JP2018026479A - 発光素子アレイ、及び光伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】それぞれが、発光部と当該発光部から半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部とを有する複数の半導体積層構造体を備えた構成において、一の半導体積層構造体の発光部から他の半導体積層構造体の受光部に向かう光に対する遮光対策を施さない場合と比較して、受光部を介して流れるモニタ電流のＳ／Ｎ比をより向上させることが可能なモニタ受光素子一体型の発光素子を含む発光素子アレイ、及び光伝送装置を提供すること。【解決手段】それぞれが、発光部Ｍ１と発光部Ｍ１から半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部Ｍ２とを有する複数の半導体積層構造体１０Ａ、１０Ｂと、複数の半導体積層構造体１０Ａ、１０Ｂの間に設けられ、一の半導体積層構造体１０の発光部Ｍ１から他の半導体積層構造体１０の受光部Ｍ２に向かう光を遮る遮光部１０４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子アレイ、及び光伝送装置に関する。

特許文献１には、面発光レーザと、面発光レーザから出射されたレーザ光の一部を検出する受光素子と、を含む発光素子であって、面発光レーザは、基板の上方に形成された第１ミラーと、第１ミラーの上方に形成された活性層と、活性層の上方に形成された第２ミラーと、を有し、受光素子は、第２ミラーの上方に形成された光吸収層と、光吸収層に形成された第１の不純物含有層と、光吸収層に形成された第２の不純物含有層と、第１の不純物含有層の上方に形成された第１電極と、第２の不純物含有層の上方に形成された第２電極と、を有する、発光素子が開示されている。

特開２００６−１４０１８９号公報

本発明は、それぞれが、発光部と当該発光部から半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部とを有する複数の半導体積層構造体を備えた構成において、一の半導体積層構造体の発光部から他の半導体積層構造体の受光部に向かう光に対する遮光対策を施さない場合と比較して、受光部を介して流れるモニタ電流のＳ／Ｎ比をより向上させることが可能なモニタ受光素子一体型の発光素子を含む発光素子アレイ、及び光伝送装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発光素子アレイは、それぞれが、発光部と当該発光部から半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部とを有する複数の半導体積層構造体と、前記複数の半導体積層構造体の間に設けられ、一の半導体積層構造体の発光部から他の半導体積層構造体の受光部に向かう光を遮る遮光部と、を備えるものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記遮光部は、前記複数の半導体積層構造体を構成する半導体層と共通の半導体層で構成されているものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記複数の半導体積層構造体は前記発光部における発光作用を奏する活性領域を含み、前記遮光部の前記複数の半導体積層構造体の積層方向の高さは、前記活性領域の前記複数の半導体積層構造体の積層方向の高さ以上であるものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記遮光部の前記複数の半導体積層構造体の積層方向の高さは、前記複数の半導体積層構造体の高さの１／２以上の高さであるものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記遮光部の表面には遮光層が形成されているものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記受光部は、横方向に伝播する光を前記受光部が受光して発生した電流を電圧に変換する電流−電圧変換部を含むものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記遮光部の平面視での長さは、前記発光部の平面視での長さ、又は前記受光部の平面視での長さより長いものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記遮光部の平面視での長さは、前記発光部の平面視での長さと前記受光部の平面視での長さとを合わせた長さより長いものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記遮光部は、複数の半導体積層構造体の各々を囲んで設けられているものである。

上記の目的を達成するために、請求項１０に記載の光伝送装置は、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発光素子アレイと、複数の前記発光部を変調する変調手段と、前記変調手段により変調され複数の前記発光部から出射した出射光の各々を伝送する複数の光ファイバと、を備えるものである。

請求項１、及び請求項１０に記載の発明によれば、一の半導体積層構造体の発光部から他の半導体積層構造体の受光部に向かう光に対する遮光対策を施さない場合と比較して、受光部を介して流れるモニタ電流のＳ／Ｎ比がより向上する、という効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、遮光部を複数の半導体積層構造体を構成する半導体層とは別の材料で構成する場合と比較して、半導体積層構造体の製造と同時に遮光部が製造される、という効果を奏する。

請求項３に記載の発明によれば、遮光部の複数の半導体積層構造体の積層方向の高さを、活性領域の複数の半導体積層構造体の積層方向の高さ未満とする場合と比較して、より確実にモニタ電流のＳ／Ｎ比がより向上する、という効果を奏する。

請求項４に記載の発明によれば、遮光部の複数の半導体積層構造体の積層方向の高さを、複数の半導体積層構造体の高さの１／２未満の高さとする場合と比較して、より確実にモニタ電流のＳ／Ｎ比がより向上する、という効果を奏する。

請求項５に記載の発明によれば、遮光部の表面に遮光層が形成されていない場合と比較して、遮光部における遮光効果がより効率よく発揮される、という効果を奏する。

請求項６に記載の発明によれば、受光部が、横方向に伝播する光を受光部が受光して発生した電流を電圧に変換する電流−電圧変換部を含まない場合と比較して、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部がより容易に構成される、という効果を奏する。

請求項７に記載の発明によれば、遮光部の平面視での長さが、発光部の平面視での長さ、及び前記受光部の平面視での長さより短い場合と比較して、遮光部の遮光効果がより増大する、という効果を奏する。

請求項８に記載の発明によれば、遮光部の平面視での長さが、発光部の平面視での長さと受光部の平面視での長さとを合わせた長さより短い場合と比較して、遮光部の遮光効果がさらに増大する、という効果を奏する。

請求項９に記載の発明によれば、遮光部が、複数の半導体積層構造体の各々の一部に対向して設けられている場合と比較して、遮光部の遮光効果がより確実になる、という効果を奏する。

第１の実施の形態に係る発光素子アレイの構成の一例を示す平面図である。 第１の実施の形態に係る発光素子アレイの発光部、受光部の構成を説明する平面図、及び断面図である。 実施の形態に係る発光素子の構成の一例を示す断面図及び平面図である。 実施の形態に係る発光素子の作用を説明する図である。 第２の実施の形態に係る発光素子アレイの構成の一例を示す平面図である。 第３の実施の形態に係る発光素子アレイの構成の一例を示す平面図である。 第４の実施の形態に係る発光素子アレイの構成の一例を示す平面図である。 第５の実施の形態に係る光伝送装置の構成の一例を示す断面図である。 第６の実施の形態に係る光伝送装置の構成の一例を示す断面図である。 比較例に係る発光素子アレイの構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本実施の形態に係る発光素子アレイは、発光素子アレイを構成する各発光素子が、発光部における光出力の一部を受光するモニタフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ。以下、「モニタＰＤ」）を集積化したモニタＰＤ一体型発光素子として構成されている形態である。本実施の形態に係る発光素子アレイの用途は特に限定されないが、一例として、多チャンネル並列伝送型の光伝送装置、あるいは、画像形成装置において感光体に画像を書き込む書込装置に用いられる。本実施の形態では線状に（一次元状に）各発光素子が配列されたライン光源を例示して説明するが、二次元状に配列してもよい。

