JP2016018894A - Integrated semiconductor optical element - Google Patents

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伸浩 布谷
Nobuhiro Nunotani
伸浩 布谷
大山 貴晴
Takaharu Ooyama
貴晴 大山
高畑 清人
Kiyoto Takahata
清人 高畑
広明 三条
Hiroaki Sanjo
広明 三条
廣野 卓夫
Takuo Hirono
卓夫 廣野
康義 大手
Yasuyoshi Ote
康義 大手
湯田 正宏
Masahiro Yuda
正宏 湯田
東盛 裕一
Yuichi Tomori
裕一 東盛
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor optical element capable of removing the higher order mode, while keeping the short length of a circuit board.SOLUTION: An integrated semiconductor optical element has a semiconductor substrate, a light source section formed on the semiconductor substrate, a higher order mode filter section formed on the semiconductor substrate, while connected with the light source section, and having a higher order mode filter for removing the higher order mode generated by the light from the light source section, in a waveguide formed on the semiconductor substrate, and an oblique emission waveguide formed on the semiconductor substrate, and connected to the output side of the higher order mode filter. The higher order mode filter has a first arcuate waveguide for guiding the light from the light source section formed on the semiconductor substrate, and a second arcuate waveguide connected to the output side of the first arcuate waveguide, and having a bending direction in the opposite direction from the first arcuate waveguide.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体光素子に関し、より詳細には、半導体基板上に複数の半導体レーザを集積させた集積半導体光素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor optical device, and more particularly to an integrated semiconductor optical device in which a plurality of semiconductor lasers are integrated on a semiconductor substrate.

光ファイバ通信における波長多重通信方式では、波長の異なる複数の光信号を一本の光ファイバで伝送する。一般的に、光ファイバ通信の光源として単一モードで動作する半導体分布帰還型(DFB)レーザが用いられている。従って、波長多重通信のためには、異なる波長で動作するDFBレーザを複数個用い、それぞれのDFBレーザを直接変調もしくはDFBレーザからのレーザ光を外部変調し、変調したそれぞれの出力レーザ光を、合波器を用いて合波して伝送する。   In a wavelength division multiplexing communication system in optical fiber communication, a plurality of optical signals having different wavelengths are transmitted through a single optical fiber. Generally, a semiconductor distributed feedback (DFB) laser operating in a single mode is used as a light source for optical fiber communication. Therefore, for wavelength multiplex communication, a plurality of DFB lasers operating at different wavelengths are used, each DFB laser is directly modulated or laser light from the DFB laser is externally modulated, and each modulated output laser light is Combine and transmit using a multiplexer.

また、システムの小型化、低消費電力化のために、複数個のDFBレーザ、DFBレーザからのレーザ光を変調する複数個の変調器、及び合波器を一つの半導体基板に集積した集積半導体光素子の開発も行われている。   An integrated semiconductor in which a plurality of DFB lasers, a plurality of modulators for modulating laser light from the DFB lasers, and a multiplexer are integrated on a single semiconductor substrate in order to reduce the size and power consumption of the system. Optical elements are also being developed.

図1は、従来の集積半導体光素子であるEA−DFBレーザアレイ素子100の構成の一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an EA-DFB laser array element 100 which is a conventional integrated semiconductor optical element.

図1に記載のEA−DFBレーザアレイ素子100は、半導体基板101上に形成された4つのDFBレーザ111〜114からの出力レーザ光を、半導体基板101上に形成されたそれぞれ電界吸収型(EA:electro−absorption)の外部変調器(EA変調器)121〜124で変調し、合波器(MMI合波器)131により一本の光導波路に合波する光回路を備えた集積半導体光素子である。DFBレーザ111〜114のEA変調器121〜124と反対側にはフォトダイオード141〜144が設けられており、DFBレーザ111〜114の出力レーザ光をモニタできるようになっている。   The EA-DFB laser array element 100 shown in FIG. 1 is configured to receive output laser light from four DFB lasers 111 to 114 formed on a semiconductor substrate 101, respectively, on an electric field absorption type (EA : An integrated semiconductor optical device having an optical circuit that is modulated by external modulators (EA modulators) 121 to 124 of electro-absorption and multiplexed into a single optical waveguide by a multiplexer (MMI multiplexer) 131 It is. Photodiodes 141 to 144 are provided on the side of the DFB lasers 111 to 114 opposite to the EA modulators 121 to 124 so that the output laser light of the DFB lasers 111 to 114 can be monitored.

複数個のDFBレーザ、複数個のEA変調器、複数個のフォトダイオード、およびMMI合波器を1つの半導体基板上にまとめることによりパッケージを一つにすることができるため、個別に温度調節機構やレンズなどを持たせる場合に比べ、低消費電力、コスト削減を図ることが可能である。   Since a plurality of DFB lasers, a plurality of EA modulators, a plurality of photodiodes, and an MMI multiplexer can be combined on one semiconductor substrate, a single package can be obtained. Compared with a case where a lens or a lens is provided, it is possible to reduce power consumption and cost.

半導体光素子で用いられる導波路の構造は種々あり、集積デバイスにおいては、複数の種類の光導波路を組み合わせて作製することが行われる。   There are various waveguide structures used in semiconductor optical devices, and in an integrated device, a plurality of types of optical waveguides are combined and manufactured.

