JP2011119312A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に製造歩留まりを悪化されることなく、高速変調を行うことが可能な半導体レーザ装置を提供することにある。
【解決手段】半導体基板１上に設けられた活性層２と活性層２上に設けられたクラッド層５とクラッド層５上に設けられたキャップ層６とを有する半導体レーザ装置１０を備えた半導体レーザ装置であって、半導体レーザ装置本体１０は、キャップ層６上に設けられた成長層側電極７と、半導体基板１の下面に設けられた基板側電極８とを具備し、活性層７は、半導体レーザ素子本体１０の素子長Ｌ１１よりも短く形成され、成長層側電極７は、半導体レーザ素子本体１０の素子長Ｌ１１よりも短く形成され、成長層側電極７および基板側電極８が、活性層２に電流注入を行うものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に歩留まりを劣化させることなく製造できる高速変調可能な半導体レーザ装置に関する。

半導体レーザ装置を使った直接変調方式は構成が簡単で、小型化、低コスト化が可能という利点を持ち、光ファイバを用いた高速伝送システムで広く用いられている。

現在、直接変調レーザ装置を用いた光通信の伝送速度は１０Ｇｂｐｓに達しており、今後１００ＧｂＥ等で利用できる２５Ｇｂｐｓ以上で直接変調可能な半導体レーザ装置の開発も期待されている。

半導体レーザ装置を高速動作させるには半導体レーザ装置の共振器長を短くすることが有効である（例えば、非特許文献１参照）。そして、２５Ｇｂｐｓ以上で動作する半導体レーザ装置を得るためには、レーザの共振器長を１００μｍ程度まで短共振器化することが望ましい。

従来、１００μｍの共振器を実現するためには、へき開により半導体ウエハを１００μｍの長さに割る必要があった。

K.Y.Lau and A.Yariv, "Ultra-High Speed Semiconductor Lasers", IEEE Journal of Quantum Electronics, 1985年2月, QE-21, No.2, pp.121-138

しかしながら、通常のへき開方法で１００μｍの共振器長を実現しようとした場合、素子歩留まりが３０％程度まで低下してしまい実用化には適さなかった。また、へき開後の取り扱いも困難となり、最終的な製造歩留まりが悪化するといった問題があった。

したがって、本発明は上述したような課題を解決するために為されたものであって、製造歩留まりを悪化させることなしに、２５Ｇｂｐｓ以上の高速直接変調可能な半導体レーザ装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決する第１の発明に係る半導体レーザ装置は、
半導体基板上に設けられた活性層と前記活性層上に設けられたクラッド層と前記クラッド層上に設けられたキャップ層とを有する半導体レーザ素子本体を備えた半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子本体は、前記キャップ層上に設けられた成長層側電極と、前記半導体基板の下面に設けられた基板側電極とを具備し、
前記活性層は、前記半導体レーザ素子本体の素子長よりも短く形成され、
前記成長層側電極は、前記半導体レーザ素子本体の素子長よりも短く形成され、前記成長層側電極および前記基板側電極が、前記活性層に電流注入を行うものである
ことを特徴とする。

