JP2010192601A - 半導体発光素子およびそれを用いた光パルス試験器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の波長帯の光を発光可能であり、特に、複数の異なる波長帯の光を複数の縦モードで発振可能な半導体発光素子およびそれを用いた小型且つ低価格な光パルス試験器を提供する。
【解決手段】１．５５μｍ帯に利得波長λ₁を有する活性層１３ａと１．３μｍ帯に利得波長λ₂を有する活性層１３ｂが、光の導波方向に沿って光学的に結合されて、利得波長λ₁、λ₂の長さの順に直列に配置され、短い利得波長λ₂を有する活性層１３ｂ近傍、且つ、活性層１３ａと活性層１３ｂのバットジョイント結合部１９近傍に、短い利得波長λ₂のブラッグ波長を有する回折格子２０が形成された構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子およびそれを用いた光パルス試験器に関する。

光通信の分野において、複数波長の光を出力するシステムが用いられている。そして、例えば２波長のレーザ光を出力するシステムの場合には、各波長用に製作された２つの半導体レーザを用意し、各半導体レーザからの出力光を合波して出力する構成としていた（例えば、特許文献１参照）。

一方、光通信用の光源として、一つの素子で１．３μｍ帯から１．５μｍ帯までの波長差の大きな光を出射する集積型の半導体レーザが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２０９２６６号公報 特開平１１−６８２２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成においては、光学部品の点数が多く、各光学部品の光軸を調整するための機構構造が複雑であり、小型化および低価格化の実現が困難であった。

また、特許文献２に開示された半導体レーザは、単一の縦モードで発振する分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed-FeedBack）レーザであり、例えば、光パルス試験器に用いられた場合には、コヒーレントノイズの増大による測定精度の低下を引き起こす恐れがあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、複数の波長帯の光を発光可能であり、特に、複数の波長帯の光を複数の縦モードで発振可能な半導体発光素子およびそれを用いた小型且つ低価格な光パルス試験器を提供することを目的とする。

本発明の半導体発光素子は、劈開によって形成された第１の光出射端面と第２の光出射端面とを有し、異なる波長帯域に利得波長を有する複数の活性層が光の導波方向に結合されてなる半導体発光素子において、前記複数の活性層が、前記第１の光出射端面から前記第２の光出射端面に向かって前記利得波長の長さの順に配置され、隣接する２つの活性層のうち、短い利得波長を有する活性層近傍、且つ、該２つの活性層の境界面近傍に、該短い利得波長のブラッグ波長を有する回折格子が形成されており、最も長い利得波長を有する活性層で生成された光が、前記第１の光出射端面と前記第２の光出射端面とで構成される共振器で発振し、短い利得波長を有する活性層で生成された光が、前記回折格子と前記第２の光出射端面とで構成される共振器で発振し、ともに前記第２の光出射端面から出射される構成を有している。

この構成により、１つの素子で複数の波長帯の光を複数の縦モードで発振させることができる。

本発明の半導体発光素子は、前記第２の光出射端面から出射される光に対する反射率が、前記第１の光出射端面から出射される光に対する反射率より低く形成された構成を有していてもよい。

本発明の半導体発光素子は、前記複数の活性層が、第１の活性層および第２の活性層からなり、前記第１の活性層の前記利得波長が１．５２〜１．５８μｍであり、前記第２の活性層の前記利得波長が１．２８〜１．３４μｍである構成を有している。

この構成により、１つの素子で１．３μｍ帯および１．５５μｍ帯の光を複数の縦モードで発振させることができる。

本発明の半導体発光素子は、前記複数の活性層が、第１の活性層、第２の活性層および第３の活性層からなり、前記第１の活性層の前記利得波長が１．６０〜１．６５μｍであり、前記第２の活性層の前記利得波長が１．５２〜１．５８μｍであり、前記第３の活性層の前記利得波長が１．２８〜１．３４μｍである構成を有している。

この構成により、１つの素子で１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯および１．６２５μｍ帯の光を複数の縦モードで発振させることができる。