図2は、半導体光素子において用いられる導波路の例を示す断面図で、(a)は浅いリッジ構造の導波路、(b)は埋め込みヘテロ構造の導波路、(c)はハイメサ構造の導波路であり、それぞれ光の導波方向の断面図である。(a)浅いリッジ構造の導波路はコア201がコアより狭い幅の半導体202及びコアと同一幅の203で囲まれており、及び(b)埋め込みヘテロ構造の導波路は、コア211が半導体212で囲まれている構造で、光が導波する部分とその両側の屈折率差が小さく、横方向の光閉じ込めが弱い。したがって、例えば曲線導波路に使用すると、光の損失が大きい。一方で、浅いリッジ構造の導波路及び埋め込みヘテロ構造の導波路は結晶欠陥が少なく発光効率が良いため、例えば半導体レーザのように光導波路のコアが発光するような素子に使用される。一方で、(c)ハイメサ構造の導波路は、コア221の両脇を空気で挟みこむような構造であり、半導体と空気の屈折率差が大きいため横方向の光閉じ込めが強くなる。したがって曲げ損失が少なく、曲線導波路に使用することができる。集積半導体光素子は、埋め込みヘテロ構造、浅いリッジ構造、およびハイメサ導波路構造等の導波路をそれぞれ組み合わせることにより、最適な導波路構造を作り込むことができる。   2A and 2B are cross-sectional views showing examples of waveguides used in a semiconductor optical device. FIG. 2A is a shallow ridge waveguide, FIG. 2B is a buried heterostructure waveguide, and FIG. 2C is a high mesa waveguide. FIG. 2 is a cross-sectional view of a light guide direction of light. (A) A waveguide having a shallow ridge structure has a core 201 surrounded by a semiconductor 202 having a narrower width than the core and 203 having the same width as the core, and (b) a waveguide having a buried heterostructure has a core 211 having a semiconductor 212. In the structure surrounded by, the difference in refractive index between the portion where the light is guided and its both sides is small, and the lateral light confinement is weak. Therefore, for example, when used for a curved waveguide, the loss of light is large. On the other hand, a waveguide with a shallow ridge structure and a waveguide with a buried hetero structure have few crystal defects and good light emission efficiency. Therefore, they are used for elements in which the core of an optical waveguide emits light, such as a semiconductor laser. On the other hand, the (c) high-mesa waveguide has a structure in which both sides of the core 221 are sandwiched between air, and the optical confinement in the lateral direction becomes strong because the refractive index difference between the semiconductor and air is large. Therefore, there is little bending loss and it can be used for a curved waveguide. An integrated semiconductor optical device can create an optimum waveguide structure by combining waveguides such as a buried hetero structure, a shallow ridge structure, and a high mesa waveguide structure.

通常、光通信用の半導体レーザや光導波路の場合は、シングルモードで動作させる。集積半導体光素子に使用する導波路においては、直線導波路だけでなく曲線導波路、構造の異なる導波路の接合部、及び合波器等が存在する。導波路のうち、浅いリッジ構造の導波路、埋め込みヘテロ構造の導波路については、曲線導波路から曲線導波路への変曲点、直線導波路から曲線導波路への変曲点、導波路の接合部、及び合波器等の箇所では、高次モードが発生することが知られている。   Usually, a semiconductor laser or optical waveguide for optical communication is operated in a single mode. Waveguides used in integrated semiconductor optical devices include not only straight waveguides but also curved waveguides, waveguide junctions having different structures, and multiplexers. Among the waveguides, for shallow ridge waveguides and buried heterostructure waveguides, the inflection point from the curved waveguide to the curved waveguide, the inflection point from the straight waveguide to the curved waveguide, the waveguide It is known that higher-order modes are generated at joints, multiplexers, and the like.

高次モードが発生すると、本来の光回路の性能が得られないばかりでなく、シングルモードファイバとの結合損失が大きくなる、導波路中で光線が蛇行する、などの影響が生じる。導波路中で光線が蛇行することによってチップからの出射光方向がチップ毎または発光するレーザ毎に異なり、ファイバとのレンズ結合が困難になるなどの問題が生じる。   When the higher order mode occurs, not only the performance of the original optical circuit cannot be obtained, but also the coupling loss with the single mode fiber becomes large, and light rays meander in the waveguide. As the light beam meanders in the waveguide, the direction of light emitted from the chip differs for each chip or for each laser that emits light, resulting in problems such as difficulty in lens coupling with the fiber.

高次モードを含んだ回路であっても、シングルモード導波路を伝搬させさえすればいずれは高次モードが除去される。しかしながら、完全に高次モードを除去するためには長い距離、例えば10mmが必要になり、現実的ではない。   Even in a circuit including a higher-order mode, the higher-order mode is removed as long as it propagates through the single-mode waveguide. However, a long distance, for example, 10 mm is required to completely eliminate higher-order modes, which is not practical.

そのため、例えば、直線から曲線導波路への変曲点では、高次モードの発生を抑えるために、導波路中心軸をずらして接合するオフセット接合を導入することなどが行われている(非特許文献1参照)。
また、単一モードで動作するDFBレーザなどの単一モードレーザは、一般的に反射光に弱いことが知られている。つまり、一度レーザ共振器外部に放出された光が反射されて再び共振器内部に入射することにより、反射波の強度や位相に応じて線幅の増大などを招き、通信の品質が劣化する。この反射波の影響はレーザ出射端面近傍の反射よりも、遠方の反射の方がより問題が大きい。そこで、レーザの後に半導体から空気中に出射するまでに、導波路が長く続くような集積半導体光素子の場合、半導体の端面(ヘキ開面)に無反射コートを施すだけでなく、半導体の端面の導波路(浅いリッジ構造の導波路、又は埋め込みヘテロ構造の導波路)をヘキ開面に対して斜めに配置すること(いわゆる斜め出射導波路)が行われている。浅いリッジ構造の導波路又は埋め込みヘテロ構造の導波路において斜め出射導波路を採用することにより、無反射コートを施したヘキ開面におけるわずかな反射光も導波路に戻らないような構造としている。
For this reason, for example, at the inflection point from a straight line to a curved waveguide, in order to suppress the generation of a higher-order mode, an offset junction that is joined by shifting the waveguide center axis is introduced (non-patent document). Reference 1).
Further, it is known that a single mode laser such as a DFB laser operating in a single mode is generally weak against reflected light. That is, once the light emitted to the outside of the laser resonator is reflected and reenters the inside of the resonator, the line width increases according to the intensity and phase of the reflected wave, and the communication quality deteriorates. The influence of this reflected wave is more problematic in the far reflection than in the vicinity of the laser emission end face. Therefore, in the case of an integrated semiconductor optical device in which the waveguide continues for a long time before it is emitted from the semiconductor into the air after the laser, not only the non-reflective coating is applied to the semiconductor end face (open surface) but also the end face of the semiconductor. The waveguide (shallow ridge structure waveguide or buried heterostructure waveguide) is disposed obliquely with respect to the cleaved surface (so-called oblique emission waveguide). By adopting the oblique emission waveguide in the shallow ridge structure waveguide or buried heterostructure waveguide, a structure is adopted in which slight reflected light on the open surface with the antireflection coating does not return to the waveguide.

Vijaya Subramaniam et at., “Measurement of mode field profiles and bending and transition losses in curved optical channel waveguides”, Journal of Lightwave Technology, vol.15, no.6, pp. 990-997, June 1997.Vijaya Subramaniam et at., “Measurement of mode field profiles and bending and transition losses in curved optical channel waveguides”, Journal of Lightwave Technology, vol.15, no.6, pp. 990-997, June 1997. Masaki Kohtoku et al., “Evaluation of the rejection ratio of an MMI-based higher order mode filter using optical low coherence reflectometry”, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 14, no. 7, pp. 968-970, July 2002.Masaki Kohtoku et al., “Evaluation of the rejection ratio of an MMI-based higher order mode filter using optical low coherence reflectometry”, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 14, no. 7, pp. 968-970, July 2002.