［第１の実施の形態］
図１、図２及び図１０を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイ１００について説明する。図１は、発光素子アレイ１００の平面図を示している。図２（ａ）は発光素子アレイ１００の発光部、受光部を説明する平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ’で切断した断面図である。図１０は、発光素子アレイ１００における遮光部を備えていない比較例に係る発光素子アレイ９００を示した図である。なお、本実施の形態では発光素子アレイの基本的な構成を説明するために、２つの発光素子が形成された発光素子アレイを例示して説明するが、発光素子の個数は用途等に応じて必要な数だけ形成してよい。

図１に示すように、発光素子アレイ１００は、半導体による基板１０２上にモノリシックに形成された発光素子１０Ａ及び１０Ｂを備えている。発光素子１０Ａは２つのメサＭ１Ａ及びＭ２Ａを含んで構成されている。図２（ａ）に示すように、メサＭ１Ａは発光部５０Ａを構成し、メサＭ２Ａは受光部５２Ａを構成している。受光部５２Ａは、発光部５０Ａでの光出力をモニタするモニタＰＤの機能を有している。同様に、発光素子１０Ｂは２つのメサＭ１Ｂ及びＭ２Ｂを含んで構成され、メサＭ１Ｂは発光部５０Ｂを構成し、メサＭ２Ｂは受光部５２Ｂを構成している。受光部５２Ｂは、発光部５０Ｂでの光出力をモニタするモニタＰＤの機能を有している。発光素子１０Ａ、１０Ｂ（以下、総称する場合は「発光素子１０」）の詳細については後述するが、本実施の形態に係る発光部５０Ａ、５０Ｂは、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）として構成されている。以下、発光部５０Ａ、５０Ｂ（ＶＣＳＥＬ）を総称する場合は「発光部５０」、受光部５２Ａ、５２Ｂ（モニタＰＤ）を総称する場合は「受光部５２」という。

発光素子１０Ａは、発光部５０Ａに電源を印加するためのｐ側電極パッド４２−１Ａ、ｎ側電極パッド４４−２Ａを備え、受光部５２Ａに電源を供給するためのｐ側電極パッド４２−２Ａ、ｎ側電極パッド４４−１Ａを備えている。同様に、発光素子１０Ｂは、発光部５０Ｂに電源を印加するためのｐ側電極パッド４２−１Ｂ、ｎ側電極パッド４４−２Ｂを備え、受光部５２Ｂに電源を供給するためのｐ側電極パッド４２−２Ｂ、ｎ側電極パッド４４−１Ｂを備えている。図１に示すように、発光素子アレイ１００はさらに遮光部１０４（遮光壁）を備えている。遮光部１０４は、一例として発光素子１０を構成している半導体層をエッチングして形成されている。すなわち、遮光部１０４は、発光素子１０を構成している半導体層と共通の半導体層で構成されている。

図１０を参照して、遮光部１０４の作用について説明する。後述するように、発光部５０Ａを構成するメサＭ１Ａ、あるいは発光部５０Ｂを構成するメサＭ１Ｂには、ＶＣＳＥＬとしてレーザ発振する場合の活性層である活性領域２４（図３、４参照。図２（ｂ）では、活性領域２４Ａ、２４Ｂとして示している。以下、総称する場合は「活性領域２４」）が含まれている。この活性領域２４を含むメサＭ１Ａ、あるいはメサＭ１Ｂの側面は通常絶縁膜で覆われているが、この絶縁膜は、通常、透光性の材料で構成されており、遮光機能を有するものではない。そのため、発光部５０Ａの活性領域２４Ａからは漏れ光ＬＡが、発光部５０Ｂの活性領域２４Ｂからは漏れ光ＬＢが周囲に向けて発生する。

図１０に示すように、漏れ光ＬＡは主として受光部５２Ｂに対するノイズ源となり、漏れ光ＬＢは主として受光部５２Ａに対するノイズ源となる。すなわち、受光部５２Ａを構成するメサＭ２Ａの側面又は受光面（上面）から漏れ光ＬＢが侵入したり、あるいは受光部５２Ｂを構成するメサＭ２Ｂの側面又は受光面（上面）から漏れ光ＬＡが侵入すると、受光部５２Ａあるいは５２Ｂの受光電流のＳ／Ｎ比が劣化し、正確なモニタが困難となる。

そのため発光素子アレイ１００では、上記の漏れ光ＬＡあるいはＬＢを遮光する（ブロックする）遮光部１０４を設けている。遮光部１０４は、その機能を勘案し、受光部５２（モニタＰＤ）の外周の少なくとも一部に対向して形成される。また、遮光部１０４の高さは、少なくとも発光部５０（ＶＣＳＥＬ）の活性領域２４より高く形成される。この遮光部１０４における活性領域は、漏れ光に対する高効率な光吸収層として機能する。本実施の形態に係る発光素子アレイ１００では、図２（ｂ）に示すように、遮光部１０４の高さＨを発光素子１０と略同じ高さとしている。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る発光素子１０の構成の一例について説明する。本実施の形態では、本発明に係る発光素子をＶＣＳＥＬに適用した形態を例示して説明する。図３（ａ）は本実施の形態に係る発光素子１０の断面図であり、図３（ｂ）は発光素子１０の平面図である。図３（ａ）に示す断面図は、図３（ｂ）に示す平面図においてＢ−Ｂ’で切断した断面図である。

図３（ａ）に示すように、発光素子１０は、半絶縁性のＧａＡｓ（ガリウムヒ素）の基板１２上に形成されたｎ型ＧａＡｓのコンタクト層１４、下部ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）１６、活性領域２４、酸化狭窄層３２、及び上部ＤＢＲ２６を含んで構成されている。

図３（ｂ）に示すように、発光素子１０は２つのメサ（柱状構造）、すなわち各々略矩形形状のメサＭ１及びメサＭ２を備え、メサＭ１とメサＭ２とが接続される部分に結合部４０を有している。本実施の形態に係る結合部４０は、メサＭ１とメサＭ２とが接続されることによって形成された半導体層のくびれ部分に設けられている。メサＭ１及びメサＭ２の各々は、コンタクト層１４上に共通に形成された下部ＤＢＲ１６、活性領域２４、酸化狭窄層３２、上部ＤＢＲ２６を含んでいる。