本発明の光パルス試験器は、上記のいずれかの半導体発光素子、および、該半導体発光素子に光パルスを発するためのパルス状の駆動電流を印加する発光素子駆動回路を有し、該半導体発光素子の前記第２の光出射端面から出射された前記光パルスを被測定光ファイバに出力する発光部と、前記被測定光ファイバからの前記光パルスの戻り光を電気信号に変換する受光部と、前記受光部によって変換された電気信号に基づいて前記被測定光ファイバの損失分布特性を解析する信号処理部と、を備える構成を有している。

この構成により、複数の波長帯の光を複数の縦モードで発振可能な半導体発光素子を備えるため、小型且つ低価格な光パルス試験器を実現できる。

本発明の半導体発光素子は、劈開によって形成された第１の光出射端面と第２の光出射端面とを有し、異なる波長帯域に発光波長を有する複数の活性層が光の導波方向に結合されてなる半導体発光素子において、前記複数の活性層が、前記第１の光出射端面から前記第２の光出射端面に向かって前記発光波長の長さの順に配置され、前記第１の光出射端面および前記第２の光出射端面に無反射コートが形成されており、最も長い発光波長を有する活性層で生成された光が、前記第１の光出射端面および前記第２の光出射端面から出射され、短い発光波長を有する活性層で生成された光が、前記第２の光出射端面から出射される構成を有している。

この構成により、従来よりも広帯域の発光スペクトルを有するスーパールミネッセントダイオードを実現できる。

本発明は、複数の波長帯の光を発光可能であり、特に、複数の異なる波長帯の光を複数の縦モードで発振可能な半導体発光素子およびそれを用いた小型且つ低価格な光パルス試験器を提供するものである。

本発明の第１の実施形態の半導体発光素子の構成を示す断面図 本発明の第２の実施形態の半導体発光素子の構成を示す断面図 本発明の第３の実施形態の光パルス試験器の構成を示すブロック図 本発明の第４の実施形態の半導体発光素子の構成を示す断面図

以下、本発明に係る半導体発光素子およびそれを用いた光パルス試験器の実施形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
本発明に係る半導体発光素子の第１の実施形態を図１に示す。図１は、第１の実施形態の半導体発光素子１０を光の伝搬方向に沿って切断した断面図である。

半導体発光素子１０は、図１に示すように、例えば、ｎ型ＩｎＰ（インジウム・リン）からなるｎ型半導体基板１１と、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２と、利得波長λ₁を有するＩｎＧａＡｓＰ（インジウム・ガリウム・砒素・リン）からなる第１の活性層１３ａを有する第１の利得領域Ｉと、利得波長λ₂（＜λ₁）を有するＩｎＧａＡｓＰからなる第２の活性層１３ｂを有する第２の利得領域ＩＩと、を備える。

ここで、利得波長とは、後述する複数の縦モードの発振波長のうち所望の縦モードのピーク波長を示すものとする。本実施形態では、利得波長λ₁、λ₂として光パルス試験器で用いる波長１．５５μｍ、１．３μｍを例にして説明する。なお、利得波長λ₁、λ₂は、それぞれ１．５２≦λ₁≦１．５８、１．２８≦λ₂≦１．３４の範囲内の値であってもよい。

第１の活性層１３ａと第２の活性層１３ｂは、光の導波方向に沿って配置され、バットジョイント手法により光学的に結合されている。なお、ここで言う第１の活性層１３ａおよび第２の活性層１３ｂは、多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造とそれを挟む光分離閉じ込め（ＳＣＨ：Separate Confinement Heterostructure）層を含んでいる。

また、第１の活性層１３ａおよび第２の活性層１３ｂの上面にはｐ型ＩｎＰクラッド層１４、ｐ型ＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリウム・砒素）からなるコンタクト層１５がこの順に積層されている。

また、ｎ型半導体基板１１の下面には下部電極１６、コンタクト層１５上には第１の利得領域Ｉ用の第１の上部電極１７ａおよび第２の利得領域ＩＩ用の第２の上部電極１７ｂが蒸着形成されている。