図2に記載の3種の導波路の採用、非特許文献1に記載の曲線導波路のオフセット導入など、それぞれの導波路構造を利用し光損失を最小化するように集積半導体光素子を作製することができれば、高次モードの発生を抑制することが可能となるが、半導体上は面内の分布なども含め、少なからず作製誤差が生じるため、作製歩留まりを考えると、完全に高次モードを抑制することができないと考えられる。また、浅いリッジ構造や埋め込みヘテロ構造などの横方向の閉じ込めが弱い導波路構造によりMMI合波器等を作製した場合、合波後の導波路へ高次モードが混入しやすい。   The integrated semiconductor optical device is manufactured so as to minimize the optical loss by using the respective waveguide structures, such as the adoption of the three types of waveguides shown in FIG. 2 and the introduction of the offset of the curved waveguide described in Non-Patent Document 1. If it is possible, it will be possible to suppress the generation of higher order modes, but there will be a lot of manufacturing errors including in-plane distribution on the semiconductor. It is thought that it cannot be suppressed. In addition, when an MMI multiplexer or the like is manufactured with a waveguide structure with a weak lateral confinement, such as a shallow ridge structure or a buried heterostructure, higher-order modes are likely to be mixed into the waveguide after multiplexing.

各個別部分はなるべく高次モードが発生しないように設計するのは言うまでもないが、作製誤差があったり、さまざまな導波路構造を採用したりしたとしても、高次モードを含まず光線が蛇行しない安定した光出力を得るためには、光回路の最終段階において、なるべく短い長さで効果的に高次モードを取り除くための高次モードフィルタを設置することが必要となる。高次モードフィルタとしては、ハイメサ構造の導波路中に1入力1出力のMMIを使うことが知られている(非特許文献2)。しかしながら、1入力1出力MMIでは0.5μm程度以下の作製寸法誤差により高次モード除去性能が劣化するので、作製歩留りを確保するためには高い作製条件再現性・高い作成条件面内均一性が必要であった。   It goes without saying that each individual part should be designed so that higher order modes do not occur as much as possible. However, even if there are manufacturing errors or various waveguide structures are used, light does not meander without including higher order modes. In order to obtain a stable light output, it is necessary to install a high-order mode filter for effectively removing the high-order mode with as short a length as possible in the final stage of the optical circuit. As a high-order mode filter, it is known that a 1-input 1-output MMI is used in a high-mesa waveguide (Non-Patent Document 2). However, in the 1-input 1-output MMI, the high-order mode removal performance deteriorates due to a manufacturing dimension error of about 0.5 μm or less. Therefore, in order to secure the manufacturing yield, high manufacturing condition reproducibility and high manufacturing condition in-plane uniformity are required. It was necessary.

図3は、曲線導波路にハイメサ構造の導波路を使用し、レーザ出射口を含む各導波路に浅いリッジ構造の斜め出射導波路を使用したEA−DFBレーサ素子300を示す構成図である。曲線導波路には曲げ損失の少ないハイメサ構造の導波路を用い、出射導波路には浅いリッジ構造の導波路を使う。   FIG. 3 is a configuration diagram showing an EA-DFB racer element 300 that uses a high-mesa waveguide as a curved waveguide and uses a shallow ridge-structure oblique emission waveguide as each waveguide including a laser emission port. A high mesa waveguide with low bending loss is used for the curved waveguide, and a shallow ridge waveguide is used for the output waveguide.

図3のEA−DFBレーザアレイ素子300は、ハイメサ構造の導波路332に1入力1出力MMI333による高次モードフィルタを挿入し、曲線導波路としたハイメサ構造の導波路334に浅いリッジ構造の導波路335を接合して、浅いリッジ構造335のレーザ光出射口に斜め出射導波路を形成している。   In the EA-DFB laser array element 300 of FIG. 3, a high-order mode filter based on a 1-input 1-output MMI 333 is inserted into a high-mesa waveguide 332 to introduce a shallow ridge structure into a high-mesa waveguide 334 that is a curved waveguide. The waveguide 335 is joined to form an oblique emission waveguide at the laser beam exit of the shallow ridge structure 335.

しかしEA−DFBレーザアレイ素子300の構造においては必ずハイメサ構造の導波路334から浅いリッジ構造の導波路335へ変換が必要になるので、高次モードを十分に除去できない問題があった。   However, in the structure of the EA-DFB laser array element 300, since conversion from the high-mesa waveguide 334 to the shallow ridge-structure waveguide 335 is necessary, there is a problem that the higher-order modes cannot be sufficiently removed.

ここで、図3において、曲線導波路を含むすべての導波路を浅いリッジにより作製すると、1入力1出力MMI333において高次モードが含まれてしまう問題がある。すべての導波路を浅いリッジで作製する場合には、高次モードを除去するために、例えば出力導波路を数10mmと長くとる必要があり、半導体光素子を小型化できない。   Here, in FIG. 3, if all waveguides including the curved waveguide are formed by shallow ridges, there is a problem that a high-order mode is included in the 1-input 1-output MMI 333. When all the waveguides are manufactured with a shallow ridge, in order to remove higher-order modes, for example, the output waveguide needs to be as long as several tens of millimeters, and the semiconductor optical device cannot be reduced in size.

一方で、図3においてすべての導波路をハイメサ構造の導波路により作製すると、1入力1出力MMI333により高次モードの心配はなくなるが、一方で出射導波路を斜めにしたとしても横方向の光の閉じ込め能力が高いため端面での反射光が導波路に戻ってしまうという問題があった。   On the other hand, if all the waveguides in FIG. 3 are made of high-mesa waveguides, there is no concern about higher-order modes due to the 1-input 1-output MMI 333. There is a problem that the light reflected from the end face returns to the waveguide because of its high confinement capability.

従って、本発明は、レーザ光の半導体光素子からの出力時におけるレーザ光反射を防ぐために半導体端面における導波路に浅いリッジ構造又は埋め込みヘテロ構造の導波路を採用し、斜め出射導波路とすることを前提として、半導体光素子の長さが短いまま高次モードを除去することを目的とする。   Therefore, the present invention adopts a shallow ridge structure or buried heterostructure waveguide as the waveguide at the semiconductor end face in order to prevent laser light reflection at the time of output of the laser light from the semiconductor optical device, thereby forming an oblique emission waveguide. It is an object of the present invention to eliminate higher-order modes while the length of the semiconductor optical device is short.