また、メサＭ１とメサＭ２との間、すなわち結合部４０には、上部ＤＢＲ２６内に形成された電流阻止領域６０が配置されている。本実施の形態に係る電流阻止領域６０は、メサＭ１、Ｍ２の上面から酸化狭窄層３２にかけて（すなわち、活性領域２４に至らない深さまで）、一例としてＨ＋（プロトン）イオンを注入して形成された高抵抗領域であり、メサＭ１とメサＭ２とを電気的に分離する領域である。上記のように、本実施の形態に係る発光素子１０では、メサＭ１が発光部５０（ＶＣＳＥＬ）を構成し、メサＭ２が発光部における光出力を受光する受光部５２（モニタＰＤ）を構成している。以下では、メサＭ１とメサＭ２とから構成される全体の構造を「メサＭ」という。

なお、電流阻止領域６０は、発光部と受光部との間の少なくとも一部を電気的に分離することにより光出力の検出精度を向上させる（Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）比を改善する）ためのものであり、必須のものではない。つまり、検出精度の許容度によっては電流阻止領域６０を用いなくともよい。

図３（ａ）に示すように、メサＭを含む半導体層の周囲は無機絶縁膜としての層間絶縁膜３４が着膜されている。該層間絶縁膜３４はメサＭの側面から基板１２の表面まで延伸され、ｐ側電極パッド４２−１、ｎ側電極パッド４４−１の下部に配置されている。本実施の形態に係る層間絶縁膜３４は、一例として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で形成されている。なお、層間絶縁膜３４の材料はシリコン窒化膜に限らず、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、あるいはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等であてもよい。

図３（ａ）に示すように、層間絶縁膜３４の開口部を介してｐ側電極配線３６が設けられている。上部ＤＢＲ２６の最上層には、ｐ側電極配線３６との接続のためのコンタクト層（図示省略）が設けられており、該コンタクト層を介してｐ側電極配線３６の一端側が上部ＤＢＲ２６に接続され、上部ＤＢＲ２６との間でオーミック性接触を形成している。
ｐ側電極配線３６の他端側はメサＭの側面から基板１２の表面まで延伸され、ｐ側電極パッド４２−１を構成している。ｐ側電極配線３６は、例えば、Ｔｉ（チタン）／Ａｕ（金）の積層膜を着膜して形成される。なお、以下ではｐ側電極パッド４２−１及びｐ側電極パッド４２−２（図３（ｂ）参照）を総称する場合は、「ｐ側電極パッド４２」という。
発光素子１０では、ｐ側電極がアノード電極を構成している。

同様に、層間絶縁膜３４の開口部を介してｎ側電極配線３０が設けられている。ｎ側電極配線３０の一端側はコンタクト層１４に接続され、コンタクト層１４との間でオーミック性接触を形成している。一方、ｎ側電極配線３０の他端側は基板１２の表面まで延伸され、図３（ａ）に示すように、ｎ側電極パッド４４−１を形成している。ｎ側電極配線３０は、例えば、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を着膜して形成される。なお、以下では、ｎ側電極パッド４４−１及びｎ側電極パッド４４−２（図３（ｂ）参照）を総称する場合は、「ｎ側電極パッド４４」という。発光素子１０では、ｎ側電極がカソード電極を構成している。

上記のように、本実施の形態に係る基板１２には、一例として半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いている。半絶縁性のＧａＡｓ基板とは、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ基板である。半絶縁性のＧａＡｓ基板は抵抗率が非常に高く、そのシート抵抗値は数ＭΩ程度の値を示す。

基板１２上に形成されたコンタクト層１４は、一例としてＳｉがドープされたＧａＡｓ層によって形成されている。コンタクト層１４の一端はｎ型の下部ＤＢＲ１６に接続され、他端はｎ側電極配線３０に接続されている。すなわち、コンタクト層１４は、下部ＤＢＲ１６とｎ側電極配線３０との間に介在し、メサＭで構成される半導体層に一定の電位を付与する機能を有する。なお、コンタクト層１４は、サーマルクリーニング後、基板表面の結晶性を良好にするために設けられるバッファ層を兼ねてもよい。

コンタクト層１４上に形成されたｎ型の下部ＤＢＲ１６は、発光素子１０の発振波長をλ、媒質（半導体層）の屈折率をｎとした場合に、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、下部ＤＢＲ１６は、Ａｌ_０．９０Ｇａ_０．１Ａｓによるｎ型の低屈折率層と、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓによるｎ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。なお、本実施の形態に係る発光素子１０では、発振波長λを、一例として８５０ｎｍとしている。

本実施の形態に係る活性領域２４は、例えば、下部スペーサ層、量子井戸活性層、及び上部スペーサ層を含んで構成されてもよい（図示省略）。本実施の形態に係る量子井戸活性層は、例えば、４層のＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる障壁層と、その間に設けられた３層のＧａＡｓからなる量子井戸層と、で構成されてもよい。なお、下部スペーサ層、上部スペーサ層は、各々量子井戸活性層と下部ＤＢＲ１６との間、量子井戸活性層と上部ＤＢＲ２６との間に配置されることにより、共振器の長さを調整する機能とともに、キャリアを閉じ込めるためのクラッド層としての機能も有している。発光素子１０では、メサＭ１がＶＣＳＥＬを構成しているので、メサＭ１における活性領域２４が発光層を構成する一方、メサＭ２はモニタＰＤを構成しているので、メサＭ２における活性領域２４は実質的に光吸収層として機能する。

活性領域２４上に設けられたｐ型の酸化狭窄層３２は電流狭窄層であり、非酸化領域３２ａ及び酸化領域３２ｂを含んで構成されている。ｐ側電極パッド４２−１からｎ側電極パッド４４−２に向かって流れる電流は、非酸化領域３２ａによって絞られる。図３（ｂ）に示す境界１８は、非酸化領域３２ａと酸化領域３２ｂとの境界を表わしている。図３（ｂ）に示すように、境界１８で区画された本実施の形態に係る非酸化領域３２ａは、結合部４０でくびれた形状をなしている。

酸化狭窄層３２上に形成された上部ＤＢＲ２６は、膜厚がそれぞれ０．２５λ／ｎとされかつ屈折率の互いに異なる２つの半導体層を交互に繰り返し積層して構成される多層膜反射鏡である。具体的には、上部ＤＢＲ２６は、Ａｌ_０．９０Ｇａ_０．１Ａｓによるｐ型の低屈折率層と、Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５Ａｓによるｐ型の高屈折率層と、を交互に繰り返し積層することにより構成されている。

上部ＤＢＲ２６上には、光の出射面を保護する出射面保護層３８が設けられている。出射面保護層３８は、一例としてシリコン窒化膜を着膜して形成される。

ところで、上記のような発光素子（ＶＣＳＥＬ）は、基板に垂直な方向にレーザ出力を取り出せ、さらに２次元集積によるアレイ化が容易であることなどから、電子写真システムの書き込み用光源や光通信用光源として利用されている。