また、第１の活性層１３ａおよび第２の活性層１３ｂは、劈開によって形成された第１の光出射端面１０ａおよび第２の光出射端面１０ｂをそれぞれ有する。第１の光出射端面１０ａには高反射（ＨＲ）コート１８ａが、第２の光出射端面１０ｂには低反射（ＬＲ）コート１８ｂがそれぞれ施されており、第２の光出射端面１０ｂから出射される光に対する反射率が、第１の光出射端面１０ａから出射される光に対する反射率より低くなっている。

ここで、ＨＲコート１８ａが施された第１の光出射端面１０ａ側の反射率は９０％以上、ＬＲコート１８ｂが施された第２の光出射端面１０ｂ側の反射率は１〜１０％程度とすることが好ましい。

さらに、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２の第２の利得領域ＩＩにおいて、第１の活性層１３ａと第２の活性層１３ｂのバットジョイント結合部１９近傍に、１．３μｍのブラッグ波長λ_gおよび１００ｃｍ^-1以上の結合係数κを有する回折格子２０が形成されている。

ここで、結合係数κとは、回折格子が形成された導波路を光が単位距離だけ伝搬する際に反射される光の割合を示すパラメータである。この結合係数κが大きいと、回折格子内で光の反射が多発し、複数の縦モードの発振が生じる。なお、上記のようにκ≧１００ｃｍ^-1である本実施形態の回折格子２０においては、回折格子２０の光の導波方向の長さＬが２００μｍ程度あれば反射率は９０％以上となる。

さらに、回折格子２０の光の導波方向の長さＬが第２の活性層１３ｂの長さよりも十分短く構成されることにより、回折格子２０の長さＬが第２の活性層１３ｂの長さと等しい場合と比較して、回折格子２０の波長選択性が低下するとともに吸収損失を低減することができる。このため、さらに複数の縦モードの発振が生じやすくなるとともに高出力化が可能となる。

なお、回折格子２０が形成される位置は、図１に示したように第２の活性層１３ｂの下方であってもよく、あるいは第２の活性層１３ｂの上方のｐ型ＩｎＰクラッド層１４内であってもよい（図示せず）。また、第１の利得領域Ｉの第１の光出射端面１０ａ近傍にも回折格子が形成されていてもよい。

以下、本発明に係る半導体発光素子１０の製造方法の一例を図１を参照しながら説明する。

まず、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてｎ型ＩｎＰからなるｎ型半導体基板１１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２を成長形成する。

次に、フォトレジスト（図示せず）または電子ビームレジスト（図示せず）をｎ型ＩｎＰクラッド層１２の第２の利得領域ＩＩであって、光の導波方向の長さＬ（＝２００μｍ）に亘る表面に塗布する。そして、レジストが塗付された第２の利得領域ＩＩに干渉露光法または電子ビーム描画法によって回折格子パターン露光を行い、現像およびウェットエッチングによって高さ０．１μｍ程度の回折格子２０を作製する。ここで、回折格子２０のピッチは利得波長１．３μｍに対応する約０．２μｍとすればよい。

次に、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２の上面に、利得波長が１．５５μｍとなるＩｎＧａＡｓＰからなる第１の活性層１３ａを成長形成する。

次に、第１の活性層１３ａの上にＳｉＯ₂またはＳｉＮｘからなる絶縁膜（図示せず）をプラズマＣＶＤ法等により数１０ｎｍ堆積し、さらにその上にフォトレジスト（図示せず）を塗布する。

続いて、フォトリソグラフィにより、第２の利得領域ＩＩ側のレジストを取り除き、エッチング処理により、レジストで覆われていない領域の絶縁膜を除去する。

さらに、残っているレジストを剥離して、絶縁膜をマスクとするエッチング処理により、絶縁膜に覆われていない領域の第１の活性層１３ａを除去する。

次に、上述のようにエッチング処理された部分のｎ型ＩｎＰクラッド層１２の上に、利得波長が１．３μｍとなるＩｎＧａＡｓＰからなる第２の活性層１３ｂを、第１の活性層１３ａと連続するようにバットジョイント成長させる。

次に、第１の利得領域Ｉに残った絶縁膜を剥離してから、第１の活性層１３ａおよび第２の活性層１３ｂ上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４の一部を成長形成する。さらに、新たに絶縁膜（図示せず）をｐ型ＩｎＰクラッド層１４の上面に堆積させ、その上にフォトレジスト（図示せず）を塗布する。