本発明は、このような目的を達成するために、本発明の第1の態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された光源部と、前記半導体基板上に形成され、前記光源に接続された高次モードフィルタ部であって、前記高次モードフィルタ部は、前記半導体基板上に形成された導波路内において、前記光源からの光により発生する光の高次モードを除去する高次モードフィルタを有する、高次モードフィルタ部と、前記半導体基板上に形成され、前記高次モードフィルタの出力側に接続された斜め出射導波路とを備える集積半導体光素子であって、前記高次モードフィルタは、前記半導体基板上に形成された前記光源からの光を導波する第1の円弧状導波路と、前記第1の円弧状導波路の出力側に接続され、前記第1の円弧状導波路と反対方向の曲げ方向を有する前記半導体基板上に形成された第2の円弧状導波路とを有することを特徴とする。   In order to achieve such an object, the first aspect of the present invention provides a semiconductor substrate, a light source unit formed on the semiconductor substrate, a light source unit formed on the semiconductor substrate, and the light source A connected high-order mode filter unit, wherein the high-order mode filter unit removes a high-order mode of light generated by light from the light source in a waveguide formed on the semiconductor substrate. An integrated semiconductor optical device comprising a high-order mode filter section having a second-order mode filter, and an oblique emission waveguide formed on the semiconductor substrate and connected to the output side of the higher-order mode filter, The next mode filter is connected to the first arc-shaped waveguide that guides light from the light source formed on the semiconductor substrate, and to the output side of the first arc-shaped waveguide, and the first mode filter Opposite to arc waveguide And having a second circular waveguide formed in said semiconductor substrate having a bending direction of the direction.

また、本発明の第2の態様は、第1の態様の集積半導体光素子であって、 前記高次モードフィルタは、少なくとも1つの第3の円弧状導波路をさらに有し、前記少なくとも1つの第3の円弧状導波路は、前記第2の円弧状導波路の出力側に直列に接続され、前記第2の円弧状導波路及び前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路は、隣り合う円弧状導波路同士がそれぞれ反対方向の曲げ方向を有することを特徴とする。   The second aspect of the present invention is the integrated semiconductor optical device according to the first aspect, wherein the high-order mode filter further includes at least one third arcuate waveguide, The third arcuate waveguide is connected in series to the output side of the second arcuate waveguide, and the second arcuate waveguide and the at least one third arcuate waveguide are adjacent to each other. The arc-shaped waveguides have bending directions opposite to each other.

また、本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様の集積半導体光素子であって、前記第1の円弧状導波路と前記第2の円弧状導波路との接合部、前記第2の円弧状導波路と前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路との接合部、複数の第3の円弧状導波路のそれぞれの接合部、及び前記第2の円弧状導波路又は前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路と前記斜め出射導波路の接合部は、それぞれはオフセットを有して接続されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an integrated semiconductor optical device according to the first or second aspect, wherein a junction between the first arcuate waveguide and the second arcuate waveguide, A junction of a second arcuate waveguide and the at least one third arcuate waveguide, a junction of each of a plurality of third arcuate waveguides, and the second arcuate waveguide or The junction between at least one third arcuate waveguide and the oblique emission waveguide is connected to each other with an offset.

本発明の第4の態様は、第1から第3のいずれか1つの態様の集積半導体光素子であって、前記半導体基板は(100)InP基板であり、前記第1の円弧状導波路、前記第2の円弧状導波路、前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路、及び前記斜め出射導波路は、浅いリッジ構造または埋め込みヘテロ構造を有しており、光の導波方向の、基板において<011>方向との成す角は10度以下であることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the integrated semiconductor optical device according to any one of the first to third aspects, wherein the semiconductor substrate is a (100) InP substrate, the first arcuate waveguide, The second arc-shaped waveguide, the at least one third arc-shaped waveguide, and the oblique emission waveguide each have a shallow ridge structure or a buried heterostructure, and are arranged in the direction of light waveguide. The angle formed with the <011> direction is 10 degrees or less.

本発明の第5の態様は、第1から第4のいずれか1つの態様の集積半導体光素子であって、前記光源は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザにそれぞれ接続された変調器と、前記EA変調器のそれぞれに接続された導波路と、前記導波路すべてに接続された合波器とをさらに備え、前記光変調器は複数の外部変調器であり、前記合波器は前記変調器からの変調光を合波して前記高次モードフィルタに出射することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the integrated semiconductor optical device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the light source includes a plurality of semiconductor lasers and a modulation connected to the plurality of semiconductor lasers, respectively. , A waveguide connected to each of the EA modulators, and a multiplexer connected to all of the waveguides, wherein the optical modulator is a plurality of external modulators, Is characterized in that the modulated light from the modulator is multiplexed and output to the higher-order mode filter.

以上説明したように、本発明によれば、半導体端面における導波路に浅いリッジ構造又は埋め込みヘテロ構造の導波路と、斜め出射導波路とを採用して、集積半導体光素子の長さが短いまま高次モードを除去することができる。   As described above, according to the present invention, the waveguide of the semiconductor end face employs a shallow ridge structure or buried heterostructure waveguide and an oblique emission waveguide, and the length of the integrated semiconductor optical device remains short. Higher order modes can be eliminated.