本発明の上記構成によれば、活性層の長さが短いため、高速な変調動作を実現することができる。具体的には、素子長（レーザ光の伝搬方向における半導体レーザ素子本体の長さ）を１７５μｍにすることでへき開による素子歩留まりは８０％以上にすることが出来る。また、一般に高速変調を実現するための目安であるレーザの緩和振動周波数は共振器長の平方根に逆比例する。ここで、図４に、分布帰還型半導体レーザ装置の共振器長が２００μｍである場合の緩和振動周波数の測定値とバイアス電流からしきい値電流を引き平方根を取ったものとの関係を表したグラフを示す。この図と、緩和振動周波数が共振器長の平方根に逆比例するということから、共振器長を１５０μｍにすることで２５Ｇｂｐｓ以上の緩和振動周波数が得られると計算できる。また、共振器長を１００μｍ以下にすることで４０Ｇｂｐｓの高速動作も期待できる。
すなわち、上述した課題を解決する第２の発明に係る半導体レーザ装置は、
第１の発明に係る半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子本体の素子長が１７５μｍ以上であり、前記活性層の長さが１５０μｍ以下である
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る半導体レーザ装置は、
第１または第２の発明に係る半導体レーザ装置であって、
前記成長層側電極は、前記活性層と同じ長さで形成される
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る半導体レーザ装置は、
第１乃至第３の発明の何れか１つに係る半導体レーザ装置であって、
前記基板側層側電極は、前記半導体レーザ素子本体の素子長よりも短く形成される
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係る半導体レーザ装置は、
第４の発明に係る半導体レーザ装置であって、
前記基板側層側電極は、前記活性層と同じ長さで形成される
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第６の発明に係る半導体レーザ装置は、
第１乃至第５の発明の何れか１つに係る半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子本体は、前記活性層と前記クラッド層の間の一部に、当該クラッド層との境界が周期構造となるようにして回折格子が形成されたガイド層をさらに具備し、
前記回折格子の長さＬ１と前記活性層の長さＬ２との比率（Ｌ２／Ｌ１）が３以下である
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第７の発明に係る半導体レーザ装置は、
第６の発明に係る半導体レーザ装置であって、
前記ガイド層の端面が前記半導体レーザ素子本体の端面に接していない
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第８の発明に係る半導体レーザ装置は、
第１乃至第７の何れか一つの発明に係る半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子本体が分布帰還型半導体レーザ装置である
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第９の発明に係る半導体レーザ装置は、
第１乃至第５の発明の何れか１つに係る半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子本体がファブリ・ペロー半導体レーザ装置である
ことを特徴とする。

本発明に係る半導体レーザ装置によれば、２５Ｇｂｐｓ程度の伝送を可能とする直接変調レーザを、従来と同程度の素子サイズで実現することができるため、製造歩留まりを悪化させることなしに高速対応可能なレーザ素子を実現することができる。その結果直接変調方式の利点を生かした、小型で低コストな高速伝送システムを提供することができる。

本発明の第一番目の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。 本発明の第二番目の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。 本発明の第三番目の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。 分布帰還型半導体レーザ装置の共振器長が２００μｍである場合の緩和振動周波数の測定値とバイアス電流からしきい値電流を引き平方根を取ったものとの関係を表したグラフである。

本発明に係る半導体レーザ装置について、各実施形態で具体的に説明する。

［第一番目の実施形態］
本実施形態に係る半導体レーザ装置について、図１を参照して説明する。

本実施形態では、分布帰還型半導体レーザ装置に適用した場合について説明する。
本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザ装置は、従来の分布帰還型半導体レーザ装置と同様の材料系で、従来の分布帰還型半導体レーザ装置と同様の製造方法で製造される。分布帰還型半導体レーザ装置は、例えば図１に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１と、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２と、ＩｎＧａＡｓＰガイド層３と、ｐ型ＩｎＰクラッド層５と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６とを備えた半導体レーザ素子本体１０を備える。

ＩｎＧａＡｓＰ活性層２はｎ型ＩｎＰ基板１上に設けられる。ＩｎＧａＡｓＰガイド層３はＩｎＧａＡｓＰ活性層２上に設けられる。ＩｎＧａＡｓＰガイド層３上には、ガイド層３の長さ方向（図中左右方向）、すなわち電流注入することにより活性層２で発振するレーザ光の伝搬方向に沿って溝の深さを周期Λで変化させた回折格子４が形成される。ｐ型ＩｎＰクラッド層５はＩｎＧａＡｓＰガイド層３上および後述するＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１上に設けられる。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６はｐ型ＩｎＰクラッド層５上に設けられる。ｎ型ＩｎＰ基板１の下面には、当該ｎ型ＩｎＰ基板１の全面に亘って基板側電極８が設けられる。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６上には、成長層側電極７が設けられる。ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の側面にはルテニウムをドープしたＩｎＰ層を成長した埋め込み構造が形成される。半導体レーザ素子本体１０の一方の端面１０ａに高反射膜９が設けられる。高反射膜９により基板側電極８とｎ型ＩｎＰ基板１とＩｎＧａＡｓＰ活性層２とＩｎＧａＡｓＰガイド層３とｐ型ＩｎＰクラッド層５とｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６と成長層側電極７の端面が覆われる。半導体レーザ素子本体１０の他方の端面１０ｂに反射防止膜１２が設けられる。反射防止膜１２により基板側電極８とｎ型ＩｎＰ基板１とＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１とｐ型ＩｎＰクラッド層５の端面が覆われる。