そして、メサ構造を作製するために、フォトリソグラフィによりレジストの中央部を残し、その両側を除去する。さらに、一定幅の線状に残ったレジストをマスクとして、絶縁膜の両側をエッチング処理により除去する。

続いて残ったレジストを剥離除去して、絶縁膜をマスクとするエッチングを行い、メサ構造（図示せず）を形成する。

次に、絶縁膜を成長阻害マスクとして利用して、第１の活性層１３ａおよび第２の活性層１３ｂの両側にｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層（図示せず）とｎ型ＩｎＰからなる埋め込み層（図示せず）を形成する。この後、絶縁膜を除去して全面に再びｐ型ＩｎＰクラッド層１４を成長形成し、さらにその上にｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１５を形成する。

そして、コンタクト層１５上の第１の利得領域Ｉに、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔからなる第１の上部電極１７ａを蒸着し、第２の利得領域ＩＩにも、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔからなる第２の上部電極１７ｂを蒸着し、さらに、ｎ型半導体基板１１の下面側を研磨してＡｕ、Ｇｅ、Ｐｔからなる下部電極１６を蒸着し、半導体ウエハを完成する。

次に、この半導体ウエハを所定位置で劈開し、チップ化する。さらに第１の利得領域Ｉ側の第１の光出射端面１０ａに反射率９０％以上の高反射（ＨＲ）コート１８ａを形成し、第２の利得領域ＩＩ側の第２の光出射端面１０ｂに反射率１〜１０％程度の低反射（ＬＲ）コート１８ｂを形成する。これで本実施形態の半導体発光素子１０が完成する。

次に、以上のように構成された本実施形態の半導体発光素子１０の動作について説明する。

第１の利得領域Ｉ用の第１の上部電極１７ａと下部電極１６との間に電流が印加された場合には、第１の活性層１３ａの内部が発光状態となる。

第１の活性層１３ａで生成された１．５５μｍ帯の光は、利得波長が１．３μｍの第２の活性層１３ｂでは吸収されず、且つ、１．３μｍのブラッグ波長λ_gを有する回折格子２０で反射されずに、第１の活性層１３ａおよび第２の活性層１３ｂに沿って伝搬する。

従って、第１の活性層１３ａで生成された１．５５μｍ帯の光は、第１の光出射端面１０ａと第２の光出射端面１０ｂで構成された共振器において、１．５５μｍ帯の複数の縦モードで発振し、ＬＲコート１８ｂが形成された第２の光出射端面１０ｂから出射される。

一方、第２の利得領域ＩＩ用の第２の上部電極１７ｂと下部電極１６との間に電流が印加された場合には、第２の活性層１３ｂの内部が発光状態となる。

第２の活性層１３ｂで生成された１．３μｍ帯の光は、第２の活性層１３ｂに沿って伝搬する。この１．３μｍの光は、１．３μｍのブラッグ波長λ_gを有する回折格子２０で９０％以上反射されるため、利得波長が１．５μｍの第１の活性層１３ａにおける光吸収を抑制することができる。

従って、第２の活性層１３ｂで生成された１．３μｍ帯の光は、回折格子２０と第２の光出射端面１０ｂで構成された共振器において、１．３μｍ帯の複数の縦モードで発振し、ＬＲコート１８ｂが形成された第２の光出射端面１０ｂから出射される。

なお、第１の上部電極１７ａおよび第２の上部電極１７ｂと下部電極１６との間に同時に電流が印加されてもよく、この場合には、第２の光出射端面１０ｂから１．３μｍ帯および１．５５μｍ帯の光が同時に出射される。

以上説明したように、本実施形態の半導体発光素子は、第２の利得領域ＩＩに回折格子を有することにより、１．３μｍ帯および１．５５μｍ帯の波長帯の光を複数の縦モードで発振させることができる。