ＶＣＳＥＬは、半導体基板（基板１２）上に設けられた一対の分布ブラッグ反射器（下部ＤＢＲ１６及び上部ＤＢＲ２６）、一対の分布ブラッグ反射器の間に設けられた活性領域（活性層、下部スペーサ層、及び上部スペーサ層を含む活性領域２４）を備えて構成されている。そして、分布ブラッグ反射器の両側に設けられた電極（ｐ側電極配線３６及びｎ側電極配線３０）により活性層へ電流を注入し、基板面に対して垂直にレーザ発振を生じさせ、素子の上部（出射面保護層３８の面側）から発振した光を出射させる構成となっている。

一方、ＶＣＳＥＬに限らず半導体レーザにおいては、温度変動や、電源変動等に伴って光出力が変動しないように安定化させることが求められる場合があり、その安定化の一方式としてＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式がある。ＡＰＣ方式とは、半導体レーザの光出力をモニタＰＤ等でモニタ電流として検出し、検出されたモニタ電流を基準値と比較して差分値を求め、この差分値を用いて半導体レーザの駆動電流を変え半導体レーザの光出力を負帰還制御する方式である。

半導体レーザとモニタＰＤとは、構成する半導体材料が異なる等の理由から、モノリシックに集積化することが困難である場合が多い。この場合は、半導体レーザの外部にモニタＰＤを設けることになる。従って、半導体レーザとモニタＰＤとをモノリシックに一体化できれば部品点数の削減につながり、またノイズ等の影響も受けにくくなり安定動作の上からも好ましい。

モニタＰＤをモノリシックに集積化した従来技術に係るＶＣＳＥＬとしては、光出射面にモニタＰＤを形成し、光出射面から出射される光出力をモニタするＶＣＳＥＬが知られている。この従来技術に係るＶＣＳＥＬのモニタＰＤは、誘電体ＤＢＲ上にＳｉ（シリコン）で形成されている。

しかしながら、上記従来技術に係るＶＣＳＥＬでは、光の出射面に本体とは異なる材料でモニタＰＤを形成しなければならず、構造、あるいは製造工程が複雑になる。また、信号伝送に寄与することなくモニタＰＤで吸収されるＶＣＳＥＬからの出射光が存在するため、ＶＣＳＥＬの発光効率が低下してしまう。

そこで本実施の形態に係る発光素子では、同一基板上にＶＣＳＥＬとモニタＰＤを形成し、このＶＣＳＥＬとモニタＰＤとを、ＶＣＳＥＬあるいはモニタＰＤとおなじ半導体層を介して基板に平行な方向（すなわち発光部での発振方向と交差する方向、以下、「横方向」という場合がある）に結合させるという構成を採用している。つまり、本実施の形態に係る発光素子１０のモニタＰＤは、ＶＣＳＥＬから横方向に伝播する漏れ光（伝播光）を受光している。このような構造を採用することで、単純な構造でありながらＶＣＳＥＬの発光効率の低下を抑制し、効率のよいＡＰＣ制御が実現される。

さらに、上記従来技術に係るＶＣＳＥＬでは、モニタＰＤに対する外来光に対し何ら対策を施していないため、アレイ化した場合、主として隣接するＶＣＳＥＬの出力光が外来光としてモニタＰＤに進入し、モニタＰＤに対するノイズとなる可能性がある。モニタＰＤにノイズが進入するとモニタ電流のＳ／Ｎ比が劣化し、しいてはＡＰＣ制御が不安定になる可能性がある。本実施の形態に係る発光素子でもこの点に配慮する必要がある。

より詳細には、上記構成の本実施の形態に係る発光素子（ＶＣＳＥＬ）では、モニタＰＤの側面、あるいは上面（受光面）からモニタＰＤの半導体層（特に、活性領域）に侵入する光は、ＶＣＳＥＬの光出力をモニタする場合において、あるいはＡＰＣ制御を行う場合において大きなノイズ源となる。つまり、モニタＰＤにおけるモニタ電流のＳ／Ｎ比の劣化をもたらす。光出力のモニタにおいて、あるいはＡＰＣ制御においてＳ／Ｎ比を向上させるためには、ＶＣＳＥＬ側から横方向へ伝播する漏れ光以外の光をモニタＰＤに受光させないようにすることが肝要である。

そこで、本実施の形態に係る発光素子アレイではさらに、モニタＰＤと隣接するＶＣＳＥＬとの間に遮光部を設けた。このことにより、隣接する発光素子との間で遮光対策を施さない場合と比較して、モニタ電流のＳ／Ｎ比がより向上したモニタ受光素子一体型の発光素子アレイが実現される。

本実施の形態に係る発光素子１０の構成について、より詳細に説明する。ＶＣＳＥＬでは、多くの場合、低閾値電流化、横モードの制御性等の観点から組成にＡｌを含む半導体層を酸化して形成される酸化狭窄層（酸化狭窄層３２）を備えており、このＡｌを含む半導体層を酸化するために、素子はメサ形状にエッチング加工され、酸化処理が施される。
その後、エッチング加工により露出したメサ形状の側面やエッチングされた半導体表面は、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの絶縁材料によって覆われるのが一般的である。

発光素子１０では、メサＭに対する酸化処理により、非酸化領域３２ａと酸化領域３２ｂが形成される。図３（ｂ）に示す境界１８は、非酸化領域３２ａと酸化領域３２ｂとの境界を示している。つまり、境界１８で区画された非酸化領域３２ａがメサＭ１からメサＭ２にかけて形成されている。

酸化領域３２ｂは酸化されて電気抵抗が高くなるので非導電領域として機能し、ｐ側電極パッド４２−１から注入された電流は非酸化領域３２ａに閉じ込められる。また、半導体は酸化されると一般に屈折率が低下するので、非酸化領域３２ａの屈折率は酸化領域３２ｂの屈折率よりも大きくなる。そのため、発光部で発光した光は、低屈折率の酸化領域３２ｂによって囲まれた非酸化領域３２ａに閉じ込められる。つまり、酸化狭窄層によって非酸化領域３２ａ内に光と電流が閉じ込められる。

発光素子１０では、非酸化領域３２ａが、メサＭ１で構成された発光部５０からメサＭ２で構成された受光部５２にかけて形成されているため、発光部５０で発生したレーザ発振光の一部が、横方向（基板１２に対して平行方向）に伝播し、受光部５２（モニタＰＤ）に到達して電流に変換される（モニタ電流）。ＡＰＣ制御を電圧信号により行う場合は、受光部５２の後段に電流−電圧変換部が設けられる場合もある。

このように、本実施の形態に係る発光素子１０では、メサＭ１による発光部とメサＭ２による受光部とが光学的に結合されることにより結合共振器が構成され、発光部から染み出した光が結合部４０を伝播し、受光部に接続された検出部でモニタ電流として検出される。つまり、本実施の形態に係る発光素子１０によれば、小型で簡易なデバイス構造で、高効率なモニタＰＤ一体型が実現される。