ＩｎＧａＡｓＰ活性層２は半導体レーザ素子本体１０の素子長Ｌ１１よりも短く形成され、半導体レーザ素子本体１０の一方の端面１０ａから他方の端面１０ｂに向かって長さＬ１２だけ延在して形成される。このように活性層２は半導体レーザ素子本体１０の素子長Ｌ１１よりも短く形成されるため、活性層２に電流注入を行うことにより半導体レーザ素子本体１０の一部のみが励起されるため、実効的な共振器長は、活性層２と同一の長さＬ１２となる。

ＩｎＧａＡｓＰガイド層３はＩｎＧａＡｓＰ活性層２と対向する箇所に設けられており、長さＬ１２で形成される。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２およびＩｎＧａＡｓＰガイド層３と対向する箇所に設けられており、長さＬ１２で形成される。成長層側電極７がＩｎＧａＡｓＰ活性層２およびＩｎＧａＡｓＰガイド層３ならびにｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６と対向する箇所に設けられる。成長層側電極７は、半導体レーザ素子本体１０の素子長Ｌ１１よりも短く形成され、長さＬ１２で形成される。

そして、ｎ型ＩｎＰ基板１上には、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の端面２ｂおよびＩｎＧａＡｓＰガイド層３の端面３ｂに連結し、半導体レーザ素子本体１０の他方の端面１０ｂに向かって長さＬ１３で延在するＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１が設けられる。これにより、電流注入を行うことにより活性層２で発振したレーザ光はＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１および反射防止膜１２を通って外部に取り出される。

続いて、上述した層構造の半導体レーザ装置の製造方法について以下に説明する。
最初に、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、ＩｎＧａＡｓＰガイド層３を順番に成長させ、ＩｎＧａＡｓＰガイド層３とＩｎＧａＡｓＰ活性層２を島状に残してエッチングで周りを除去し、その後周りをＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１で埋め込む。その後は通常の方法と同様、ＩｎＧａＡｓＰガイド層３上に回折格子４を形成する。続いて、ｐ型ＩｎＰクラッド層５、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６を順番に成長させた後、埋め込み成長が行われることにより、ウエハが完成する。

上記層構造からなるウエハ成長後に、成長層側（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６の上面）に形成する成長層側電極７に対応する部分（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６における成長層側電極７と対向する部分）のみを残し、それ以外の部分（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６における成長層側電極７と対向しない部分）を除去する。その後、成長層側（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６の上面）に成長層側電極７を形成すると共に基板側（ｎ型ＩｎＰ基板１の下面）に基板側電極８を形成し、両端面をレーザ光の伝搬方向と垂直にへき開する。これによって素子（半導体レーザ素子本体１０）が切り出される。切り出された素子の一方の端面１０ａに誘電体多層膜、すなわち高反射膜９を形成し、その他方の端面１０ｂに反射防止膜１２を形成することにより分布帰還型半導体レーザ装置が完成する。

本実施形態に係る半導体レーザ装置では、素子長（レーザ光の伝搬方向における半導体レーザ素子本体１０の長さ）Ｌ１１が１７５μｍ以上の２００μｍである。レーザ光の伝搬方向における成長層側電極７および活性層２の長さＬ１２はともに１５０μｍであり、実効的な共振器長は１５０μｍとなる。活性層２の側面にルテニウムをドープしたＩｎＰ層を成長させて製造した埋め込み構造の分布帰還型半導体レーザ装置の小信号応答特性を測定したところ３ｄＢ帯域として２３ＧＨｚを得ることができ、２５Ｇｂｐｓの伝送に利用可能であることが分かった。

よって、本実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、上述した構成としたことで、２５Ｇｂｐｓ程度の伝送を可能とする直接変調レーザを、従来と同程度の素子サイズである２００μｍで実現することができるため、製造歩留まりを悪化させることなしに高速対応可能なレーザ素子を実現することができる。その結果直接変調方式の利点を生かした、小型で低コストな高速伝送システムを提供することができる。