従来の集積半導体光素子であるEA−DFBレーザアレイ素子の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the EA-DFB laser array element which is the conventional integrated semiconductor optical element. 集積半導体光素子において用いられる導波路の例を示す断面図で、(a)は浅いリッジ構造の導波路、(b)は埋め込みヘテロ構造の導波路、(c)はハイメサ構造の導波路であり、それぞれ光の導波方向の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a waveguide used in an integrated semiconductor optical device, where (a) is a shallow ridge structure waveguide, (b) is a buried heterostructure waveguide, and (c) is a high mesa waveguide. FIG. 3 is a cross-sectional view in the light guiding direction. 曲線導波路にハイメサ構造の導波路を使用し、レーザ出射口を含む各導波路に浅いリッジ構造の斜め出射導波路を使用したEA−DFBレーサ素子を示す構成図である。It is a block diagram which shows the EA-DFB racer element which uses the waveguide of a high mesa structure for a curved waveguide, and uses the diagonal emission waveguide of a shallow ridge structure for each waveguide including a laser emission port. 本発明の第1の実施形態であるEA−DFBレーザ素子を示す構成図である。It is a block diagram which shows the EA-DFB laser element which is the 1st Embodiment of this invention. 出力導波路の高次モードフィルタ部を拡大した構成図である。It is the block diagram which expanded the higher order mode filter part of the output waveguide. (a)及び(b)は、浅いリッジ構造の導波路の光の導波方向の断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of the waveguide direction of the light of the waveguide of a shallow ridge structure. 高次モードフィルタ部の各導波路の接合部を示す図で、図7(a)は直線導波路と円弧状導波路との接合部、図7(b)は2つの円弧状導波路と、斜め出射導波路との接合部を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing a junction of each waveguide of the high-order mode filter unit, FIG. 7A is a junction between a straight waveguide and an arcuate waveguide, FIG. 7B is two arcuate waveguides, It is a figure which shows a junction part with an oblique emission waveguide. 本発明の第2の実施形態であるEA−DFBレーザ素子の高次モードフィルタ部分を示す構成図である。It is a block diagram which shows the high order mode filter part of the EA-DFB laser element which is the 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第一の実施形態]
図4は、本発明の集積半導体光素子の第1の実施形態であるEA−DFBレーザアレイ素子400を示す構成図である。図4のEA−DFBレーザアレイ素子400は、半導体基板401と、半導体基板401上に形成された光源部410と、半導体基板401上に形成された導波路内において、光源部410からの光により発生する光の高次モードを除去する、高次モードフィルタ部450と、半導体基板401上に形成され、高次モードフィルタ部450に接続された斜め出射導波路454とを備える。
[First embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing an EA-DFB laser array element 400 which is the first embodiment of the integrated semiconductor optical element of the present invention. The EA-DFB laser array element 400 in FIG. 4 includes a semiconductor substrate 401, a light source unit 410 formed on the semiconductor substrate 401, and light from the light source unit 410 in a waveguide formed on the semiconductor substrate 401. A higher-order mode filter unit 450 that removes higher-order modes of generated light, and an oblique emission waveguide 454 formed on the semiconductor substrate 401 and connected to the higher-order mode filter unit 450 are provided.

光源部410は、2つのDFBレーザ411、412と、DFBレーザ411、412からの出力レーザ光をそれぞれ変調するEA変調器421、422と、EA変調器421、422からの変調されたレーザ光を一本の光導波路に合波するMMI合波器431と、EA変調器421、422とMMI合波器431の入力側との間にそれぞれ接続された接続導波路432、433とを備える。EA−DFBレーザアレイ素子400は、DFBレーザ411、412のEA変調器421、422と反対側にはフォトダイオード441、442が設けられており、DFBレーザ411、412の出力レーザ光をモニタできるようになっている。   The light source unit 410 includes two DFB lasers 411 and 412, EA modulators 421 and 422 that modulate output laser beams from the DFB lasers 411 and 412, and modulated laser beams from the EA modulators 421 and 422, respectively. An MMI multiplexer 431 that multiplexes into one optical waveguide, and connection waveguides 432 and 433 connected between the EA modulators 421 and 422 and the input side of the MMI multiplexer 431, respectively. The EA-DFB laser array element 400 is provided with photodiodes 441 and 442 on the opposite side of the EA modulators 421 and 422 of the DFB lasers 411 and 412 so that the output laser light of the DFB lasers 411 and 412 can be monitored. It has become.

高次モードフィルタ部は、光源部410のMMI合波器431の出力側に接続された高次モードフィルタを構成する出力導波路434を備えている。斜め出射導波路454は、出力導波路434に接続されている。   The high-order mode filter unit includes an output waveguide 434 constituting a high-order mode filter connected to the output side of the MMI multiplexer 431 of the light source unit 410. The oblique emission waveguide 454 is connected to the output waveguide 434.

半導体基板401は、InP基板であり、DFBレーザ411、412は、波長1.3μm付近に利得を持つGaInAsP多重量子井戸構造を活性層に持ち、回折格子を形成することで単一モード動作が可能なDFBレーザである。EA変調器421、422は、波長1.3μmより短波長側に吸収ピークを持つAlGaInAs多重量子井戸構造を吸収層とする。合波器431は、2入力1出力のMMI合波器であり、1.1μm波長のバンドギャップを有するGaInAsPをコアとする。接続導波路432、433及び出力導波路434も、1.1μm波長のバンドギャップを有するGaInAsPをコアとし、導波路構造は全て浅いリッジ構造としている。   The semiconductor substrate 401 is an InP substrate, and the DFB lasers 411 and 412 have a GaInAsP multiple quantum well structure having a gain in the vicinity of a wavelength of 1.3 μm in an active layer, and can operate in a single mode by forming a diffraction grating. DFB laser. The EA modulators 421 and 422 have an AlGaInAs multiple quantum well structure having an absorption peak on the shorter wavelength side than the wavelength of 1.3 μm as an absorption layer. The multiplexer 431 is a 2-input 1-output MMI multiplexer, and uses GaInAsP having a 1.1 μm wavelength band gap as a core. The connection waveguides 432 and 433 and the output waveguide 434 also have GaInAsP having a band gap of 1.1 μm as a core, and the waveguide structures are all shallow ridge structures.

図5は、図4の高次モードフィルタ部450と斜め出射導波路454を拡大した構成図である。出力導波路434は合波器431の出力側に接続され、合波器431側から、直線導波路451、第1の円弧状導波路452、第2の円弧状導波路453の順で配置されている。   FIG. 5 is an enlarged configuration diagram of the high-order mode filter unit 450 and the oblique emission waveguide 454 of FIG. The output waveguide 434 is connected to the output side of the multiplexer 431, and is arranged in the order of the straight waveguide 451, the first arc-shaped waveguide 452, and the second arc-shaped waveguide 453 from the multiplexer 431 side. ing.

伝搬させるレーザ光の波長と、半導体の屈折率から、適切な導波路の幅をシングルモード条件を満たすように設定すれば、直線導波路にレーザ光を伝搬させた場合であっても、いずれは高次モードがコアの脇から放射される。しかし、導波路を円弧状に形成することにより、高次モードの放射はより顕著になる。高次モードは導波路に沿って伝搬できずにコアの脇から放射されるからである。本実施形態では、導波路には波長1.3μm近辺の光を伝搬させているが、導波路幅は1.6μmとしている。   From the wavelength of the laser beam to propagate and the refractive index of the semiconductor, if the appropriate waveguide width is set to satisfy the single mode condition, even if the laser beam is propagated to the straight waveguide, Higher order modes are emitted from the side of the core. However, by forming the waveguide in an arc shape, higher-order mode radiation becomes more prominent. This is because higher order modes cannot be propagated along the waveguide and are radiated from the side of the core. In this embodiment, light having a wavelength in the vicinity of 1.3 μm is propagated through the waveguide, but the waveguide width is 1.6 μm.

