is stacked on the main surface of the semiconductor substrate,
An optical waveguide for propagating light is formed in the active layer or an upper portion thereof in a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate,
A resonator that reflects light is formed at least at an end of the optical waveguide,
A horizontal cavity surface emitting semiconductor laser element in which a reflecting mirror for emitting laser light emitted from the resonator toward the surface of the semiconductor substrate is formed,
The semiconductor laser device, wherein the semiconductor substrate is inclined 9.7 ° ± 0.5 ° in the [01 bar 1] direction or an equivalent direction from the (100) plane or an equivalent surface thereof.
前記活性層またはその上部に、光を伝播する光導波路が、前記半導体基板主面と平行な方向に形成されており、
前記光導波路の少なくとも端部に、光を反射する共振器が形成されており、
前記共振器から放射されるレーザ光を、前記半導体基板の裏面方向に出射するための反射鏡が形成された水平共振器面発光型の半導体レーザ素子であって、
前記半導体基板は、(100)面またはそれと等価な面から、[011]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする半導体レーザ素子。 An active layer that generates light is stacked on the main surface of the semiconductor substrate,
An optical waveguide for propagating light is formed in the active layer or an upper portion thereof in a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate,
A resonator that reflects light is formed at least at an end of the optical waveguide,
A horizontal cavity surface emitting semiconductor laser element in which a reflecting mirror for emitting laser light emitted from the resonator toward the back surface of the semiconductor substrate is formed,
The semiconductor laser device, wherein the semiconductor substrate is inclined from the (100) plane or a plane equivalent thereto by 9.7 ° ± 0.5 ° in the [011] direction or a direction equivalent thereto.
前記活性層またはその上部に、光を伝播する光導波路が、前記半導体基板主面と平行な方向に形成されており、
前記光導波路の少なくとも端部に、光を反射する共振器が形成されており、
前記共振器から放射されるレーザ光を、前記半導体基板の表面方向または裏面方向に出射するための反射鏡が形成された水平共振器面型の発光レーザ素子が搭載された光モジュールであって、
前記半導体基板は、(100)面またはそれと等価な面から、[01バー1]方向またはそれと等価な方向、もしくは[011]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする光モジュール。 An active layer that generates light is stacked on the main surface of the semiconductor substrate,
An optical waveguide for propagating light is formed in the active layer or an upper portion thereof in a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate,
A resonator that reflects light is formed at least at an end of the optical waveguide,
An optical module including a horizontal resonator surface type light emitting laser element on which a reflecting mirror for emitting laser light emitted from the resonator in the front or back direction of the semiconductor substrate is formed,
The semiconductor substrate is inclined 9.7 ° ± 0.5 ° from the (100) plane or a plane equivalent to the [01 bar 1] direction or a direction equivalent thereto, or the [011] direction or a direction equivalent thereto. An optical module characterized in that
前記サブマウントの一の面上に設けられた、互いにその使用波長の異なる少なくとも第一の発光素子および第一の受光素子と、
前記ステム上に固定され、かつ、その頂部に光を出し入れするための穴を有するキャンキャップまたはパッケージと、
平行平板状で、かつ、通過光に対して透過性を有する第一の基板の第一の面に設けられた第一の波長選択フィルタと、
前記第一の面に対向する他の面にミラーが設けられた光合分波器と、
を有し、
前記光合分波器の延在方向が、光素子搭載基板の一の面に対して二次元断面で角度θ(θ≠2Nπ、但し、N=0,1,2…である)だけ傾いた状態で前記キャンキャップ内または前記パッケージ内に固定され、
前記第一の発光素子からの出射光は、前記第一の波長選択フィルタおよび前記第一の基板を通過して、前記キャンキャップまたは前記パッケージの外の光ファイバに入射し、
前記光ファイバからの出射光は、前記光合分波器に入射し、前記第一の波長選択フィルタで反射し、さらに前記ミラーで反射した後、前記光合分波器を出射して前記第一の受光素子に入射する光モジュールであって、
前記第一の発光素子は、
半導体基板の主面上に光を発生する活性層が積層されており、
前記活性層またはその上部に、光を伝播する光導波路が、前記半導体基板主面と平行な方向に形成されており、
前記光導波路の少なくとも端部に、光を反射する共振器が形成されており、
前記共振器から放射されるレーザ光を、前記半導体基板の表面方向または裏面方向に出射するための反射鏡が形成された水平共振器面発光型の半導体レーザ素子であり、
前記半導体基板は、(100)面またはそれと等価な面から、[01バー1]方向またはそれと等価、もしくは[011]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする光モジュール。 A submount provided on the can stem;
At least a first light-emitting element and a first light-receiving element provided on one surface of the submount and having different use wavelengths from each other;
A can cap or package fixed on the stem and having a hole for light in and out at the top thereof;
A first wavelength selection filter provided on the first surface of the first substrate having a parallel plate shape and having transparency to the passing light;
An optical multiplexer / demultiplexer provided with a mirror on the other surface facing the first surface;
Have
The extending direction of the optical multiplexer / demultiplexer is tilted by an angle θ (θ ≠ 2Nπ, where N = 0, 1, 2,...) In a two-dimensional section with respect to one surface of the optical element mounting substrate. Fixed in the can cap or in the package,
The outgoing light from the first light emitting element passes through the first wavelength selective filter and the first substrate, and enters the optical fiber outside the can cap or the package,
The outgoing light from the optical fiber is incident on the optical multiplexer / demultiplexer, reflected by the first wavelength selection filter, further reflected by the mirror, and then emitted from the optical multiplexer / demultiplexer. An optical module incident on a light receiving element,
The first light emitting element is:
An active layer that generates light is stacked on the main surface of the semiconductor substrate,
An optical waveguide for propagating light is formed in the active layer or an upper portion thereof in a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate,
A resonator that reflects light is formed at least at an end of the optical waveguide,
A horizontal cavity surface emitting semiconductor laser element in which a reflecting mirror for emitting laser light emitted from the resonator in the front or back direction of the semiconductor substrate is formed;
The semiconductor substrate is inclined by 9.7 ° ± 0.5 ° from the (100) plane or a plane equivalent thereto in the [01 bar 1] direction or equivalent, or in the [011] direction or equivalent direction. An optical module characterized by that.