成長層側電極７が活性層２と同じ長さＬ１２で形成されることにより、活性層２への電流注入を効率よく行うことができる。

［第二番目の実施形態］
本実施形態に係る半導体レーザ装置について、図２を参照して説明する。

本実施形態では、上述した第一番目の実施形態に係る半導体レーザ装置と同一部材には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施形態に係る半導体レーザ装置は分布帰還型半導体レーザ装置であって、図２に示すように、ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３と、ｐ型ＩｎＰクラッド層２５と、基板側電極２８とを備えた半導体レーザ素子本体２０を備える。

ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２とｐ型ＩｎＰクラッド層２５の間の一部に設けられ、半導体レーザ素子本体２０の一方の端面２０ａから距離Ｌ２４の位置から半導体レーザ素子本体２０の他方の端面２０ｂに向かって長さＬ２５だけ延在して形成される。これにより、ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３の一方の端面２３ａはｐ型ＩｎＰクラッド層２５で覆われて半導体レーザ素子本体２０の端面２０ａと接触せず、他方の端面２０ｂはＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１の一方の端面１１ａと接触する。ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３上には、ガイド層２３の長さ方向（図中左右方向）、すなわち電流注入することにより活性層２で発振するレーザ光の伝搬方向に沿って溝の深さを周期Λで変化させた回折格子２４が形成される。

続いて、上述した層構造の半導体レーザ装置は、上述した第一番目の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法と同じ手順で製造される。ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３を所定の箇所に成長させるときに、マスクなどを用いる。これにより、分布帰還型半導体レーザ装置が完成する。

本実施形態に係る半導体レーザ装置では、素子長Ｌ２１が１７５μｍ以上の２００μｍである。活性層２および成長層側電極７の長さＬ２２は１００μｍであって、実効的な共振器長が１５０μｍ以下の１００μｍである。基板側電極２８の長さは、成長層側電極７の長さＬ２２と同一であり１００μｍである。よって、活性層２の側面にルテニウムをドープしたＩｎＰ層を成長させて製造した埋め込み構造の分布帰還型半導体レーザ装置とすることで、上述した第一番目の実施形態の半導体レーザ装置と同様に、小信号応答特性を測定すると３ｄＢ帯域として２３ＧＨｚを得ることができ、２５Ｇｂｐｓの伝送に利用可能であると考えられる。

また、回折格子２４の長さ（ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３の長さ）Ｌ２５と活性層２の長さＬ２２の比率（Ｌ２２／Ｌ２５）を３以下の２としている。この比率（Ｌ２２／Ｌ２５）を２にすることでレーザのシングルモード発振確率が５０％以上となった。またこの比率を３より大きくするとレーザのシングルモード発振確率が２５％以下となり実用上の問題が生じた。さらに、回折格子２４を半導体レーザ素子本体２０の端面２０ａに接触する位置に設置した場合とＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１の端面１１ａに接触する位置に配置した場合（図２に示す位置に回折格子２４を配置した場合）とを比較すると、ＩｎＧａＡｓＰ光導波層１１の端面１１ａに接触させた場合の方が反射防止膜１２を通して出力される光強度が強かった。この素子に４０Ｇｂｐｓの信号の入力したところ良好な光波形が得られ、短距離通信には十分利用可能であることがわかった。なお、回折格子２４の長さ（ＩｎＧａＡｓＰガイド層２３の長さ）Ｌ２５と活性層２の長さＬ２２の比率（Ｌ２２／Ｌ２５）の下限値は１である。

基板側電極２８は半導体レーザ素子本体２０の素子長Ｌ２１よりも短く形成され、活性層２と同じ長さＬ２２で形成されることにより、活性層２への電流注入を効率良く行うことができる。

［第三番目の実施形態］
本実施形態に係る半導体レーザ装置について、図３を参照して説明する。

本実施形態では、ファブリ・ペロー半導体レーザ装置に適用した場合について説明する。
本実施形態に係るファブリ・ペロー半導体レーザ装置は、従来のファブリ・ペロー半導体レーザ装置と同様の材料で、従来のファブリ・ペロー半導体レーザ装置と同様の製造方法で製造される。ファブリ・ペロー半導体レーザ装置は、例えば図３に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３１と、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３２と、ｐ型ＩｎＰクラッド層３３と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４とを備えた半導体レーザ素子本体３０を備える。