本実施形態において、導波路の構造はすべて浅いリッジ構造としている。図6(a)及び(b)は、浅いリッジ構造の導波路の光の導波方向の断面図である。InP系材料を用いた半導体光素子で、浅いリッジ構造の導波路を作る場合、図6(a)のようにInPよりなる上部クラッド層601、611のみ選択的にエッチングし、GaInAsPやAlGaInAsなどからなるコア層602、612及び下部クラッド層603、613はエッチングしないウエットエッチング液を用いることにより導波路は容易に作製することができる。   In this embodiment, the waveguide structures are all shallow ridge structures. 6A and 6B are cross-sectional views in the light guiding direction of a waveguide having a shallow ridge structure. When a waveguide having a shallow ridge structure is formed by a semiconductor optical device using an InP-based material, only the upper cladding layers 601 and 611 made of InP are selectively etched as shown in FIG. 6A, and GaInAsP, AlGaInAs, or the like is used. For the core layers 602 and 612 and the lower clad layers 603 and 613, the waveguide can be easily manufactured by using a wet etching solution that is not etched.

しかしながら、ウエットエッチングは、エッチング形状が結晶面方位に大きく依存する。すなわち、(100)基板上に作製した<011>方向の導波路では、図6(a)のように、上部クラッド層601がほぼ垂直なメサ形状が得られるが、形成される上部クラッドの方向、つまり導波路の方向が<011>方向から角度がついてくると、図6(b)のように上部クラッド層611の下部が徐々に細くなる、逆メサ形状となってきてしまう。したがって、安定的に上部クラッドを作製することを考えると、導波路の方向を、<011>方向から10度程度以下に抑えることが必要である。すなわち、図5の第1の円弧状導波路452の円弧の角度θ1は10度以下とすることが必要である。   However, in wet etching, the etching shape largely depends on the crystal plane orientation. That is, in the <011> -direction waveguide fabricated on the (100) substrate, the upper cladding layer 601 has a substantially vertical mesa shape as shown in FIG. That is, when the direction of the waveguide is angled from the <011> direction, the lower part of the upper cladding layer 611 gradually becomes thin as shown in FIG. Therefore, considering the stable production of the upper clad, it is necessary to suppress the waveguide direction to about 10 degrees or less from the <011> direction. That is, the arc angle θ1 of the first arcuate waveguide 452 in FIG. 5 needs to be 10 degrees or less.

ここで、第1の円弧状導波路452の円弧の長さは、円弧状導波路452の円弧の曲率半径をR1として、π×R1×θ1/180となるため、θ1が制限されると、円弧の長さも制限されることになる。R1が大きければ円弧の長さも大きくなるが、R1が大きいほど直線に近づくため高次モードの放射が緩やかになることに加え、高次モードフィルタ部450の大きさも大きくなってしまうため、せっかくの集積による小型化のメリットが失われてしまう。   Here, the length of the arc of the first arcuate waveguide 452 is π × R1 × θ1 / 180, where the radius of curvature of the arc of the arcuate waveguide 452 is R1, and thus when θ1 is limited, The length of the arc is also limited. If R1 is large, the length of the arc increases. However, the larger R1, the closer to the straight line, the higher order mode radiation becomes gentle and the size of the higher order mode filter unit 450 also becomes larger. The merit of miniaturization by integration is lost.

そこで本実施形態では、図5に示すように、第1の円弧状導波路452の後に、第1の円弧状導波路452と反対方向の曲げ方向を有する第2の円弧状導波路453を設けることにより、円弧状導波路の円弧の長さを伸ばしている。第2の円弧状導波路453は第1の円弧状導波路452と同じ角度分の円弧とすれば、もとの直線軸に戻るため、導波路は素子端面に対して垂直に出力される。ここで、反射対策も合わせて考え、反射対策のために、さらにEA−DFBレーザアレイ素子400端面から<011>方向に対してθ3の角度で出力させる斜め出射導波路454を第2の円弧状導波路453に接続させる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a second arcuate waveguide 453 having a bending direction opposite to that of the first arcuate waveguide 452 is provided after the first arcuate waveguide 452. Thus, the length of the arc of the arcuate waveguide is increased. If the second arcuate waveguide 453 is an arc having the same angle as that of the first arcuate waveguide 452, it returns to the original linear axis, and therefore the waveguide is output perpendicular to the element end face. Here, reflection countermeasures are also considered, and for the reflection countermeasures, an oblique emission waveguide 454 that outputs from the end face of the EA-DFB laser array element 400 at an angle θ3 with respect to the <011> direction is further formed in the second arc shape. It is connected to the waveguide 453.

従って、図5の第2の円弧状導波路453の円弧の角度θ2をθ2=θ1+θ3とすれば、高次モードフィルタの機能と同時に、反射対策も行えることになる。ここで、エッチング形状の結晶面方位依存性の点から、θ3の最大角度は、θ1の最大角度と同様の制限があり、θ3も10度以下とする必要がある。従って、θ1とθ3を最大角度10度とした場合、θ2は最大角度20度となる。本実施形態では、R1および第2の円弧状導波路452の円弧の曲率半径R2を600μmとした。また、θ1、θ2、及びθ3はそれぞれ10度、17度、及び7度とした。   Therefore, if the angle θ2 of the arc of the second arcuate waveguide 453 in FIG. 5 is θ2 = θ1 + θ3, a reflection countermeasure can be performed simultaneously with the function of the high-order mode filter. Here, from the viewpoint of the crystal plane orientation dependence of the etching shape, the maximum angle of θ3 has the same restrictions as the maximum angle of θ1, and θ3 needs to be 10 degrees or less. Therefore, when θ1 and θ3 are set to a maximum angle of 10 degrees, θ2 becomes a maximum angle of 20 degrees. In this embodiment, the radius of curvature R2 of the arc of R1 and the second arcuate waveguide 452 is 600 μm. Also, θ1, θ2, and θ3 were set to 10 degrees, 17 degrees, and 7 degrees, respectively.