（第２の実施形態）
本発明に係る半導体発光素子の第２の実施形態について図面を用いて説明する。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。本実施形態では、利得波長λ₁、λ₂、λ₃として光パルス試験器で用いる波長１．６２５μｍ、１．５５μｍ、１．３μｍを例にして説明する。なお、利得波長λ₁、λ₂、λ₃は、それぞれ１．６０≦λ₁≦１．６５、１．５２≦λ₂≦１．５８、１．２８≦λ₃≦１．３４の範囲内の値であってもよい。

図２は、第２の実施形態の半導体発光素子３０を光の伝搬方向に沿って切断した断面図である。

半導体発光素子３０は、図２に示すように、利得波長λ₁が１．６２５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる第１の活性層３３ａを有する第１の利得領域Ｉと、利得波長λ₂が１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる第２の活性層３３ｂを有する第２の利得領域ＩＩと、利得波長λ₃が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる第３の活性層３３ｃを有する第３の利得領域ＩＩＩと、を備える。

第１の活性層３３ａ、第２の活性層３３ｂおよび第３の活性層３３ｃは、光の導波方向に沿ってこの順に配置され、バットジョイント手法によりそれぞれが光学的に結合されている。なお、ここで言う第１の活性層３３ａ、第２の活性層３３ｂおよび第３の活性層３３ｃは、ＭＱＷ構造とそれを挟むＳＣＨ層を含んでいる。

また、ｎ型半導体基板１１の下面には下部電極１６、コンタクト層１５上には第１の利得領域Ｉ用の第１の上部電極３７ａ、第２の利得領域ＩＩ用の第２の上部電極３７ｂおよび第３の利得領域ＩＩＩ用の第３の上部電極３７ｃが蒸着形成されている。

また、第１の活性層３３ａおよび第３の活性層３３ｃは、劈開によって形成された第１の光出射端面３０ａおよび第２の光出射端面３０ｂをそれぞれ有する。第１の実施形態と同様に、第１の光出射端面３０ａにはＨＲコート１８ａが、第２の光出射端面３０ｂにはＬＲコート１８ｂがそれぞれ施されている。

さらに、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２の第２の利得領域ＩＩにおいて、第１の活性層３３ａと第２の活性層３３ｂのバットジョイント結合部３９ａ近傍に、１．５５μｍのブラッグ波長λ_gaおよび１００ｃｍ^-1以上の結合係数κを有する回折格子４０ａが形成されている。ここで、回折格子４０ａのピッチは約０．２４μｍである。

同様に、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２の第３の利得領域ＩＩＩにおいて、第２の活性層３３ｂと第３の活性層３３ｃのバットジョイント結合部３９ｂ近傍に、１．３μｍのブラッグ波長λ_gbおよび１００ｃｍ^-1以上の結合係数κを有する回折格子４０ｂが形成されている。

本実施形態においても、回折格子４０ａ、４０ｂの光の導波方向の長さＬ_a、Ｌ_bがそれぞれ第２の活性層３３ｂ、第３の活性層３３ｃの長さよりも十分短く構成されることにより、回折格子４０ａ、４０ｂの波長選択性が低下するとともに吸収損失を低減することができる。このため、第１の実施形態と同様に、複数の縦モードの発振が生じやすくなるとともに高出力化が可能となる。

なお、回折格子４０ａ、４０ｂが形成される位置は、上記および図２に示したように第２の活性層３３ｂおよび第３の活性層３３ｃの下方であってもよく、第２の活性層３３ｂおよび（または）第３の活性層３３ｃの上方のｐ型ＩｎＰクラッド層１４内であってもよい（図示せず）。また、第１の利得領域Ｉの第１の光出射端面３０ａ近傍に回折格子が形成されていてもよい。

次に、以上のように構成された本実施形態の半導体発光素子３０の動作について説明する。

第１の利得領域Ｉ用の第１の上部電極３７ａと下部電極１６との間に電流が印加された場合には、第１の活性層３３ａの内部が発光状態となる。

第１の活性層３３ａで生成された１．６２５μｍ帯の光は、利得波長が１．５５μｍの第２の活性層３３ｂおよび利得波長が１．３μｍの第３の活性層３３ｃでは吸収されず、且つ、１．５５μｍのブラッグ波長λ_gaを有する回折格子４０ａおよび１．３μｍのブラッグ波長λ_gbを有する回折格子４０ｂで反射されずに、第１の活性層３３ａ、第２の活性層３３ｂおよび第３の活性層３３ｃに沿って伝搬する。