前記光ファイバからの出射光は、波長λ2およびλ3(但し、λ2≠λ3である)の光を有する波長多重光であり、
前記光ファイバからの出射光は、前記光合分波器に入射し、前記第一の波長選択フィルタで反射し、さらに前記ミラーで反射した後、前記波長λ2の光が前記第一の面に設けられた第二の波長選択フィルタを通過して前記光合分波器を出射して前記第二の受光素子に入射し、前記波長λ3の光が前記第二の波長選択フィルタで反射し、さらに前記ミラーで反射した後、前記光合分波器を出射して前記第二の受光素子に入射することを特徴とする請求項6記載の光モジュール。 A second light receiving element on the submount;
The outgoing light from the optical fiber is wavelength multiplexed light having light of wavelengths λ2 and λ3 (where λ2 ≠ λ3),
Light emitted from the optical fiber is incident on the optical multiplexer / demultiplexer, reflected by the first wavelength selection filter, further reflected by the mirror, and then provided with light having the wavelength λ2 on the first surface. And passes through the second wavelength selection filter, exits the optical multiplexer / demultiplexer, enters the second light receiving element, the light of the wavelength λ3 is reflected by the second wavelength selection filter, and The optical module according to claim 6, wherein the optical module is emitted from the optical multiplexer / demultiplexer and incident on the second light receiving element after being reflected by a mirror.
前記半導体レーザ素子は、
半導体基板の主面上に光を発生する活性層が積層されており、
前記活性層またはその上部に、光を伝播する光導波路が、前記半導体基板主面と平行な方向に形成されており、
前記光導波路の少なくとも端部に、光を反射する共振器が形成されており、
前記共振器から放射されるレーザ光を、前記半導体基板の表面方向または裏面方向に出射するための反射鏡が形成された水平共振器面発光型の半導体レーザ素子であり、
前記半導体基板は、(100)面またはそれと等価な面から、[01バー1]方向またはそれと等価な方向、もしくは[011]方向またはそれと等価な方向に9.7°±0.5°傾斜していることを特徴とする光トランシーバ。 An optical transceiver comprising an optical transmission module and a reception module, wherein a semiconductor laser element is mounted on the optical transmission module,
The semiconductor laser element is
An active layer that generates light is stacked on the main surface of the semiconductor substrate,
An optical waveguide for propagating light is formed in the active layer or an upper portion thereof in a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate,
A resonator that reflects light is formed at least at an end of the optical waveguide,
A horizontal cavity surface emitting semiconductor laser element in which a reflecting mirror for emitting laser light emitted from the resonator in the front or back direction of the semiconductor substrate is formed;
The semiconductor substrate is inclined 9.7 ° ± 0.5 ° from the (100) plane or a plane equivalent to the [01 bar 1] direction or a direction equivalent thereto, or the [011] direction or a direction equivalent thereto. An optical transceiver.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102610997A (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-25 | 安华高科技光纤Ip(新加坡)私人有限公司 | Surface-emitting semiconductor laser device |
JP2015103715A (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本電信電話株式会社 | Direct modulation laser |
JP2018181927A (en) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 日本オクラロ株式会社 | Optical module |
CN113608537A (en) * | 2021-08-12 | 2021-11-05 | 广东顺力智能物流装备股份有限公司 | Laser navigation unmanned trolley for intelligent logistics and navigation method thereof |
US20220224077A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-14 | Apple Inc. | Horizontal Cavity Surface-Emitting Laser (HCSEL) Monolithically Integrated with a Photodetector |
-
2008
- 2008-06-20 JP JP2008161469A patent/JP2010003883A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102610997A (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-25 | 安华高科技光纤Ip(新加坡)私人有限公司 | Surface-emitting semiconductor laser device |
CN102610997B (en) * | 2011-01-18 | 2015-04-01 | 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 | Surface-emitting semiconductor laser device |
JP2015103715A (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本電信電話株式会社 | Direct modulation laser |
JP2018181927A (en) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 日本オクラロ株式会社 | Optical module |
US20220224077A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-14 | Apple Inc. | Horizontal Cavity Surface-Emitting Laser (HCSEL) Monolithically Integrated with a Photodetector |
US11909175B2 (en) * | 2021-01-13 | 2024-02-20 | Apple Inc. | Horizontal cavity surface-emitting laser (HCSEL) monolithically integrated with a photodetector |
CN113608537A (en) * | 2021-08-12 | 2021-11-05 | 广东顺力智能物流装备股份有限公司 | Laser navigation unmanned trolley for intelligent logistics and navigation method thereof |
CN113608537B (en) * | 2021-08-12 | 2024-02-02 | 合肥中递科技有限公司 | Laser navigation unmanned trolley for intelligent logistics and navigation method thereof |
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