円弧状導波路による高次モードフィルタを用いる場合、直線導波路451から第1の円弧状導波路452への接続部や、第1の円弧状導波路452と第2の円弧状導波路453の接合部などの変曲点において、導波路接合部にオフセットを導入することにより新たな高次モードの発生を防ぎ、より高次モードフィルタ部のフィルタの効果を高めることができる。図7は、図5の高次モードフィルタ部450の各導波路の接合部を示す図であり、図7(a)は直線導波路451と円弧状導波路452との接合部、図7(b)は円弧状導波路452と、円弧状導波路453と、斜め出射導波路454との接合部を示す図である。本実施形態において、各導波路の接合部は、0.05μmのわずかなオフセットを導入している。   When a high-order mode filter using an arcuate waveguide is used, the connection part from the straight waveguide 451 to the first arcuate waveguide 452, the first arcuate waveguide 452 and the second arcuate waveguide 453 By introducing an offset to the waveguide junction at an inflection point such as a junction, it is possible to prevent the generation of a new higher-order mode and enhance the filter effect of the higher-order mode filter. FIG. 7 is a diagram showing a junction portion of each waveguide of the higher-order mode filter unit 450 in FIG. 5. FIG. 7A is a junction portion between the straight waveguide 451 and the arc-shaped waveguide 452, and FIG. FIG. 7B is a diagram illustrating a joint portion between the arc-shaped waveguide 452, the arc-shaped waveguide 453, and the oblique emission waveguide 454. In this embodiment, a slight offset of 0.05 μm is introduced at the junction of each waveguide.

本発明の集積半導体光素子を作製するための材料は、InP基板上及びGaInAsP、AlGaAsP、InGaAlAsのコアに限定することはなく、GaAs基板、GaInAs、AlGaAs、GaInNAsのコアなど、その他の光半導体デバイスを作製することのできる材料を用いることができる。また、本発明の特徴は、集積デバイスの個々の要素の配置にあるため、導波路の作製方法もウエットエッチングに限定するものではなく、マスクを用いる露光法、電子ビームを用いたEB露光などを用いてもよい。   The material for fabricating the integrated semiconductor optical device of the present invention is not limited to the InP substrate and the core of GaInAsP, AlGaAsP, InGaAlAs, but other optical semiconductor devices such as a GaAs substrate, a core of GaInAs, AlGaAs, and GaInNAs. The material which can produce can be used. Further, since the feature of the present invention is the arrangement of the individual elements of the integrated device, the method for producing the waveguide is not limited to wet etching, and an exposure method using a mask, an EB exposure using an electron beam, and the like. It may be used.

第一の実施形態では、浅いリッジ構造の導波路を用いたが、ハイメサ構造などと比べて横方向の閉じ込めの弱い埋め込みヘテロ構造などでも同様の効果を得ることができる。また、浅いリッジ構造の場合、エッチングの結晶面方位依存性の制限から角度を10度程度までしか傾けられないことを説明したが、埋め込みヘテロ構造も、埋め込み成長の形状が結晶面方位に依存する。そのため、やはり角度の制限が生じ、2段円弧によるフィルタとすることが非常に効果的である。   In the first embodiment, a waveguide having a shallow ridge structure is used, but a similar effect can be obtained even in a buried heterostructure having a lower lateral confinement than a high mesa structure. In addition, in the case of the shallow ridge structure, it has been explained that the angle can be tilted only up to about 10 degrees due to the limitation of the crystal plane orientation dependency of etching. However, the shape of the buried heterostructure also depends on the crystal plane orientation. . Therefore, the angle is still limited, and it is very effective to use a two-stage arc filter.

[第2の実施形態]
図8は、本発明の集積半導体光素子の第2の実施形態にかかるEA−DFBレーザアレイ素子の高次モードフィルタ800を示す構成図である。第一の実施形態では、第1の円弧状導波路452及び第2の円弧状導波路453とによる2段円弧によるフィルタ構造を採用しているが、図8のように、更に高次モードのフィルタリング機能を高めるために、直線導波路801と斜め出射導波路805との間に、第1の円弧状導波路802、第2の円弧状導波路803及び第3の円弧状導波路804による3段円弧によるフィルタ構造を用いてもよい。反射対策の為に斜め出力導波路805を<011>方向に対してθ4とした場合は、第一の円弧導波路802の円弧の角度θ1、第二の円弧導波路803の円弧の角度θ2、第三の円弧導波路804の円弧の角度θ3をθ1+θ3=θ2+θ4とすれば、高次モードフィルタの機能と同時に反射対策も行えることになる。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a high-order mode filter 800 of the EA-DFB laser array device according to the second embodiment of the integrated semiconductor optical device of the present invention. In the first embodiment, a filter structure with a two-stage arc composed of the first arc-shaped waveguide 452 and the second arc-shaped waveguide 453 is adopted. However, as shown in FIG. In order to enhance the filtering function, the first arcuate waveguide 802, the second arcuate waveguide 803, and the third arcuate waveguide 804 are provided between the straight waveguide 801 and the oblique exit waveguide 805. A filter structure with stepped arcs may be used. When the oblique output waveguide 805 is θ4 with respect to the <011> direction as a countermeasure against reflection, the arc angle θ1 of the first arc waveguide 802, the arc angle θ2 of the second arc waveguide 803, If the angle θ3 of the arc of the third arc waveguide 804 is θ1 + θ3 = θ2 + θ4, reflection countermeasures can be performed simultaneously with the function of the high-order mode filter.

また、3段までに限らず、用途により段数を増やすことができる。各段の円弧状導波路は、隣り合う円弧状導波路同士が反対方向の曲げ方向を有している。浅いリッジ構造の導波路を用いる場合、曲線導波路の方向を<011>方向から10度以下として段数を増やすことにより、エッチングの結晶方位依存性の制限内で、さらに、反射対策の為の出力導波路への角度要求を満足出来るようにしつつ、高次モードのフィルタリング機能をどこまでも高めることができる。   Moreover, the number of stages can be increased depending on the application, not limited to three stages. In the arc-shaped waveguides at each stage, adjacent arc-shaped waveguides have bending directions opposite to each other. When using a waveguide with a shallow ridge structure, the direction of the curved waveguide is set to 10 degrees or less from the <011> direction, and the number of steps is increased. While satisfying the angle requirement for the waveguide, the higher-order mode filtering function can be enhanced to any extent.

また、例えば、作製する集積光回路のレイアウトによって、各円弧状導波路の間に直線導波路があってもよい。   Further, for example, depending on the layout of the integrated optical circuit to be manufactured, there may be a straight waveguide between each arc-shaped waveguide.