従って、第１の活性層３３ａで生成された１．６２５μｍ帯の光は、第１の光出射端面３０ａと第２の光出射端面３０ｂで構成された共振器において、１．６２５μｍ帯の複数の縦モードで発振し、ＬＲコート１８ｂが形成された第２の光出射端面３０ｂから出射される。

一方、第２の利得領域ＩＩ用の第２の上部電極３７ｂと下部電極１６との間に電流が印加された場合には、第２の活性層３３ｂの内部が発光状態となる。

第２の活性層３３ｂで生成された１．５５μｍ帯の光は、１．５５μｍのブラッグ波長λ_gaを有する回折格子４０ａで９０％以上反射されるため、利得波長が１．６２５μｍの第１の活性層３３ａにおける光吸収を抑制することができる。また、第２の活性層３３ｂで生成された１．５５μｍ帯の光は、利得波長が１．３μｍの第３の活性層３３ｃでは吸収されず、且つ、１．３μｍのブラッグ波長λ_gbを有する回折格子４０ｂで反射されずに、第２の活性層３３ｂおよび第３の活性層３３ｃに沿って伝搬する。

従って、第２の活性層３３ｂで生成された１．５５μｍ帯の光は、回折格子４０ａと第２の光出射端面３０ｂで構成された共振器において、１．５５μｍ帯の複数の縦モードで発振し、ＬＲコート１８ｂが形成された第２の光出射端面３０ｂから出射される。

一方、第３の利得領域ＩＩＩ用の第３の上部電極３７ｃと下部電極１６との間に電流が印加された場合には、第３の活性層３３ｃの内部が発光状態となる。

第３の活性層３３ｃで生成された１．３μｍ帯の光は、１．３μｍのブラッグ波長λ_gbを有する回折格子４０ｂで９０％以上反射されるため、利得波長が１．６２５μｍの第１の活性層３３ａおよび利得波長が１．５５μｍの第２の活性層３３ｂにおける光吸収を抑制することができる。

従って、第３の活性層３３ｃで生成された１．３μｍ帯の光は、回折格子４０ｂと第２の光出射端面３０ｂで構成された共振器において、１．３μｍ帯の複数の縦モードで発振し、ＬＲコート１８ｂが形成された第２の光出射端面３０ｂから出射される。

なお、第１の上部電極３７ａ、第２の上部電極３７ｂおよび第３の上部電極３７ｃと下部電極１６との間に同時に電流が印加されてもよく、この場合には、第２の光出射端面３０ｂから１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯および１．６２５μｍ帯の光が同時に出射される。

以上説明したように、本実施形態の半導体発光素子は、第２の利得領域ＩＩおよび第３の利得領域ＩＩＩに回折格子を有することにより、１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯および１．６２５μｍ帯の波長帯の光を複数の縦モードで発振させることができる。

（第３の実施形態）
複数の異なる波長帯の光を複数の縦モードで発振可能な第１または第２の実施形態の半導体発光素子１０、３０は、光パルス試験器の光源として用いることができる。以下、半導体発光素子１０または半導体発光素子３０を備えた光パルス試験器の実施形態について図面を用いて説明する。

図３に示すように、第３の実施形態の光パルス試験器は、半導体発光素子１０、３０および半導体発光素子１０、３０に光パルスを発するためのパルス状の駆動電流を印加する発光素子駆動回路２を有し、半導体発光素子１０、３０の第２の光出射端面１０ｂ、３０ｂから出射された光パルスを被測定光ファイバ３に出力する発光部１と、被測定光ファイバ３からの光パルスの戻り光を電気信号に変換する受光部４と、受光部４によって変換された電気信号に基づいて被測定光ファイバ３の損失分布特性を解析する信号処理部５と、を備える。

なお、信号処理部５は、発光素子駆動回路２が半導体発光素子１０、３０に駆動電流を印加するタイミングを制御する。

さらに、本実施形態の光パルス試験器は、発光部１からの光パルスをバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６に出力するとともに、被測定光ファイバ３からの戻り光を受光部４に出力する光カプラ７と、被測定光ファイバ３と光結合する光コネクタ８と、信号処理部５の処理結果を表示する表示部９と、を備える。

