JP2013115161A

JP2013115161A - 光半導体装置

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Publication number: JP2013115161A
Application number: JP2011258462A
Authority: JP
Inventors: Toru Takiguchi; 透瀧口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-06-10
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Abstract

【課題】光出力の低下を防ぐことができる光半導体装置を得る。
【解決手段】半導体レーザ１に光導波路２がバットジョイント接合されている。半導体レーザ１は、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５と、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５の側面を覆う埋め込み層１７とを有するメサ構造である。光導波路２は、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とは異なる層構造からなるＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９と、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の側面を覆う埋め込み層１７とを有するメサ構造である。光導波路２のメサ幅Ｗ２は、半導体レーザ１のメサ幅Ｗ１より狭い。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザなどの光半導体素子に光導波路がバットジョイント接合された光半導体装置に関する。

半導体レーザに光導波路がバットジョイント接合された光半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置では、半導体レーザの活性層で発光した光が、光導波路の光導波路層を伝播する。

特開平１１−３０７８６７号公報

活性層と光導波路層は異なる層構造からなるため、光が接合部で散乱されて光導波路層の外側に漏れ、損失となる。また、光のモードが乱れて光ファイバーに光が効率よく結合しなくなる。この結果、光出力が低下するという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は光出力の低下を防ぐことができる光半導体装置を得るものである。

本発明に係る光半導体装置は、光半導体素子と、前記光半導体素子にバットジョイント接合された光導波路とを備え、前記光半導体素子は、活性層と、前記活性層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、前記光導波路は、前記活性層とは異なる層構造からなる光導波路層と、前記光導波路層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、前記光導波路のメサ幅は、前記光半導体素子のメサ幅より狭いことを特徴とする。

本発明により、光出力の低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す上面図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。図１のＩ−Ｉに沿った断面図である。図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。比較例に係る光半導体装置を示す上面図である。実施の形態１と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す上面図である。実施の形態２と比較例の光の伝播のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の形態３に係る光半導体装置を示す上面図である。本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態４に係る光半導体装置を示す上面図である。実施の形態４と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の形態４に係る光半導体装置の変形例を示す上面図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置を示す上面図である。図３２のＩ−Ｉに沿った断面図である。図３２のＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。実施の形態５と比較例の光の伝播のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態５と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の形態６に係る光半導体装置を示す上面図である。図４２のＩ−Ｉに沿った断面図である。図４２のＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。実施の形態６と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の形態７に係る光半導体装置を示す上面図である。本発明の実施の形態８に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。本発明の実施の形態８に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。本発明の実施の形態８に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。実施の形態８と比較例の光の伝播のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の形態９に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。本発明の実施の形態１０に係る光半導体装置を示す上面図である。

本発明の実施の形態に係る光半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す上面図である。同一基板上に半導体レーザ１と光導波路２が集積され、半導体レーザ１に光導波路２がバットジョイント接合されている。

図２は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。半導体レーザ１において、Ｎ型ＩｎＰ基板３上に、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４（不純物濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５、Ｐ型ＩｎＰクラッド層６（不純物濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）、Ｐ型ＩｎＰクラッド層７（不純物濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）、及びＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８（不純物濃度１×１０^１９ｃｍ^−３）が順に積層されている。

光導波路２において、Ｎ型ＩｎＰ基板３上に、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９、Ｐ型ＩｎＰクラッド層１０（不純物濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）、Ｐ型ＩｎＰクラッド層７、及びＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８が順に積層されている。

半導体レーザ１においてＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８上にＰ型電極１１が設けられ、光導波路２においてＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８上にＳｉＯ_２絶縁膜１２が設けられている。Ｎ型ＩｎＰ基板３の裏面にＮ型電極１３が設けられている。Ｐ型電極１１及びＮ型電極１３はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる。

図３は図１のＩ−Ｉに沿った断面図であり、図４は図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。Ｎ型ＩｎＰクラッド層４、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５、及びＰ型ＩｎＰクラッド層６が、光が伝播するリッジ部を構成している。また、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９、及びＰ型ＩｎＰクラッド層１０もリッジ部を構成している。これらのリッジ部の側面を、順に積層されたＰ型ＩｎＰ埋め込み層１４（不純物濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）、Ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１５（不純物濃度１×１０^１９ｃｍ^−３）、及びＰ型ＩｎＰ電流ブロック層１６（不純物濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）からなる埋め込み層１７が覆っている。

ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５及びＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９を挟んで２つの分離溝１８が、埋め込み層１７、Ｐ型ＩｎＰクラッド層７、及びＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に設けられている。この２つの分離溝１８の間において半導体レーザ１及び光導波路２はメサ構造になっている。分離溝１８の外側の領域には光が伝搬しない。２つの分離溝１８の間隔がメサ幅Ｗ１，Ｗ２である。本実施の形態の特徴として、光導波路２のメサ幅Ｗ２は、半導体レーザ１のメサ幅Ｗ１より狭い。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図５−１９は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。図５−８，１０，１６は共振器方向の断面図、図９，１５は上面図、図１１−１４，１７−１９は共振器方向とは垂直な方向の断面図である。

まず、図５に示すように、Ｎ型ＩｎＰ基板３上に、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５、及びＰ型ＩｎＰクラッド層６をＭＯＣＶＤ法により順に形成する。

次に、図６に示すように、後に半導体レーザ１となる部分を覆うようにＳｉＯ_２絶縁膜１９をパターニング形成する。

次に、図７に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜１９をマスクとして用いて、Ｐ型ＩｎＰクラッド層６とＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５の一部をドライエッチングする。そして、ウェットエッチングにより、残りのＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５をＮ型ＩｎＰクラッド層４に対して選択的にエッチングする。

次に、図８に示すように、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９、及びＰ型ＩｎＰクラッド層１０をＭＯＣＶＤ法により順に形成する。

次に、図９−１１に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜１９を除去した後、後にリッジ部となる部分を覆うようにＳｉＯ_２絶縁膜２０をパターニング形成する。

次に、図１２に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜２０をマスクとして用いて、Ｎ型ＩｎＰ基板３の途中までドライエッチングする。これによりリッジ部が形成される。

次に、図１３に示すように、Ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１４、Ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１５、及びＰ型ＩｎＰ電流ブロック層１６からなる埋め込み層１７をＭＯＣＶＤ法により順に形成する。

次に、図１４に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜２０を除去した後、Ｐ型ＩｎＰクラッド層７とＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８をＭＯＣＶＤ法により順に形成する。

次に、図１５−１７に示すように、後に分離溝１８となる部分以外を覆うようにＳｉＯ_２絶縁膜２１をパターニング形成する。この際に、光導波路２におけるＳｉＯ_２絶縁膜２１の幅を、半導体レーザ１におけるＳｉＯ_２絶縁膜２１の幅に比べて狭くする。

次に、図１８，１９に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜２１をマスクとして用いて、Ｎ型ＩｎＰ基板３の途中までドライエッチングして、２つの分離溝１８を形成する。この際に、ＳｉＯ_２絶縁膜２１を上記の形状としたため、２つの分離溝１８の間において光導波路２のメサ幅は半導体レーザ１のメサ幅より狭くなる。

その後、ＳｉＯ_２絶縁膜２１を除去し、図１−４に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜１２、Ｐ型電極１１、及びＮ型電極１３を形成する。以上の工程により実施の形態１に係る光半導体装置が製造される。

続いて、実施の形態１の効果を比較例と比較して説明する。図２０は、比較例に係る光半導体装置を示す上面図である。比較例では、光導波路２のメサ幅は、半導体レーザ１のメサ幅と同じである。異なる層構造からなるＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の接合部で光が散乱されてメサの横幅一杯に広がるため、光のモードが乱れる。

一方、実施の形態１では、光導波路２のメサ幅が半導体レーザ１のメサ幅より狭い。従って、光が光導波路２のメサの横幅一杯に広がっても、そのメサ幅Ｗ２が狭いため、光のモードの乱れが抑制される。図２１は、実施の形態１と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態１の方が、水平方向の遠視野像がガウシアン分布に近い形状を示していることが分かる。よって、実施の形態１の方が光ファイバーに光が効率よく結合するため、光出力の低下を防ぐことができる。

実施の形態２．
図２２は、本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す上面図である。半導体レーザ１と光導波路２の接合部の近傍において、光導波路２の埋め込み層１７に、メサ幅が狭くなるくびれ２２が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