ＩｎＧａＡｓＰ活性層３２はｎ型ＩｎＰ基板３１上に設けられる。ｐ型ＩｎＰクラッド層３３は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３２および後述するＩｎＧａＡｓＰ光導波層３８上に設けられる。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４はｐ型ＩｎＰクラッド層３３上に設けられる。ｎ型ＩｎＰ基板３１の下面には、基板側電極３６が設けられる。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４上には、成長層側電極３５が設けられる。活性層３２の側面にはルテニウムをドープしたＩｎＰ層を成長した埋め込み構造が形成される。半導体レーザ素子本体３０の一方の端面３０ａに高反射膜３７が設けられる。高反射膜３７により基板側電極３６とｎ型ＩｎＰ基板３１とＩｎＧａＡｓＰ活性層３２とｐ型ＩｎＰクラッド層３３とｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４と成長層側電極３５の端面が覆われる。半導体レーザ素子本体３０の他方の端面３０ｂに反射防止膜３９が設けられる。反射防止膜３９によりｎ型ＩｎＰ基板３１とＩｎＧａＡｓＰ光導波層３８とｐ型ＩｎＰクラッド層３３の端面が覆われる。

成長層側電極３５およびＩｎＧａＡｓＰ活性層３２はともに半導体レーザ素子本体３０の一方の端面３０ａから他方の端面３０ｂに向かって長さＬ３２だけ延在して形成される。活性層３２が半導体レーザ素子本体３０の素子長Ｌ３１よりも短く形成され、活性層３２に電流注入を行うことにより半導体レーザ素子本体３０の一部のみが励起されるため、実効的な共振器長は、活性層３２と同一の長さＬ３２となる。

そして、ｎ型ＩｎＰ基板３１上には、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３２の端面３２ｂに連結し、半導体レーザ素子本体３０の他方の端面３０ｂに向かって長さＬ３３で延在するＩｎＧａＡｓＰ光導波層３８が設けられる。これにより、電流注入を行うことにより活性層３２で発振したレーザ光は光導波層３８および反射防止膜３９を通って外部に取り出される。

続いて、上述した層構造の半導体レーザ装置の製造方法について以下に説明する。
最初に、ｎ型ＩｎＰ基板３１上にＩｎＧａＡｓＰ活性層３２を成長した後、活性層３２を島状に残してエッチングして周りを除去し、その後周りをＩｎＧａＡｓＰ光導波層３８で埋め込む。その後通常方法と同様、ｐ型ＩｎＰクラッド層３３、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４を順番に成長させた後、埋め込み成長が行われることにより、ウエハが完成する。

上記層構造からなるウエハ成長後に、成長層側（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４の上面）に形成する成長層側電極３５に対応する部分（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４における成長層側電極３５と対向する部分）のみを残し、それ以外の部分（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４における成長層側電極３５と対向しない部分）を除去する。その後、成長層側（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３４の上面）に成長層側電極３５を形成すると共に基板側（ｎ型ＩｎＰ基板３１の下面）に基板側電極３６を形成し、両端面をレーザ光の伝搬方向と垂直にへき開する。これによって素子（半導体レーザ素子本体３０）が切り出される。切り出された素子の一方の端面３０ａに高反射膜３７を形成し、その他方の端面３０ｂに反射防止膜３９を形成することによりファブリ・ペロー半導体レーザ装置が完成する。

本実施形態に係る半導体レーザ装置は、ファブリ・ペロー半導体レーザ装置であって、素子長（レーザ光の伝搬方向における半導体レーザ素子本体３０の長さ）Ｌ３１が１７５μｍ以上の２００μｍである。活性層３２および成長層側電極３５の長さＬ３２は１００μｍであり、実効的な共振器長（レーザ共振器長）は１５０μｍ以下の１００μｍとなる。活性層３２の側面にルテニウムをドープしたＩｎＰ層を成長させて製造した埋め込み構造のファブリ・ペロー半導体レーザ装置の小信号応答特性を測定したところ３ｄＢ帯域として２０ＧＨｚを得ることができた。