図３を参照して、本実施の形態に係る結合共振器についてより詳細に説明する。上述したように、発光素子１０ではメサＭ１によって発光部５０（ＶＣＳＥＬ）が形成され、メサＭ２によって受光部５２（モニタＰＤ）が形成されている。発光部５０では、ｐ側電極パッド４２−１にＶＣＳＥＬ用電源(図示省略）の正極を接続し、ｎ側電極パッド４４−２に負極を接続する（順バイアス）。そして、ｐ側電極パッド４２−１とｎ側電極パッド４４−２との間に駆動電流を流すことによって、図３（ａ）に示すように、下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６とで形成された共振器で発振光Ｌｖが発生する。発振光Ｌｖの一部は、出射面保護層３８から出射光Ｌｏとして出射される。

図３（ａ）に示すように、発振光Ｌｖの一部は伝播光Ｌｍ（モニタ光、漏れ光）として横方向に伝播する。この伝播光Ｌｍは、下部ＤＢＲ１６と上部ＤＢＲ２６とで形成された共振器を全反射しつつ発光部５０から受光部５２へと伝播する。そのため、伝播光Ｌｍは群速度が低下し、いわゆるスローライトとなっている。一方、受光部５２では、ｎ側電極パッド４４−１にモニタＰＤ用電源（図示省略）の正極を接続し、ｐ側電極パッド４２−２に負極を接続する（逆バイアス）。

そして、ｎ側電極パッド４４−１とｐ側電極パッド４２−２との間に伝播光Ｌｍによる受光電流を流すことによって、発光部５０における光出力をモニタする。この際、受光部５２の光吸収層は、発光部を構成する活性領域２４と兼用となっている。そのため、受光部５２を構成する光吸収層としては必ずしも十分な膜厚とはなっていない。しかしながら、本実施の形態に係るモニタ光は上記のようにスローライトなので、薄い光吸収層でもキャリアが発生しやすく十分な光電流（フォトカレント）が得られる。

次に、本実施の形態に係る結合部４０の作用について、より詳細に説明する。図３（ｂ）に示すように、結合部４０では非酸化領域３２ａ及び酸化領域３２ｂがくびれた形状となっている。そのため、非酸化領域３２ａの幅が、図３（ｂ）に示す発光部５０から受光部５２にかけて、「広い」→「狭い」→「広い」となっている。

一方、酸化領域３２ｂの面積の非酸化領域３２ａの面積に対する割合でみると、「小さい」→「大きい」→「小さい」となっている。ここで、上記のように、非酸化領域３２ａの屈折率は酸化領域３２ｂの屈折率より大きい。周知のように、光導波路において周囲に屈折率の小さい物質の割合が多くなると光導波路を伝播する光が感ずる屈折率（等価屈折率、又は実効屈折率）が低下する。そのため、結合部４０における非酸化領域３２ａの等価屈折率は、両側の発光部５０及び受光部５２の非酸化領域３２ａの等価屈折率よりも低くなっている。すなわち、非酸化領域３２ａの等価屈折率が、発光部５０から受光部５２にかけて、「高い」→「低い」→「高い」となっている。なお、本実施の形態で用いられる等価屈折率とは、基板に対して垂直方向に積層している、屈折率の異なる半導体層の実効的な屈折率（多層半導体層の屈折率を単層の屈折率とみなす）を、等価屈折率法によって求められたものをさす。

発光素子１０では、上述した構成の等価屈折率分布を有することによって、発光部５０（ＶＣＳＥＬ）で発光した光が効率よく非酸化領域３２ａに閉じ込められるとともに、発光部５０から光（スローライト）が染み出し受光部５２で受光される。なお、発光部５０から受光部５２にかけての非酸化領域３２ａの等価屈折率が「高い」→「高い」→「高い」、すなわちほぼ一様となっている場合には、発光部５０における光の閉じ込めが困難である。一方、発光部５０から受光部５２にかけての、非酸化領域３２ａの等価屈折率が、「高い」→「低い」→「低い」となっている場合には発光部５０における光の閉じ込めは可能であるが、染み出す光が少なくなり、例えばモニタ電流の検出が困難となり、またＳ／Ｎ比も悪くなる。

なお、本実施の形態では、結合部４０における非酸化領域３２ａの幅を狭くすることにより、等価屈折率を「高い」→「低い」→「高い」とする形態を例示して説明たが、これに限られない。例えば、結合部４０の位置（発光部５０と受光部５２との間）に溝を設けて、等価屈折率を「高い」→「低い」→「高い」とする形態としてもよい。また、幅を狭くする構成と溝を設ける構成とを組み合わせてもよい。なお、この場合、該溝には周囲の半導体層よりも屈折率の低い物質（一例として空気）を充填すればよい。

次に図４を参照して、発光素子１０の駆動について説明する。図４（ａ）は本実施の形態に係る発光素子１０に流れる電流を示した図であり、同図では電流の流れが直感的に理解できるように、電極を模式化して描いている。すなわち、図４（ａ）に示すように発光部５０にはｐ側電極パッド４２−１とｎ側電極パッド４４−２とが接続され、受光部５２には、ｎ側電極パッド４４−１とｐ側電極パッド４２−２とが接続されている。図４（ｂ）は比較のために示す従来技術に係る一般的な発光素子（ＶＣＳＥＬ）８００に流れる電流を示した図である。

図４（ｂ）に示すように従来技術に係る発光素子８００は、ＧａＡｓの基板８０２上に形成された下部ＤＢＲ８０４、活性領域８０６、上部ＤＢＲ８０８、及びｐ側電極配線８１０を含んで構成されている。また、発光素子１０におけるｎ側電極パッド４４の代わりに裏面電極８１２を有している。このような構成を有する発光素子８００のｐ側電極配線８１０と裏面電極８１２との間に駆動電流Ｉｖを流すと、発振光Ｌｖが発生し、その一部が出射光Ｌｏとして外部へ出射される。発光素子８００では、この出射光Ｌｏの一部をモニタＰＤでモニタすることが一般的であり、出射光Ｌｏの一部に何らかの形で損失が発生することが避けられない。

これに対し本実施の形態に係る発光素子１０では、ｐ側電極パッド４２−１に発光部５０用の電源の正極を接続し、ｎ側電極パッド４４−２に負極を接続して駆動電流Ｉｖを流すと下部ＤＢＲ１６及び上部ＤＢＲ２６によって構成される共振器によって発振光Ｌｖが発生し、発振光Ｌｖの一部が出射光Ｌｏとして外部に出力される。一方、ｎ側電極パッド４４−１に受光部５２用の電源の正極を接続し、ｐ側電極パッド４２−２に負極を接続すると伝播光Ｌｍがモニタ電流Ｉｍに変換される。このモニタ電流Ｉｍを電流−電圧変換により電圧に変換してＡＰＣ制御における帰還信号とする。つまり、本実施の形態に係る発光素子１０における光出力のモニタでは、伝播光Ｌｍの光量が発光部５０（ＶＣＳＥＬ）からの出射光Ｌｏの光量に比例するという特性を用いている。

