【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体装置及びその製造方法並びにその光半導体装置を搭載した光通信用モジュール，光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年急激に伸びている通信需要に対応するため、１本の光ファイバ中に異なる波長の光信号を伝送させることにより、光ファイバを新たに増設することなく大幅に通信容量を拡大できる波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength division multiplexing）光通信システムが進展してきている。このＷＤＭ光通信システムには、発振波長（発振スペクトル）純度の高い光源が必要なため、縦単一モード発振が可能な分布帰還型（ＤＦＢ：distributed feedback）半導体レーザが用いられる。このＤＦＢレーザの分布帰還動作による縦単一モード発振動作は、半導体光導波路内部に周期的な屈折率変化を発生させる回折格子を導入することで実現される。また、ＷＤＭシステムの低消費電力化や高信頼化の観点から、ＤＦＢレーザのレーザ発振しきい値電流の低減や、光出力の向上、信頼性の向上が必要であり、ＤＦＢレーザ活性層の結晶品質を向上させることが非常に重要である。T.Kouiらによってジャーナル・オブ・クリスタル・グロース誌、Vol．195，503-509ページ(1998年)に開示されている様に、光通信に用いられる波長１．３μｍ帯および１．５５μｍ帯の従来のＤＦＢレーザは、回折格子をＩｎＰ基板上に形成し、この回折格子上に活性層を形成する方法が用いられている。活性層の形成には有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：metal-organic vapor phase epitaxy）による結晶成長が一般的に用いられるが、成長温度である６００℃〜６５０℃に昇温する過程で、ＩｎＰ回折格子が崩れやすいことから、回折格子表面に例えば蒸気圧の低い砒素（Ａｓ）を含む層をコーティングして回折格子を保護する手法が用いられている。Ａｓを含む層をコーティングする方法は、成長温度への昇温待機中にＶ族原料であるホスフィン（ＰＨ３）とアルシン（ＡｓＨ３）とを供給することによって回折格子表面にＩｎＡｓＰ変成層がコーティングされる。回折格子高さ（回折格子の山谷の振幅）は、回折格子表面に形成するＩｎＡｓＰ変成層の組成によって制御され、より高い回折格子を保存するためにはＩｎＡｓＰ変成層のＡｓ組成を増やすことで実現できる。したがって、昇温待機中に供給するＰＨ３とＡｓＨ３との供給比を調整するだけで回折格子高さを制御できるという利点がある。一方、ＩｎＡｓＰ変成層はＩｎＰ基板に対して圧縮性の格子歪（ＩｎＰよりも大きな格子定数）を有するため、Ａｓ組成が大きくなると格子歪により、回折格子上に形成するレーザ活性層の結晶品質を劣化させる原因となる課題を有している。特に、半導体レーザの低しきい値化、高出力化に有利な圧縮歪型の歪量子井戸活性層を回折格子上に形成する場合にＩｎＡｓＰ変成層の圧縮歪と歪量子井戸の圧縮歪との両方が蓄積されるため結晶品質に問題が生じやすい。
【０００３】
従来の光半導体装置の一例として、分布帰還型半導体レーザについて要部断面図として示す図４（ａ）及び、回折格子部分の拡大図として示す図４（ｂ）を用いて説明する。分布帰還型半導体レーザ１（以降ＤＦＢレーザ１と呼ぶ）は、例えばｎ型ＩｎＰ基板２表面に形成された所定の周期の回折格子３と、その回折格子３表面にＩｎＡｓＰから成る変成層４と、その変成層４上に回折格子３を埋め込むように形成された無歪のｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第１のガイド層５と、その第１のガイド層５上に形成された圧縮歪を有するＩｎＧａＡｓＰから成る多重井戸活性層６（以降、ＭＱＷ層６と呼ぶ）と、そのＭＱＷ層６上に形成されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第２のガイド層７と、その第２のガイド層７上に形成されたｐ型ＩｎＰから成るクラッド層８と、そのクラッド層８上に形成されたＩｎＧａＡｓＰから成るキャップ層９と、前端面に施された無反射コーティング１０及び後端面に施された反射コーティング１１とで構成されている。
【０００４】