したがって、本実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、上述した構成にしたことで、２５Ｇｂｐｓ程度の伝送を可能とする直接変調レーザを、従来と同程度の素子サイズである２００μｍで実現することができるため、製造歩留まりを悪化させることなしに高速対応可能なレーザ素子を実現することができる。その結果直接変調方式の利点を生かした、小型で低コストな高速伝送システムを提供することができる。

［他の実施形態］
上述した第一番目〜第三番目の実施形態では、基板としてｎ型ＩｎＰを具備する半導体レーザ装置を用いて説明したが、基板としてｐ型ＩｎＰを具備する半導体レーザ装置とすることも可能である。その際は、キャップ層としてｎ型ＩｎＧａＡｓＰ，クラッド層としてｎ型ＩｎＰを用いれば良い。

また、上記では、ルテニウムをドープした埋め込み層を具備する半導体レーザ装置を用いて説明したが、埋め込み層として鉄をドープしたＩｎＰ層を具備する半導体レーザ装置とすることも可能である。

上記では、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層を具備する半導体レーザ装置を用いて説明したが、ＩｎＧａＡｌＡｓからなる活性層を具備する半導体レーザ装置とすることも可能である。

上記では、半導体による埋め込み構造の半導体レーザ装置を用いて説明したが、ポリイミドなどの半導体以外の材料による埋め込み構造の半導体レーザ装置とすることも可能であるし、埋め込み構造を使わずにリッジ構造の半導体レーザ装置とすることも可能である。

上記第一番目および第二番目の実施形態では、回折格子が均一な周期構造を具備する半導体レーザ装置を用いて説明したが、回折格子に位相シフト領域が含まれる構造の半導体レーザ装置とすることも可能である。

上記第一番目〜第三番目の実施形態において、光導波層が活性層と同じ直線導波路でもテーパ状の導波路でも良く、また、途中から曲がった導波路とすることも可能である。

本発明に係る半導体レーザ装置によれば、従来に製造歩留まりを悪化されることなく、高速変調を行うことができるため、通信産業などで有益に利用することができる。

１ 半導体基板
２ 活性層
３ ガイド層
４ 回折格子
５ クラッド層
６ キャップ層
７ 成長層側電極
８ 基板側電極
９ 高反射膜
１０ 半導体レーザ素子本体
１１ 光導波層
１２ 反射防止膜
２０ 半導体レーザ素子本体
２３ ガイド層
２４ 回折格子
２５ クラッド層
２８ 基板側電極
３０ 半導体レーザ素子本体
３１ 半導体基板
３２ 活性層
３３ クラッド層
３４ キャップ層
３５ 成長層側電極
３６ 基板側電極
３７ 高反射膜
３８ 光導波層
３９ 反射防止膜

Claims (9)

1. 半導体基板上に設けられた活性層と前記活性層上に設けられたクラッド層と前記クラッド層上に設けられたキャップ層とを有する半導体レーザ素子本体を備えた半導体レーザ装置であって、
   前記半導体レーザ素子本体は、前記キャップ層上に設けられた成長層側電極と、前記半導体基板の下面に設けられた基板側電極とを具備し、
   前記活性層は、前記半導体レーザ素子本体の素子長よりも短く形成され、
   前記成長層側電極は、前記半導体レーザ素子本体の素子長よりも短く形成され、前記成長層側電極および前記基板側電極が、前記活性層に電流注入を行うものである
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記半導体レーザ素子本体の素子長が１７５μｍ以上であり、前記活性層の長さが１５０μｍ以下である
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記成長層側電極は、前記活性層と同じ長さで形成される
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記基板側層側電極は、前記半導体レーザ素子本体の素子長よりも短く形成される
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
5. 請求項４に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記基板側層側電極は、前記活性層と同じ長さで形成される
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記半導体レーザ素子本体は、前記活性層と前記クラッド層の間の一部に、当該クラッド層との境界が周期構造となるようにして回折格子が形成されたガイド層をさらに具備し、
   前記回折格子の長さＬ１と前記活性層の長さＬ２との比率（Ｌ２／Ｌ１）が３以下である
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
7. 請求項６に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記ガイド層の端面が前記半導体レーザ素子本体の端面に接していない
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記半導体レーザ素子本体が分布帰還型半導体レーザ装置である
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
9. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の半導体レーザ装置であって、
   前記半導体レーザ素子本体がファブリ・ペロー半導体レーザ装置である
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。

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