ここで、発光素子１０では上記のように、発振光Ｌｖの一部である伝播光Ｌｍを直接モニタすることによって発光部５０からの出射光Ｌｏが効率的にモニタされるが、複数の発光素子１０を並べて配置した発光素子アレイでは、受光部５２に対する外乱光の影響を抑制することが望ましい。すなわち、受光部における光出力モニタあるいはＡＰＣ制御おいてノイズ源となる、受光部５２のメサＭ２の側面あるいは上面から侵入する外乱光の影響を抑制する手段を設けることが好ましい。

そこで、本実施の形態に係る発光素子アレイ１００では、上述したように、図１に示す遮光部１０４を設けている。遮光部１０４は、受光部５２（モニタＰＤ）の外周の少なくとも一部に対向して形成され、遮光部１０４の高さＨ（図２（ｂ）参照）は少なくとも発光部５０（ＶＣＳＥＬ）の活性領域２４より高く形成されることが好ましい。また、遮光部１０４の高さＨは、必ずしも発光部５０（ＶＣＳＥＬ）の活性領域２４より高く形成される必要はなく、一例として、メサＭの高さの１／２以上であってもよい。遮光部１０４の高さＨをメサＭの高さの１／２以上とすれば、高さＨがメサＭの高さの１／２未満の構成と比較して、より遮光効果が奏される。また、遮光部１０４の平面視での長さは、例えば発光部５０長さ、又は受光部５２の長さよりも長くするとよい。発光部５０長さと受光部５２の長さとを合わせた長さより長くすれば、本実施の形態に係る遮光効果がさらに顕著に奏される。なお、本実施の形態における遮光部１０４の平面視での「長さ」とは、平面視での遮光部１０４の長手方向の長さをいう。また、発光部５０の「長さ」および受光部５２の「長さ」とは、遮光部１０４の長手方向に沿った方向の長さをいう。

［第２の実施の形態］
図５を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイ２００について説明する。発光素子アレイ２００は、ＧａＡｓの基板２０２上に複数の発光素子１０が形成されている。図５では発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの４個の発光素子１０を配列させた形態を例示しているが、発光素子１０の個数は４個に限られず用途等に応じて必要な個数としてよい。なお、図５では煩雑さを避けるため、電極パッドの符号について発光素子１０Ａのｐ側電極パッド４２−１Ａ及びｎ側電極パッド４４−１Ａ、発光素子１０Ｄのｐ側電極パッド４２−２Ｄ及びｎ側電極パッド４４−２Ｄのみ示し、他の電極パッドの符号を省略している。

図５に示すように、発光素子アレイ２００は、発光素子１０の配列方向と交差する方向に発光部５０、受光部５２を配置させた４個の発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを備えている。発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの各々は、ＧａＡｓの基板２０２上にモノリシックに形成されている。そして、発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの周囲には、発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの各々を取り囲み連続する枠状に配置された遮光用ポスト２０４（遮光壁）が形成されている。

本実施の形態に係る遮光用ポスト２０４は、一例として発光素子１０と共通の半導体層をエッチングし、基板２０２と一体に形成されている。また、遮光用ポスト２０４の高さは、一例として発光素子１０のメサＭと略同じ高さとされている。

以上のように構成された発光素子アレイ２００は、実装基板２０６上に搭載されている。本実施の形態に係る発光素子アレイ２００では、各発光素子１０の周囲に、各発光素子１０を取り囲むとともに連続する枠状の遮光用ポスト２０４を配置したので、発光素子１０の発光部５０からの漏れ光が他の発光素子１０の受光部５２に侵入することが抑制され、モニタＰＤにおけるモニタ電流のＳ／Ｎ比が向上する。

［第３の実施の形態］
図６を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイ３００について説明する。発光素子アレイ３００は、ＧａＡｓの基板３０２上に複数の発光素子１０が形成されている。図６では発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの４個の発光素子１０を配列させた形態を例示しているが、発光素子１０の個数は４個に限られず用途等に応じて必要な個数としてよい。なお、図６では煩雑さを避けるため、電極パッドの符号について発光素子１０Ａのｐ側電極パッド４２−１Ａ及びｎ側電極パッド４４−１Ａ、発光素子１０Ｄのｐ側電極パッド４２−２Ｄ及びｎ側電極パッド４４−２Ｄのみ示し、他の電極パッドの符号を省略している。

図６に示すように、発光素子アレイ３００は、発光素子１０の配列方向と交差する方向に発光部５０、受光部５２を配置させた４個の発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを備えている。発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの各々は、ＧａＡｓの基板３０２上にモノリシックに形成されている。そして、発光素子１０Ａと発光素子１０Ｂとの間に遮光用ポスト３０４−１が、発光素子１０Ｂと発光素子１０Ｃとの間に遮光用ポスト３０４−２が、発光素子１０Ｃと発光素子１０Ｄとの間に遮光用ポスト３０４−３が、各々形成されている。以下、遮光用ポスト３０４−１、３０４−２、３０４−３を総称する場合には、「遮光用ポスト３０４」という。

本実施の形態に係る遮光用ポスト３０４は、一例として発光素子１０と共通の半導体層をエッチングし、基板３０２と一体に形成されている。また、遮光用ポスト３０４の高さは、一例として発光素子１０のメサＭと略同じ高さとされている。

以上のように構成された発光素子アレイ３００は、実装基板３０６上に搭載されている。本実施の形態に係る発光素子アレイ３００では、各発光素子１０の間に、各発光素子１０を空間的に分離する遮光用ポスト３０４を配置したので、発光素子１０の発光部５０からの漏れ光が他の発光素子１０の受光部５２に侵入することが抑制され、モニタＰＤにおけるモニタ電流のＳ／Ｎ比が向上する。

本実施の形態に係る遮光用ポスト３０４は、上記実施の形態に係る遮光用ポスト２０４と比較して形状が簡素なので、発光素子アレイの製造がより簡易化される。

［第４の実施の形態］
図７を参照して、本実施の形態に係る発光素子アレイ４００について説明する。発光素子アレイ４００は、各々ＧａＡｓの基板上に形成された単体の発光素子１０を、複数個実装基板上にアレイ状に配置して構成されている。図７では発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの４個の発光素子１０を配列させた形態を例示しているが、発光素子１０の個数は４個に限られず用途等に応じて必要な個数としてよい。なお、図７では煩雑さを避けるため、電極パッドの符号について発光素子１０Ａのｐ側電極パッド４２−１Ａ及びｎ側電極パッド４４−１Ａ、発光素子１０Ｄのｐ側電極パッド４２−２Ｄ及びｎ側電極パッド４４−２Ｄのみ示し、他の電極パッドの符号を省略している。