光導波路２のメサ幅Ｗ２が狭いほど、光のモードの乱れは抑制される。しかし、光導波路２のメサ幅Ｗ２が狭すぎると、光がメサ内に閉じ込められず、メサ外に放射され、光の損失が大きくなる。そこで、本実施の形態２では、くびれ２２を設けて接合部の近傍のみメサ幅Ｗ２を狭くしている。これにより、光のモードの乱れを抑制でき、かつ光のメサ外への放射も抑制できる。

図２３は、実施の形態２と比較例の光の伝播のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態２では、比較例に比べて光の伝播ロスが６％ほど小さくなっていることが分かる。

実施の形態３．
図２４は、本発明の実施の形態３に係る光半導体装置を示す上面図である。図２５は、本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。半導体レーザ１と光導波路２の接合部の近傍において、光導波路２のＰ型ＩｎＰクラッド層７に凹部２３が設けられている。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図２６−２８は、本発明の実施の形態３に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。図２７，２８は共振器方向の断面図、図２６は上面図である。

まず、図５−１９に示す工程を実施の形態１と同様に実行する。その後、ＳｉＯ_２絶縁膜２１を除去し、図２６，２７に示すように、後に凹部２３を形成する部分以外の部分にＳｉＯ_２絶縁膜２４をパターニング形成する。

次に、図２８に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜２４をマスクとして用いて、Ｐ型ＩｎＰクラッド層７の途中までドライエッチングして凹部２３を形成する。その後、ＳｉＯ_２絶縁膜２４を除去し、ＳｉＯ_２絶縁膜１２、Ｐ型電極１１、及びＮ型電極１３を形成する。以上の工程により実施の形態３に係る光半導体装置が製造される。

続いて、実施の形態３の効果を説明する。異なる層構造からなるＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の接合部で光が散乱されて、メサの横幅だけでなく、垂直方向にも広がる。そこで、実施の形態３では凹部２３を設けて、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９上のＰ型ＩｎＰクラッド層７を薄くしている。これにより、光の垂直方向への散乱を抑制できるため、光のモードの乱れが抑制される。よって、光ファイバーに光が効率よく結合するため、光出力の低下を防ぐことができる。

実施の形態４．
図２９は、本発明の実施の形態４に係る光半導体装置を示す上面図である。実施の形態１と同様に光導波路２のメサ幅が半導体レーザ１のメサ幅より狭くなっており、かつ実施の形態３と同様に凹部２３が設けられている。これにより、水平方向と垂直方向の両方の光の散乱を抑制できるため、実施の形態１と実施の形態３の効果を得ることができる。

図３０は、実施の形態４と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態４の方が、水平方向と垂直方向の両方の遠視野像がガウシアン分布に近い形状を示していることが分かる。よって、実施の形態４の方が光ファイバーに光が効率よく結合するため、光出力の低下を防ぐことができる。

図３１は、本発明の実施の形態４に係る光半導体装置の変形例を示す上面図である。凹部２３で反射された光が半導体レーザ１に戻ると、レーザの線幅が広くなるという弊害や、光電流−光出力特性においてキンクが発生するという弊害がある。そこで、変形例では、凹部２３を半導体レーザ１の共振器方向に対して斜め４５度に傾けている。これにより、凹部２３で反射された光が半導体レーザ１に戻らず、導波路の外に放射されるため、上記の弊害を抑制することができる。

実施の形態５．
図３２は、本発明の実施の形態５に係る光半導体装置を示す上面図である。図３３は図３２のＩ−Ｉに沿った断面図であり、図３４は図３２のＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

実施の形態５では、屈折率の大きいＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の幅をＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５に比べて狭くして、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の実効屈折率を一致させている。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図３５−３９は、本発明の実施の形態５に係る光半導体装置の製造工程を示す図である。図３６は共振器方向の断面図、図３５は上面図、図３７−３９は共振器方向とは垂直な方向の断面図である。