次に、このＤＦＢレーザ１の製造方法の一例を説明する。先ず、例えばｎ型ＩｎＰ基板２上に所定の周期の回折格子３を干渉露光技術とエッチングを用いて形成し、その回折格子３上に有機金属気相成長法（以降、ＭＯＶＰＥと呼ぶ）を用いて無歪のｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第１のガイド層５を結晶成長させる。ここで、この第１のガイド層５の結晶成長に先立ち、結晶成長装置（図示せず）内での昇温待機時（ＩｎＧａＡｓＰの成長温度より低い温度時）にＡｓＨ３及びＰＨ３を添加物として添加し回折格子３の表面に薄いＩｎＡｓＰから成る変成層４を形成する。これにより回折格子３が第１のガイド層５の結晶成長時に高温に晒されても、その形状が崩れることを防止する。尚、この変成層４はｎ型ＩｎＰ基板２よりも格子定数が大きいため圧縮歪ε１を有する。その後、変成層４上に回折格子３を埋め込む厚さまで無歪のｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第１のガイド層５を成長させ、その第１のガイド層５上に圧縮歪ε２を有するＩｎＧａＡｓＰから成るＭＱＷ層６を形成する。次に、そのＭＱＷ層６上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第２のガイド層７を結晶成長させ、その第２のガイド層７上にｐ型ＩｎＰから成るクラッド層８を結晶成長させ、そのクラッド層８上にＩｎＧａＡｓＰから成るキャップ層９を結晶成長させる。次に、端面を劈開で形成した後、前端面に無反射コーティング１０、後端面に反射コーティング１１を施し図４に示したＤＦＢレーザ１が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の光半導体装置では、第１のガイド層をＭＯＶＰＥで結晶成長させる際に回折格子が高温に晒されその形状が崩れることを防止するため回折格子表面に所定の添加物を添加し回折格子保護用の変成層を形成するが、この変成層は格子定数が半導体基板よりも大きく圧縮歪を有する。この変成層が有する圧縮歪ε１と、その上方に第１のガイド層を介して形成するＭＱＷ層の圧縮歪ε２との蓄積歪が半導体結晶の臨界歪量を越えると結晶性が崩れ転移が生じ、その結果、ＤＦＢレーザのしきい値が上がるなど特性を劣化させる虞があった。
【０００６】
本発明の目的は、変成層が有する圧縮歪ε１と、その上方に第１のガイド層を介して形成するＭＱＷ層が有する圧縮歪ε２との蓄積歪が半導体結晶の臨界歪量を越えないように応力補償する光半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置は、半導体基板上に形成された回折格子と、回折格子表面に形成された半導体基板の組成と所定の添加物の組成とから成る圧縮歪を有する変成層と、変成層上に回折格子を埋め込むように形成された伸張歪を有するガイド層と、ガイド層上の圧縮歪を有する量子井戸活性層と、活性層上のクラッド層とを有することを特徴とする光半導体装置である。
【０００８】
本発明の光半導体装置の製造方法は、半導体基板上に回折格子を形成する工程と、回折格子表面に半導体基板の組成と所定の添加物の組成とから成る圧縮歪を有する変成層を形成する工程と、変成層上に回折格子を埋め込むように伸張歪を有するガイド層を形成する工程と、ガイド層上に圧縮歪を有する量子井戸活性層を形成する工程と、活性層上にクラッド層を形成する工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体装置の一例として、分布帰還型半導体レーザについて要部断面図として示す図１（ａ）及び、回折格子部分の拡大図として示す図１（ｂ）を用いて説明する。図４と同一部分には同一符号を用いて説明を省略する。分布帰還型半導体レーザ１０１（以降ＤＦＢレーザ１０１と呼ぶ）は、例えばｎ型ＩｎＰ基板２表面に形成された所定の周期の回折格子３と、その回折格子３表面にＩｎＡｓＰから成る圧縮歪ε１を有する変成層４と、その変成層４上に回折格子３を埋め込むように形成された伸張歪ε３を有するｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第１のガイド層１０２と、その第１のガイド層１０２上に形成された圧縮歪ε２を有するＩｎＧａＡｓＰから成る多重井戸活性層６（以降、ＭＱＷ層６と呼ぶ）と、そのＭＱＷ層６上に形成されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第２のガイド層７と、その第２のガイド層７上に形成されたｐ型ＩｎＰから成るクラッド層８と、そのクラッド層８上に形成されたＩｎＧａＡｓＰから成るキャップ層９と、前端面に施された無反射コーティング１０及び後端面に施された反射コーティング１１とで構成されている。上記の第１のガイド層１０２に導入する伸張歪ε３は、変成層４が有する圧縮歪ε１とＭＱＷ層６が有する圧縮歪ε２との蓄積歪を応力補償する大きさである。
【００１０】
次に、このＤＦＢレーザ１０１の製造方法の一例を説明する。先ず、例えばｎ型ＩｎＰ基板２上に所定の周期の回折格子３を干渉露光技術とエッチングを用いて形成し、その回折格子３上に有機金属気相成長法（以降、ＭＯＶＰＥと呼ぶ）を用いて伸張歪ε３を有するｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第１のガイド層１０２を結晶成長させる。ここで、この第１のガイド層１０２の結晶成長に先立ち、結晶成長装置（図示せず）内での昇温待機時（ＩｎＧａＡｓＰの成長温度より低い温度時）にＡｓＨ３及びＰＨ３を添加物として添加し回折格子３の表面に薄いＩｎＡｓＰから成る変成層４を形成する。これにより回折格子３が第１のガイド層１０２の結晶成長時に高温に晒されてもその形状が崩れることを防止する。