図７に示すように、発光素子アレイ４００は、発光素子１０の配列方向と交差する方向に発光部５０、受光部５２を配置させた４個の発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを備えている。上記のように、発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは各々、ＧａＡｓの基板４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ上に単体で形成されている。そして、発光素子１０Ａは基板４０２Ａ上に形成された遮光用ポスト４０４−１を備え、発光素子１０Ｂは基板４０２Ｂ上に形成された遮光用ポスト４０４−２を備え、発光素子１０Ｃは基板４０２Ｃ上に形成された遮光用ポスト４０４−３を備え、発光素子１０Ｄは基板４０２Ｄ上に形成された遮光用ポスト４０４−４を備えている。以下、遮光用ポスト４０４−１、４０４−２、４０４−３、４０４−４を総称する場合には、「遮光用ポスト４０４」という。また、基板４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄを総称する場合は、「基板４０２」という。

本実施の形態に係る遮光用ポスト４０４は、一例として発光素子１０と共通の半導体層をエッチングし、基板４０２と一体に形成されている。また、遮光用ポスト４０４の高さは、一例として発光素子１０のメサＭと略同じ高さとされている。

以上のように構成された発光素子アレイ４００は、実装基板４０６上に搭載されている。本実施の形態に係る発光素子アレイ４００では、各発光素子１０が各発光素子１０自身を取り囲む遮光用ポスト４０４を備えているの、発光素子１０の発光部５０からの漏れ光が他の発光素子１０の受光部５２に侵入することが抑制され、モニタＰＤにおけるモニタ電流のＳ／Ｎ比が向上する。

本実施の形態に係る発光素子アレイ４００は、遮光用ポスト４０４を備えた個別の発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄによって構成されているので、上記各実施の形態に係る発光素子アレイ２００、３００と比較して、発光素子１０の配置の自由度が増す。

［第５の実施の形態］
図８を参照して、本実施の形態に係る光伝送装置５００について説明する。図８は、本実施の形態に係る光伝送装置５００の構成の一例を示す断面図である。光伝送装置５００は、モノリシック型の発光素子アレイ５５０を用いた光伝送装置であり、４チャンネルの光並列伝送装置である。すなわち、光伝送装置５００は、ＧａＡｓの基板５０２上にモノリシックに形成された４個の発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを含む発光素子アレイ５５０、ステム５１４、キャップ５１０、筐体５１２を含むパッケージ、フェルール５１６、光ファイバ５１８Ａ、５１８Ｂ、５１８Ｃ、及び５１８Ｄ（以下、総称する場合は「光ファイバ５１８」）を含む光結合部を備えている。

本実施の形態に係る発光素子アレイ５５０は、図８に示すように、発光素子１０Ａと発光素子１０Ｂとの間に遮光用ポスト５０４−１を備え、発光素子１０Ｂと発光素子１０Ｃとの間に遮光用ポスト５０４−２を備え、発光素子１０Ｃと発光素子１０Ｄとの間に遮光用ポスト５０４−３（以下、総称する場合は「遮光用ポスト５０４」）を備えている。発光素子アレイ５５０のより具体的な構成としては、例えば上述した発光素子アレイ３００と同様の形態としてもよい。遮光用ポスト５０４−１、５０４−２、及び５０４−３の各々は、一例として発光素子１０を形成している半導体層をエッチング加工して形成されている。

金属製のステム５１４は、発光素子アレイ５５０を接着剤等により固定、搭載する台座でありヒートシンクを兼ねている。ステム５１４の発光素子アレイ５５０が搭載された側と反対側の面からは、発光素子アレイ５５０に印加する電源、信号等の図示しない端子が配列されている。

中空のキャップ５１０は、発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの各々と光学的に結合されたボールレンズ５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、及び５０８Ｄ（以下、総称する場合は「ボールレンズ５０８」）を含むとともに、発光素子アレイ５５０を気密封止する機能を備えている。各ボールレンズ５０８は、各発光素子１０から出射された出射光Ｌｏを集光するとともに対応する光ファイバ５１８に結合させている。なお、集光用のレンズはボールレンズに限られず、両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いてもよい。

円筒状の筐体５１２はステム５１４に固定され、ステム５１４、キャップ５１０を覆うとともに、各光ファイバ５１８が挿入された４連のフェルール５１６を一端に支持している。

上記のように構成された光伝送装置５００では、ステム５１４から外部に配列された電源端子を介し外部の電源から電流が供給され、信号端子を介し外部の駆動手段から変調信号が入力されることにより発光素子アレイ５５０が変調（駆動）される。発光素子アレイ５５０が変調信号で変調されると、各発光素子１０から変調された出射光Ｌｏが出射され、各光ファイバ５１８に結合されて外部の伝送路に送り出される。

本実施の形態に係る光伝送装置５００は、各発光素子１０の間に各発光素子１０を空間的に分離する遮光用ポスト５０４が配置された発光素子アレイ５５０を用いているので、発光素子１０の発光部５０からの漏れ光が他の発光素子１０の受光部５２に侵入することが抑制され、モニタＰＤにおけるモニタ電流のＳ／Ｎ比が向上する。

［第６の実施の形態］
図９を参照して、本実施の形態に係る光伝送装置６００について説明する。光伝送装置６００は、上記の光伝送装置５００における発光素子アレイ５５０を発光素子アレイ６５０に置き換えた形態である。従って、光伝送装置５００と同様の構成には同じ符号を付し詳細な説明を省略する。

図９に示すように、本実施の形態に係る発光素子アレイ６５０は４個の個別の発光素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、及び１０Ｄが予め定められた方向に配列されて構成されている。すなわち、発光素子１０ＡはＧａＡｓの基板６０２Ａ上に形成され、基板６０２Ａ上にはさらに遮光用ポスト６０４−１Ａ、６０４−２Ａ（以下、総称する場合は「遮光用ポスト６０４」）が形成されている。遮光用ポスト６０４は、一例として発光素子１０と共通の半導体層をエッチングして形成されている。発光素子アレイ６５０のより具体的な構成としては、例えば上述した発光素子アレイ４００と同様の形態としてもよい。

同様に、発光素子１０ＢはＧａＡｓの基板６０２Ｂ上に形成され、基板６０２Ｂ上にはさらに遮光用ポスト６０４−１Ｂ、６０４−２Ｂが形成されている。発光素子１０ＣはＧａＡｓの基板６０２Ｃ上に形成され、基板６０２Ｃ上にはさらに遮光用ポスト６０４−１Ｃ、６０４−２Ｃが形成されている。発光素子１０ＤはＧａＡｓの基板６０２Ｄ上に形成され、基板６０２Ｄ上にはさらに遮光用ポスト６０４−１Ｄ、６０４−２Ｄが形成されている。