まず、図５−８に示す工程を実施の形態１と同様に実行する。その後、ＳｉＯ_２絶縁膜１９を除去し、図３５−３７に示すように、後にリッジ部となる部分を覆うようにＳｉＯ_２絶縁膜２４をパターニング形成する。この際に、光導波路２におけるＳｉＯ_２絶縁膜２４の幅を、半導体レーザ１におけるＳｉＯ_２絶縁膜２４の幅に比べて狭くする。

次に、図３８，３９に示すように、ＳｉＯ_２絶縁膜２４をマスクとして用いて、Ｎ型ＩｎＰ基板３の途中までドライエッチングする。この際に、ＳｉＯ_２絶縁膜２４を上記の形状としたため、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の幅がＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５に比べて狭くなる。そして、Ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１４、Ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１５、及びＰ型ＩｎＰ電流ブロック層１６をＭＯＣＶＤ法により順に形成する。その後の工程は実施の形態１と同様である。

実施の形態５では、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の幅を変えて実効屈折率を一致させるため、両者の接合部での光の散乱が減少する。よって、光の損失が小さくなり、光出力の低下を防ぐことができる。ただし、両者の幅を変えるだけでは不十分で、両者の実効屈折率を一致させる必要がある。

図４０は、実施の形態５と比較例の光の伝播のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態５では、比較例に比べて光の伝播ロスが６％ほど小さくなっていることが分かる。

図４１は、実施の形態５と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態５の方が、垂直方向の遠視野像がガウシアン分布に近い形状を示していることが分かる。よって、実施の形態５の方が光ファイバーに光が効率よく結合するため、光出力の低下を防ぐことができる。

実施の形態６．
図４２は、本発明の実施の形態６に係る光半導体装置を示す上面図である。図４３は図４２のＩ−Ｉに沿った断面図であり、図４４は図４２のＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

実施の形態１と同様に光導波路２のメサ幅が半導体レーザ１のメサ幅より狭くなっており、かつ実施の形態５と同様にＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の幅を変えて実効屈折率を一致させている。これにより、実施の形態１と実施の形態５の効果を得ることができる。

図４５は、実施の形態６と比較例の遠視野像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態６の方が、水平方向と垂直方向の両方の遠視野像がガウシアン分布に近い形状を示していることが分かる。よって、実施の形態６の方が光ファイバーに光が効率よく結合するため、光出力の低下を防ぐことができる。

実施の形態７．
図４６は、本発明の実施の形態７に係る光半導体装置を示す上面図である。実施の形態２と同様に光接合部の近傍においてくびれ２２を設け、かつ実施の形態５と同様にＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の幅を変えて実効屈折率を一致させている。これにより、実施の形態２と実施の形態５の効果を得ることができる。

実施の形態８．
図４７は、本発明の実施の形態８に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。本実施の形態では、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の中央の高さが一致している。

続いて、上記の光半導体装置の製造方法を説明する。図４８，４９は、本発明の実施の形態８に係る光半導体装置の製造工程を示す図であり、共振器方向の断面図である。

まず、図５−７に示す工程を実施の形態１と同様に実行する。次に、図４８に示すように、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４を少しドライエッチングする。この際のエッチング深さは、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の厚さの半分とＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５の厚さの半分の差である。

次に、図４９に示すように、Ｎ型ＩｎＰクラッド層４上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９、及びＰ型ＩｎＰクラッド層７をＭＯＣＶＤ法により順に形成する。この際に、上記のようにＮ型ＩｎＰクラッド層４を少しドライエッチングしたため、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の中央の高さが一致する。その後の工程は実施の形態１と同様である。

ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の厚さが異なるため、従来の装置では両者の中央の高さは一致していない。従って、両者の接合部で光が散乱されて、光の損失が大きくなるという問題がある。そこで、本実施の形態では、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の中央の高さを一致させている。これにより、両者の接合部での光の散乱が減少する。よって、光の損失が小さくなり、光出力の低下を防ぐことができる。ただし、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の光強度分布中心の高さを一致させても、同様の効果を得ることができる。

図５０は、実施の形態８と比較例の光の伝播のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態８では、比較例に比べて光の伝播ロスが５％ほど小さくなっていることが分かる。

なお、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の光の強度分布全体を一致させようとすると、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の最適設計が困難となる。そこで、本実施の形態では、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５とＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９の最適設計をした上で、両者の中央の高さ又は光強度分布中心の高さを一致させている。