その後、変成層４上に回折格子３を埋め込む厚さまで伸張歪ε３を有するｎ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第１のガイド層１０２を成長させ、その第１のガイド層１０２上に圧縮歪ε２を有するＩｎＧａＡｓＰから成るＭＱＷ層６を形成する。次に、そのＭＱＷ層６上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第２のガイド層７を結晶成長させ、その第２のガイド層７上にｐ型ＩｎＰから成るクラッド層８を結晶成長させ、そのクラッド層８上にＩｎＧａＡｓＰから成るキャップ層９を結晶成長させる。次に、劈開で端面を形成した後、前端面に無反射コーティング１０、後端面に反射コーティング１１を施し図１に示したＤＦＢレーザ１０１が完成する。この光半導体装置１０１は、結晶性が壊れる虞がなく、低しきい値及び高効率特性を有している。
【００１１】
尚、ここでは、光半導体装置の一例として分布帰還型（ＤＦＢ：distributed feedback）半導体レーザで説明したが、分布反射型（ＤＢＲ：distributed bragg reflector）半導体レーザであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、上記では、ＩｎＧａＡｓＰから成るガイド層，ＡｓＨ３及びＰＨ３を含む添加物で説明したが、ガイド層としては例えばＩｎＧａＡｌＡｓでもよく、添加物は少なくともＡｓ化合物を含んでいればよい。
【００１２】
次に、本発明に係る光半導体装置を搭載した光送信モジュールの一例について図２を用いて説明する。光送信モジュール３００は、本発明に係る光半導体装置３０１と、光半導体装置駆動用の電気的インターフェース３０２と、非球面レンズ３０３と、光アイソレータ３０４とを有し、光ファイバ３０５に接続され、光半導体装置３０１からの出力光が非球面レンズ３０３および光アイソレータ３０４を介して光ファイバ３０５へ入力されるように配置されている。この光送信モジュール３００によると、低い消費電力で動作させることができる。これは、本発明に係る光半導体装置３０１が低しきい値及び高効率特性を有していることに起因する。
【００１３】
次に、上記光送信モジュール３００を搭載した光送信装置を用いたＷＤＭ光通信システムの一例について図３を用いて説明する。ＷＤＭ光通信システム４００は、光送信装置４０１と、光ファイバ３０５と、光受信装置４０２とで構成されている。光送信装置４０１は、発光波長の異なる３２個の光送信モジュール３００と、該光送信モジュール３００からの光を合波する光合波器４０３と、光送信モジュール３００を駆動するための光送信モジュール駆動系４０４とを有し、光受信装置４０２は、光分波器４０５と、３２個の受光モジュール４０６と、受光モジュール４０６を駆動するための受光モジュール駆動系４０７とを有しており、光送信装置４０１から出力された信号光は光ファイバ３０５を通して光受信装置４０２に送られる。光受信装置４０２に入力された３２波長の光は光分波器４０５を介して受光モジュール駆動系４０７によって制御される３２個の受光モジュール４０６に１波長ずつ入力されて信号を検出する。本発明に係わる光通信システム４００によって低い消費電力でＷＤＭ伝送が容易に実現される。これは、光送信装置４０１に搭載されている光半導体装置が低しきい値及び高効率特性を有していることに起因する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係わる光半導体装置は、変成層が有する圧縮歪ε１と、その上方に第１のガイド層を介して形成するＭＱＷ層の有する圧縮歪ε２との蓄積歪が、第１のガイド層に導入する伸張歪ε３で相殺されるため、結晶性が壊れる虞がなく低しきい値及び高効率特性を有している。また、本発明に係る光半導体装置を搭載した光送信モジュールは、低い消費電力で動作させることが可能となり、本発明に係る光送信モジュールを搭載した光送信装置を用いたＷＤＭ光通信システムにおいても低い消費電力でＷＤＭ伝送が容易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光半導体装置の要部断面図
【図２】 本発明に係わる光送信モジュールの説明図
【図３】 本発明に係わる光送信装置を用いた光通信システムの説明図
【図４】 従来の光半導体装置の要部断面図
【符号の説明】
２ ｎ型ＩｎＰ基板
３ 回折格子
４ 変成層
６ 多重井戸活性層（ＭＱＷ層）
７ 第２のガイド層
８ クラッド層
９ キャップ層
１０ 無反射コーティング
１１ 反射コーティング
１０１ 分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）
１０２ 第１のガイド層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor device, a method for manufacturing the same, an optical communication module equipped with the optical semiconductor device, and an optical communication system.