本発明は、EA変調器を集積したEA−DFBレーザアレイ素子だけでなく、別の種類の変調器を集積した半導体レーザアレイ素子や、直接変調することのできる半導体レーザアレイ素子、変調器のみのアレイ素子などにも適用できる。   The present invention provides not only an EA-DFB laser array element integrated with an EA modulator, but also a semiconductor laser array element integrated with another type of modulator, a semiconductor laser array element capable of direct modulation, and only a modulator. It can also be applied to array elements.

100、300、400 集積半導体光素子
101、301、401 半導体基板
111〜114、311〜314、411、412 DFBレーザ
121〜124、321〜324、421、422 EA変調器
141〜144、321〜324、441、442 フォトダイオード
131、331、431 合波器
201、211、221、602、612 コア
202、203、212、222、223、601、603、611、613 クラッド
410 光源部
434 出力導波路
450、800 高次モードフィルタ部
451、801 直線導波路
452、453、802〜804 円弧状導波路
454、335、805 斜め出射導波路
332 ハイメサ構造の直線導波路
333 1入力1出力MMI
334 ハイメサ構造の曲線導波路
100, 300, 400 Integrated semiconductor optical devices 101, 301, 401 Semiconductor substrates 111-114, 311-314, 411, 412 DFB lasers 121-124, 321-324, 421, 422 EA modulators 141-144, 321-324 , 441, 442 Photodiode 131, 331, 431 Multiplexer 201, 211, 221, 602, 612 Core 202, 203, 212, 222, 223, 601, 603, 611, 613 Clad 410 Light source 434 Output waveguide 450 , 800 High-order mode filter sections 451, 801 Linear waveguides 452, 453, 802-804 Arc-shaped waveguides 454, 335, 805 Diagonal exit waveguide 332 High-mesa linear waveguide 333 1-input 1-output MMI
334 Curved waveguide with high mesa structure

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された光源部と、
前記半導体基板上に形成され、前記光源部に接続された導波路内において、前記光源からの光により発生する光の高次モードを除去する高次モードフィルタを有する、高次モードフィルタ部と、
前記半導体基板上に形成され、前記高次モードフィルタの出力側に接続された斜め出射導波路と
を備える集積半導体光素子であって、
前記高次モードフィルタは、前記半導体基板上に形成された前記光源部からの光を導波する第1の円弧状導波路と、前記第1の円弧状導波路の出力側に接続され、前記第1の円弧状導波路と反対方向の曲げ方向を有する前記半導体基板上に形成された第2の円弧状導波路とを有することを特徴とする集積半導体光素子。
A semiconductor substrate;
A light source unit formed on the semiconductor substrate;
A high-order mode filter section having a high-order mode filter for removing a high-order mode of light generated by light from the light source in a waveguide formed on the semiconductor substrate and connected to the light source section;
An integrated semiconductor optical device comprising an oblique emission waveguide formed on the semiconductor substrate and connected to the output side of the higher-order mode filter,
The high-order mode filter is connected to a first arcuate waveguide that guides light from the light source unit formed on the semiconductor substrate, and an output side of the first arcuate waveguide, An integrated semiconductor optical device comprising: a first arcuate waveguide; and a second arcuate waveguide formed on the semiconductor substrate having a bending direction opposite to the first arcuate waveguide.
前記高次モードフィルタは、少なくとも1つの第3の円弧状導波路をさらに有し、前記少なくとも1つの第3の円弧状導波路は、前記第2の円弧状導波路の出力側に直列に接続され、前記第2の円弧状導波路及び前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路は、隣り合う円弧状導波路同士がそれぞれ反対方向の曲げ方向を有することを特徴とする請求項1に記載の集積半導体光素子。   The higher-order mode filter further includes at least one third arcuate waveguide, and the at least one third arcuate waveguide is connected in series to the output side of the second arcuate waveguide. 2. The second arc-shaped waveguide and the at least one third arc-shaped waveguide are characterized in that adjacent arc-shaped waveguides have bending directions opposite to each other. Integrated semiconductor optical device. 前記第1の円弧状導波路と前記第2の円弧状導波路との接合部、前記第2の円弧状導波路と前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路との接合部、複数の第3の円弧状導波路のそれぞれの接合部、及び前記第2の円弧状導波路又は前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路と前記斜め出射導波路の接合部は、それぞれはオフセットを有して接続されることを特徴とする請求項1又は2に記載の集積半導体光素子。   A junction between the first arcuate waveguide and the second arcuate waveguide; a junction between the second arcuate waveguide and the at least one third arcuate waveguide; Each of the three arc-shaped waveguides, and each of the second arc-shaped waveguide or the junction of the at least one third arc-shaped waveguide and the oblique emission waveguide has an offset. The integrated semiconductor optical device according to claim 1, wherein the integrated semiconductor optical device is connected. 前記半導体基板は(100)InP基板であり、
前記第1の円弧状導波路、前記第2の円弧状導波路、前記少なくともひとつの第3の円弧状導波路、及び前記斜め出射導波路は、浅いリッジ構造または埋め込みヘテロ構造を有しており、光の導波方向の、基板において<011>方向との成す角は10度以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の集積半導体光素子。
The semiconductor substrate is a (100) InP substrate;
The first arc-shaped waveguide, the second arc-shaped waveguide, the at least one third arc-shaped waveguide, and the oblique emission waveguide have a shallow ridge structure or a buried heterostructure. 4. The integrated semiconductor optical device according to claim 1, wherein an angle formed between the light guiding direction and the <011> direction in the substrate is 10 degrees or less. 5.
前記光源部は、
複数の半導体レーザと、
前記複数の半導体レーザにそれぞれ接続された変調器と、
前記EA変調器のそれぞれに接続された導波路と、
前記導波路すべてに接続された合波器とをさらに備え、
前記光変調器は複数の外部変調器であり、
前記合波器は前記変調器からの変調光を合波して前記高次モードフィルタ部に出射することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の集積半導体光素子。
The light source unit is
A plurality of semiconductor lasers;
A modulator connected to each of the plurality of semiconductor lasers;
Waveguides connected to each of the EA modulators;
And a multiplexer connected to all the waveguides,
The optical modulator is a plurality of external modulators;
5. The integrated semiconductor optical device according to claim 1, wherein the multiplexer multiplexes the modulated light from the modulator and outputs the combined light to the higher-order mode filter unit. 6.
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