実施の形態９．
図５１は、本発明の実施の形態９に係る光半導体装置の共振器方向の断面図である。実施の形態１〜８の光導波路２の部分に変調器２５を設けている。この場合でも実施の形態１〜８と同様の効果を得ることができる。

実施の形態１０．
図５２は、本発明の実施の形態１０に係る光半導体装置を示す上面図である。実施の形態１〜８の光導波路２の部分にマッハツェンダ変調器２６を設けている。この場合でも実施の形態１〜８と同様の効果を得ることができる。

上記の実施の形態１〜１０では、半導体レーザ１に光導波路２がバットジョイント接合されている場合について述べたが、半導体レーザ１の代わりに半導体光増幅器などの他の光半導体素子を用いてもよい。また、光導波路２がＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸層である場合について述べたが、半導体レーザ１の活性層５とは異なる層構造からなるＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層であってもよい。

また、異なる層構造を有する２種類の光導波路がバットジョイント接合されていてもよい。即ち、半導体レーザ１の代わりに他の光導波路が光導波路２にバットジョイント接合されていてもよい。この場合には、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層５の代わりに、ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層９とは異なる層構造からなる他の光導波路層が用いられる。

１半導体レーザ(光半導体素子)
２光導波路
５ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層（活性層）
７Ｐ型ＩｎＰクラッド層（上クラッド層）
９ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸光導波路層（光導波路層）
１７埋め込み層
１８分離溝
２２くびれ
２３凹部

Claims

光半導体素子と、
前記光半導体素子にバットジョイント接合された光導波路とを備え、
前記光半導体素子は、活性層と、前記活性層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光導波路は、前記活性層とは異なる層構造からなる光導波路層と、前記光導波路層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光導波路のメサ幅は、前記光半導体素子のメサ幅より狭いことを特徴とする光半導体装置。
前記活性層及び前記光導波路層を挟んで２つの分離溝が前記埋め込み層に設けられ、
前記２つの分離溝の間において前記光半導体素子及び前記光導波路はメサ構造になっており、
前記２つの分離溝の間隔が前記メサ幅であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
前記光半導体素子と前記光導波路の接合部の近傍において、前記光導波路の前記埋め込み層に、メサ幅が狭くなるくびれが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体装置。
前記光半導体素子と前記光導波路の接合部の近傍において、前記光導波路の上クラッド層に凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光半導体装置。
光半導体素子と、
前記光半導体素子にバットジョイント接合された光導波路とを備え、
前記光半導体素子は、活性層と、前記活性層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光導波路は、前記活性層とは異なる層構造からなる光導波路層と、前記光導波路層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光半導体素子と前記光導波路の接合部の近傍において、前記光導波路の上クラッド層に凹部が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
前記凹部は、前記光半導体素子の共振器方向に対して斜めに傾いていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光半導体装置。
前記活性層と前記光導波路層の幅を変えて両者の実効屈折率を一致させていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光半導体装置。
前記活性層と前記光導波路層の中央の高さ又は光強度分布中心の高さが一致することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光半導体装置。
前記活性層はＩｎＧａＡｓＰ量子井戸構造であり、
前記光導波路層はＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸構造であることを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置。
光半導体素子と、
前記光半導体素子にバットジョイント接合された光導波路とを備え、
前記光半導体素子は、活性層と、前記活性層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光導波路は、前記活性層とは異なる層構造からなる光導波路層と、前記光導波路層の上に設けられた上クラッド層と、前記光導波路層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光半導体素子と前記光導波路の接合部の近傍において、前記光導波路の前記上クラッド層に凹部が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
光半導体素子と、
前記光半導体素子にバットジョイント接合された光導波路とを備え、
前記光半導体素子は、活性層と、前記活性層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記光導波路は、前記活性層とは異なる層構造からなる光導波路層と、前記光導波路層の側面を覆う埋め込み層とを有するメサ構造であり、
前記活性層と前記光導波路層の幅を変えて両者の実効屈折率を一致させていることを特徴とする光半導体装置。
前記光半導体素子は他の光導波路であり、
前記活性層は、前記光導波路層とは異なる層構造からなる他の光導波路層であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の光半導体装置。