[0002]
[Prior art]
Wavelength division multiplexing that can greatly expand communication capacity without adding new optical fibers by transmitting optical signals of different wavelengths in one optical fiber in order to respond to the rapidly increasing communication demand in recent years (WDM: wavelength division multiplexing) Optical communication systems have been developed. Since this WDM optical communication system requires a light source with a high oscillation wavelength (oscillation spectrum) purity, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser capable of longitudinal single mode oscillation is used. The longitudinal single mode oscillation operation by the distributed feedback operation of the DFB laser is realized by introducing a diffraction grating that generates a periodic refractive index change inside the semiconductor optical waveguide. In addition, from the viewpoint of low power consumption and high reliability of the WDM system, it is necessary to reduce the laser oscillation threshold current of the DFB laser, improve the optical output, and improve the reliability. It is very important to improve the quality. Journal of Crystal Growth, Vol. As disclosed in pp. 195, 503-509 (1998), conventional DFB lasers with wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm used for optical communication have a diffraction grating formed on an InP substrate, A method of forming an active layer on the diffraction grating is used. For the formation of the active layer, crystal growth by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) is generally used, but InP diffraction is performed in the process of raising the temperature to 600 ° C. to 650 ° C., which is the growth temperature. Since the grating tends to collapse, a technique is used in which the diffraction grating surface is coated with a layer containing, for example, arsenic (As) having a low vapor pressure to protect the diffraction grating. In the method of coating the layer containing As, the InAsP metamorphic layer is coated on the surface of the diffraction grating by supplying phosphine (PH 3 ) and arsine (AsH 3 ), which are Group V materials, while waiting for the temperature to rise to the growth temperature Is done. The height of the diffraction grating (the amplitude of the peaks and valleys of the diffraction grating) is controlled by the composition of the InAsP metamorphic layer formed on the surface of the diffraction grating. To preserve a higher diffraction grating, the As composition of the InAsP metamorphic layer is increased. it can. Therefore, there is an advantage that the height of the diffraction grating can be controlled only by adjusting the supply ratio of PH 3 and AsH 3 supplied during the temperature rising standby. On the other hand, since the InAsP metamorphic layer has a compressive lattice strain (lattice constant larger than InP) with respect to the InP substrate, the crystal quality of the laser active layer formed on the diffraction grating is increased by the lattice strain when the As composition increases. It has a problem that causes deterioration. In particular, when a compressive strain type strained quantum well active layer advantageous for lowering the threshold and increasing the output of a semiconductor laser is formed on a diffraction grating, the compressive strain of the InAsP metamorphic layer and the compressive strain of the strained quantum well Since both accumulate, problems with crystal quality are likely to occur.
[0003]
As an example of a conventional optical semiconductor device, a distributed feedback semiconductor laser will be described with reference to FIG. 4A as a cross-sectional view of a main part and FIG. 4B as an enlarged view of a diffraction grating portion. A distributed feedback semiconductor laser 1 (hereinafter referred to as a DFB laser 1) includes, for example, a diffraction grating 3 having a predetermined period formed on the surface of an n-type InP substrate 2, a transformation layer 4 made of InAsP on the surface of the diffraction grating 3, A first guide layer 5 made of unstrained n-type InGaAsP formed so as to embed the diffraction grating 3 on the metamorphic layer 4, and an InGaAsP having compressive strain formed on the first guide layer 5. A multi-well active layer 6 (hereinafter referred to as MQW layer 6), a second guide layer 7 made of p-type InGaAsP formed on the MQW layer 6, and a second guide layer 7. Further, a clad layer 8 made of p-type InP, a cap layer 9 made of InGaAsP formed on the clad layer 8, an anti-reflective coating 10 applied to the front end face, and a reflective coat applied to the rear end face It is composed of a Ingu 11.