次に、以上のように構成された本実施形態の光パルス試験器の動作を説明する。なお、以下の説明においては、本実施形態の光パルス試験器は半導体発光素子１０を備えているものとする。

まず、発光素子駆動回路２によって、半導体発光素子１０の第１の利得領域Ｉ（または第２の利得領域ＩＩ）にパルス状の駆動電流が印加されることにより、発光部１から１．５５μｍ帯（または１．３μｍ帯）の光パルスが出力される。

そして、発光部１から出力された光パルスが、光カプラ７、ＢＰＦ６、光コネクタ８を経て、被測定光ファイバ３に入射される。被測定光ファイバ３に入射された光パルスは、戻り光となって光カプラ７を介して受光部４に受光される。

戻り光は、受光部４によって電気信号に変換され、信号処理部５に入力される。そして、信号処理部５によって、被測定光ファイバ３の損失分布特性が算出される。算出された損失分布特性は表示部９に表示される。

以上説明したように、本実施形態の光パルス試験器は、１つの素子で複数の異なる波長帯の光を複数の縦モードで発振可能な半導体発光素子を備えるため、小型化および低価格化を実現できる。

（第４の実施形態）
本発明に係る半導体発光素子の第４の実施形態について図面を用いて説明する。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。図４は、第４の実施形態の半導体発光素子５０を光の伝搬方向に沿って切断した断面図である。

半導体発光素子５０は、図４に示すように、第１の発光領域Ｉに発光波長λ₁が１．３５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる第１の活性層５３ａ、第２の発光領域ＩＩに発光波長λ₂が１．２５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる第２の活性層５３ｂを有する。
ここで、発光波長とは、各活性層が発光する光のピーク波長を示すものとする。

第１の実施形態と同様に、第１の活性層５３ａと第２の活性層５３ｂは、光の導波方向に沿って配置され、バットジョイント手法により光学的に結合されている。なお、ここで言う第１の活性層５３ａおよび第２の活性層５３ｂは、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とそれを挟む光分離閉じ込め（ＳＣＨ）層を含んでいる。

また、第１の活性層５３ａおよび第２の活性層５３ｂは、劈開によって形成された第１の光出射端面５０ａおよび第２の光出射端面５０ｂをそれぞれ有する。

第１の光出射端面５０ａおよび第２の光出射端面５０ｂにはレーザ発振を抑制するために無反射（ＡＲ）コート５８ａ、５８ｂがそれぞれ施されている。

なお、本実施形態の半導体発光素子５０は、第１の実施形態と異なり、第１の活性層５３ａと第２の活性層５３ｂのバットジョイント結合部５９近傍に回折格子を有していない。

次に、以上のように構成された本実施形態の半導体発光素子５０の動作について説明する。

第１の発光領域Ｉ用の第１の上部電極１７ａおよび第２の発光領域ＩＩ用の第２の上部電極１７ｂと下部電極１６との間に同時に電流が印加されると、第１の活性層５３ａおよび第２の活性層５３ｂが発光状態となる。

第１の活性層５３ａで生成された１．３５μｍ帯の光は、発光波長が１．２５μｍの第２の活性層５３ｂでは吸収されずに、第１の活性層５３ａおよび第２の活性層５３ｂに沿って伝搬し、ＡＲコート５８ａ、５８ｂが形成された第１の光出射端面５０ａおよび第２の光出射端面５０ｂから出射される。

一方、第２の活性層５３ｂで生成された１．２５μｍの光は、第２の活性層５３ｂに沿って伝搬する。この１．２５μｍの光は、発光波長が１．３５μｍの第１の活性層５３ａにおいて吸収されるため、１．３５μｍ帯の光を発光させる場合よりもさらにレーザ発振が抑制されて、第２の光出射端面５０ｂから出射される。

このように構成された本実施形態の半導体発光素子５０は、ピーク波長が１．３５μｍ帯および１．２５μｍ帯の光を同時に発光するため、従来よりも広帯域の発光スペクトルを有するスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode）として利用可能である。