本実施の形態に係る光伝送装置６００は、各発光素子間に各遮光用ポスト６０４が配置された発光素子アレイ６５０を用いているので、発光素子１０の発光部５０からの漏れ光が他の発光素子１０の受光部５２に侵入することが抑制され、モニタＰＤにおけるモニタ電流のＳ／Ｎ比が向上する。

なお、上記各実施の形態では、複数の発光素子が一次元状に配列された線状の発光素子アレイを用いる形態を例示して説明したが、これに限られない。例えば、高光出力パワー等の用途等に応じて発光素子を２次元状に配列した発光素子アレイを用いる形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、遮光部、あるいは遮光用ポストを半導体層のエッチングによって形成する形態を例示して説明したがこれに限られない。例えば、発光素子アレイを形成する半導体層とは別の材料、例えば遮光性の樹脂を用いて形成する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、遮光部、あるいは遮光用ポストとしてエッチングした半導体層をそのまま用いる形態を例示して説明したがこれに限られない。半導体層で形成された遮光部、あるいは遮光用ポストの表面にさらに遮光層が形成された形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、壁状の部材で各発光素子を空間的に分離して遮光する形態を例示して説明したが、これに限られない。例えば、各発光素子間を光を吸収する部材で埋める形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、半絶縁性のＧａＡｓ基板を用いたＧａＡｓ系の発光素子を例示して説明したが、これに限られず、ＧａＮ（窒化ガリウム）による基板、あるいはＩｎＰ（リン化インジウム）による基板を用いた形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、基板にｎ型のコンタクト層を形成する形態を例示して説明したが、これに限られず、基板にｐ型のコンタクト層を形成する形態としてもよい。その場合には、上記の説明において、ｎ型とｐ型を逆に読み替えればよい。

また、上記各実施の形態においては、技術的な矛盾が生じない限り、他の実施形態における構成要素を、組み合せまたは置換等してもよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 発光素子
１２ 基板
１４ コンタクト層
１６ 下部ＤＢＲ
１８ 境界
２４、２４Ａ、２４Ｂ 活性領域
２６ 上部ＤＢＲ
３０ ｎ側電極配線
３２ 酸化狭窄層
３２ａ 非酸化領域
３２ｂ 酸化領域
３４ 層間絶縁膜
３６ ｐ側電極配線
３８ 出射面保護層
４０ 結合部
４２、４２−１、４２−１Ａ、４２−１Ｂ、４２−２、４２−２Ａ、４２−２Ｂ ｐ側電極パッド
４４、４４−１、４４−１Ａ、４４−１Ｂ、４４−２、４４−２Ａ、４４−２Ｂ ｎ側電極パッド
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ 発光部
５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ 受光部
６０ 電流阻止領域
１００ 発光素子アレイ
１０４ 遮光部
２００ 発光素子アレイ
２０２ 基板
２０４ 遮光用ポスト
２０６ 実装基板
３００ 発光素子アレイ
３０２ 基板
３０４、３０４−１、３０４−２、３０４−３ 遮光用ポスト
３０６ 実装基板
４００ 発光素子アレイ
４０２、４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ、４０２Ｄ 基板
４０４、４０４−１、４０４−２、４０４−３、４０４−４ 遮光用ポスト
４０６ 実装基板
５００ 光伝送装置
５０２ 基板
５０４−１、５０４−２、５０４−３ 遮光用ポスト
５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃ、５０８Ｄ ボールレンズ
５１０ キャップ
５１２ 筐体
５１４ ステム
５１６ フェルール
５１８、５１８Ａ、５１８Ｂ、５１８Ｃ、５１８Ｄ 光ファイバ
５５０ 発光素子アレイ
６００ 光伝送装置
６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ 基板
６０４−１Ａ、６０４−１Ｂ、６０４−１Ｃ、６０４−１Ｄ、６０４−２Ａ、６０４−２Ｂ、６０４−２Ｃ、６０４−２Ｄ 遮光用ポスト
６５０ 発光素子アレイ
８００ 発光素子
８０２ 基板
８０４ 下部ＤＢＲ
８０６ 活性領域
８０８ 上部ＤＢＲ
８１０ ｐ側電極配線
８１２ 裏面電極
９００ 発光素子アレイ
ＬＡ、ＬＢ 漏れ光
Ｉｖ 駆動電流
Ｉｍ モニタ電流
Ｌｏ 出射光
Ｌｖ 発振光
Ｌｍ 伝播光
Ｍ、Ｍ１、Ｍ１Ａ、Ｍ１Ｂ、Ｍ１Ｃ、Ｍ１Ｄ、Ｍ２、Ｍ２Ａ、Ｍ２Ｂ、Ｍ２Ｃ、Ｍ２Ｄ メサ

Claims (10)

1. それぞれが、発光部と当該発光部から半導体層を介して横方向に伝播する光を受光する受光部とを有する複数の半導体積層構造体と、
   前記複数の半導体積層構造体の間に設けられ、一の半導体積層構造体の発光部から他の半導体積層構造体の受光部に向かう光を遮る遮光部と、
   を備える発光素子アレイ。
2. 前記遮光部は、前記複数の半導体積層構造体を構成する半導体層と共通の半導体層で構成されている
   請求項１に記載の発光素子アレイ。
3. 前記複数の半導体積層構造体は前記発光部における発光作用を奏する活性領域を含み、 前記遮光部の前記複数の半導体積層構造体の積層方向の高さは、前記活性領域の前記複数の半導体積層構造体の積層方向の高さ以上である
   請求項１又は請求項２に記載の発光素子アレイ。
4. 前記遮光部の前記複数の半導体積層構造体の積層方向の高さは、前記複数の半導体積層構造体の高さの１／２以上の高さである
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光素子アレイ。
5. 前記遮光部の表面には遮光層が形成されている
   請求項１〜請求項４いずれか１項に記載の発光素子アレイ。
6. 前記受光部は、横方向に伝播する光を前記受光部が受光して発生した電流を電圧に変換する電流−電圧変換部を含む
   請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発光素子アレイ。
7. 前記遮光部の平面視での長さは、前記発光部の平面視での長さ、又は前記受光部の平面視での長さより長い
   請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光素子アレイ。
8. 前記遮光部の平面視での長さは、前記発光部の平面視での長さと前記受光部の平面視での長さとを合わせた長さより長い
   請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光素子アレイ。
9. 前記遮光部は、複数の半導体積層構造体の各々を囲んで設けられている
   請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光素子アレイ。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発光素子アレイと、
    複数の前記発光部を変調する変調手段と、
    前記変調手段により変調され複数の前記発光部から出射した出射光の各々を伝送する複数の光ファイバと、
    を備える光伝送装置。

Images