[0004]
Next, an example of a method for manufacturing the DFB laser 1 will be described. First, for example, a diffraction grating 3 having a predetermined period is formed on an n-type InP substrate 2 by using an interference exposure technique and etching, and a metal organic vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as MOVPE) is used on the diffraction grating 3. The first guide layer 5 made of unstrained n-type InGaAsP is crystal-grown. Here, prior to the crystal growth of the first guide layer 5, AsH 3 and PH 3 are added during the temperature rising standby in a crystal growth apparatus (not shown) (at a temperature lower than the growth temperature of InGaAsP). As a result, a thin layer of InAsP is formed on the surface of the diffraction grating 3. Thereby, even if the diffraction grating 3 is exposed to a high temperature during the crystal growth of the first guide layer 5, the shape of the diffraction grating 3 is prevented from collapsing. Since the metamorphic layer 4 has a lattice constant larger than that of the n-type InP substrate 2, it has a compressive strain ε1. Thereafter, a first guide layer 5 made of unstrained n-type InGaAsP is grown to a thickness for embedding the diffraction grating 3 on the metamorphic layer 4, and MQW made of InGaAsP having a compressive strain ε2 on the first guide layer 5. Layer 6 is formed. Next, the second guide layer 7 made of p-type InGaAsP is crystal-grown on the MQW layer 6, and the clad layer 8 made of p-type InP is crystal-grown on the second guide layer 7, and the clad layer A cap layer 9 made of InGaAsP is grown on the crystal 8. Next, after the end face is formed by cleavage, a non-reflective coating 10 is applied to the front end face, and a reflective coating 11 is applied to the rear end face to complete the DFB laser 1 shown in FIG.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional optical semiconductor device, when the first guide layer is crystal-grown by MOVPE, a predetermined additive is added to the surface of the diffraction grating to prevent the diffraction grating from being exposed to a high temperature and breaking its shape. When added, a modified layer for protecting the diffraction grating is formed. This modified layer has a lattice constant larger than that of the semiconductor substrate and has a compressive strain. If the accumulated strain of the compressive strain ε1 of this metamorphic layer and the compressive strain ε2 of the MQW layer formed thereabove via the first guide layer exceeds the critical strain amount of the semiconductor crystal, the crystallinity collapses and a transition occurs. As a result, there is a risk that the characteristics of the DFB laser may be degraded, for example, the threshold value of the DFB laser may be increased.
[0006]
The object of the present invention is to prevent the accumulated strain of the compressive strain ε1 of the metamorphic layer and the compressive strain ε2 of the MQW layer formed thereon via the first guide layer from exceeding the critical strain amount of the semiconductor crystal. It is another object of the present invention to provide an optical semiconductor device that compensates stress and a method for manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An optical semiconductor device of the present invention includes a diffraction grating formed on a semiconductor substrate, a metamorphic layer having a compressive strain comprising a composition of a semiconductor substrate formed on the surface of the diffraction grating and a composition of a predetermined additive, and a metamorphic layer An optical semiconductor device comprising: a guide layer having an extension strain formed so as to embed a diffraction grating thereon; a quantum well active layer having a compressive strain on the guide layer; and a clad layer on the active layer. It is.
[0008]
The method of manufacturing an optical semiconductor device of the present invention forms a metamorphic layer having a compressive strain comprising a step of forming a diffraction grating on a semiconductor substrate and a composition of the semiconductor substrate and a composition of a predetermined additive on the surface of the diffraction grating A step of forming a guide layer having a tensile strain so as to embed a diffraction grating on the metamorphic layer, a step of forming a quantum well active layer having a compressive strain on the guide layer, and a cladding layer on the active layer. And forming the optical semiconductor device.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an example of the optical semiconductor device of the present invention, a distributed feedback semiconductor laser will be described with reference to FIG. 1A shown as a cross-sectional view of a main part and FIG. 1B shown as an enlarged view of a diffraction grating portion. The same parts as those in FIG. A distributed feedback semiconductor laser 101 (hereinafter referred to as a DFB laser 101) has, for example, a diffraction grating 3 having a predetermined period formed on the surface of an n-type InP substrate 2 and a compressive strain ε1 made of InAsP on the surface of the diffraction grating 3. The metamorphic layer 4, the first guide layer 102 made of n-type InGaAsP having an extensional strain ε 3 formed so as to embed the diffraction grating 3 on the metamorphic layer 4, and the first guide layer 102 A multi-well active layer 6 made of InGaAsP having a compressive strain ε2 (hereinafter referred to as MQW layer 6), a second guide layer 7 made of p-type InGaAsP formed on the MQW layer 6, and the second A clad layer 8 made of p-type InP formed on the guide layer 7, a cap layer 9 made of InGaAsP formed on the clad layer 8, and a non-coated layer applied to the front end face. It is composed of a reflective coating 11 which has been subjected to the morphism coating 10 and the rear end face. The elongation strain ε3 introduced into the first guide layer 102 is a magnitude that compensates for the accumulated strain of the compression strain ε1 of the metamorphic layer 4 and the compression strain ε2 of the MQW layer 6.