なお、第１の発光領域Ｉ用および第２の発光領域ＩＩ用のいずれか一方のみに電流を印加して用いてもよいことは言うまでもない。

１ 発光部
２ 発光素子駆動回路
３ 被測定光ファイバ
４ 受光部
５ 信号処理部
１０、３０、５０ 半導体発光素子
１０ａ、３０ａ、５０ａ 第１の光出射端面
１０ｂ、３０ｂ、５０ｂ 第２の光出射端面
１３ａ、３３ａ、５３ａ 第１の活性層
１３ｂ、３３ｂ、５３ｂ 第２の活性層
１８ａ 高反射（ＨＲ）コート
１８ｂ 低反射（ＬＲ）コート
１９、３９ａ、３９ｂ、５９ バットジョイント結合部（境界面）
２０、４０ａ、４０ｂ 回折格子
３３ｃ 第３の活性層
５８ａ、５８ｂ 無反射（ＡＲ）コート

Claims (6)

1. 劈開によって形成された第１の光出射端面（１０ａ、３０ａ）と第２の光出射端面（１０ｂ、３０ｂ）とを有し、異なる波長帯域に利得波長を有する複数の活性層（１３ａ、１３ｂ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）が光の導波方向に結合されてなる半導体発光素子において、
   前記複数の活性層が、前記第１の光出射端面から前記第２の光出射端面に向かって前記利得波長の長さの順に配置され、
   隣接する２つの活性層のうち、短い利得波長を有する活性層近傍、且つ、該２つの活性層の境界面（１９、３９ａ、３９ｂ）近傍に、該短い利得波長のブラッグ波長を有する回折格子（２０、４０ａ、４０ｂ）が形成されており、
   最も長い利得波長を有する活性層で生成された光が、前記第１の光出射端面と前記第２の光出射端面とで構成される共振器で発振し、短い利得波長を有する活性層で生成された光が、前記回折格子と前記第２の光出射端面とで構成される共振器で発振し、ともに前記第２の光出射端面から出射されることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第２の光出射端面から出射される光に対する反射率が、前記第１の光出射端面から出射される光に対する反射率より低く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記複数の活性層が、第１の活性層（１３ａ、３３ａ）および第２の活性層（１３ｂ、３３ｂ）からなり、
   前記第１の活性層の前記利得波長が１．５２〜１．５８μｍであり、
   前記第２の活性層の前記利得波長が１．２８〜１．３４μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記複数の活性層が、第１の活性層、第２の活性層および第３の活性層（３３ｃ）からなり、
   前記第１の活性層の前記利得波長が１．６０〜１．６５μｍであり、
   前記第２の活性層の前記利得波長が１．５２〜１．５８μｍであり、
   前記第３の活性層の前記利得波長が１．２８〜１．３４μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子、および、該半導体発光素子に光パルスを発するためのパルス状の駆動電流を印加する発光素子駆動回路（２）を有し、該半導体発光素子の前記第２の光出射端面から出射された前記光パルスを被測定光ファイバ（３）に出力する発光部（１）と、
   前記被測定光ファイバからの前記光パルスの戻り光を電気信号に変換する受光部（４）と、
   前記受光部によって変換された電気信号に基づいて前記被測定光ファイバの損失分布特性を解析する信号処理部（５）と、を備える光パルス試験器。
6. 劈開によって形成された第１の光出射端面（５０ａ）と第２の光出射端面（５０ｂ）とを有し、異なる波長帯域に発光波長を有する複数の活性層（５３ａ、５３ｂ）が光の導波方向に結合されてなる半導体発光素子において、
   前記複数の活性層が、前記第１の光出射端面から前記第２の光出射端面に向かって前記発光波長の長さの順に配置され、
   前記第１の光出射端面および前記第２の光出射端面に無反射コート（５８ａ、５８ｂ）が形成されており、
   最も長い発光波長を有する活性層で生成された光が、前記第１の光出射端面および前記第２の光出射端面から出射され、短い発光波長を有する活性層で生成された光が、前記第２の光出射端面から出射されることを特徴とする半導体発光素子。

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