[0010]
Next, an example of a method for manufacturing the DFB laser 101 will be described. First, for example, a diffraction grating 3 having a predetermined period is formed on an n-type InP substrate 2 by using an interference exposure technique and etching, and a metal organic vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as MOVPE) is used on the diffraction grating 3. Then, the first guide layer 102 made of n-type InGaAsP having the extension strain ε3 is crystal-grown. Here, prior to crystal growth of the first guide layer 102, AsH 3 and PH 3 are added during a temperature rise standby (at a temperature lower than the growth temperature of InGaAsP) in a crystal growth apparatus (not shown). As a result, a thin layer of InAsP is formed on the surface of the diffraction grating 3. This prevents the diffraction grating 3 from being deformed even if it is exposed to a high temperature during crystal growth of the first guide layer 102. Thereafter, a first guide layer 102 made of n-type InGaAsP having an extension strain ε 3 is grown to a thickness for embedding the diffraction grating 3 on the metamorphic layer 4, and the first guide layer 102 is made of InGaAsP having a compressive strain ε 2. The MQW layer 6 is formed. Next, the second guide layer 7 made of p-type InGaAsP is crystal-grown on the MQW layer 6, and the clad layer 8 made of p-type InP is crystal-grown on the second guide layer 7, and the clad layer A cap layer 9 made of InGaAsP is grown on the crystal 8. Next, after forming an end face by cleavage, a non-reflective coating 10 is applied to the front end face and a reflective coating 11 is applied to the rear end face to complete the DFB laser 101 shown in FIG. This optical semiconductor device 101 has a low threshold and high efficiency characteristics without the possibility of breaking the crystallinity.
[0011]
Here, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser has been described as an example of an optical semiconductor device. However, a similar effect can be obtained even with a distributed reflection (DBR) semiconductor laser. Needless to say. In the above description, the guide layer made of InGaAsP and the additive containing AsH 3 and PH 3 have been described. However, the guide layer may be, for example, InGaAlAs, and the additive only needs to contain at least an As compound.
[0012]
Next, an example of an optical transmission module equipped with the optical semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The optical transmission module 300 includes an optical semiconductor device 301 according to the present invention, an electrical interface 302 for driving the optical semiconductor device, an aspherical lens 303, and an optical isolator 304. The output light from the semiconductor device 301 is arranged to be input to the optical fiber 305 via the aspheric lens 303 and the optical isolator 304. The optical transmission module 300 can be operated with low power consumption. This is because the optical semiconductor device 301 according to the present invention has a low threshold and high efficiency characteristics.
[0013]
Next, an example of a WDM optical communication system using an optical transmission apparatus equipped with the optical transmission module 300 will be described with reference to FIG. The WDM optical communication system 400 includes an optical transmission device 401, an optical fiber 305, and an optical reception device 402. The optical transmission device 401 includes 32 optical transmission modules 300 having different emission wavelengths, an optical multiplexer 403 that combines light from the optical transmission module 300, and an optical transmission module drive for driving the optical transmission module 300. The optical receiving device 402 includes an optical demultiplexer 405, 32 light receiving modules 406, and a light receiving module driving system 407 for driving the light receiving module 406, and optical transmission. The signal light output from the device 401 is sent to the optical receiving device 402 through the optical fiber 305. Light of 32 wavelengths input to the optical receiver 402 is input to the 32 light receiving modules 406 controlled by the light receiving module drive system 407 via the optical demultiplexer 405 one wavelength at a time to detect a signal. The optical communication system 400 according to the present invention can easily realize WDM transmission with low power consumption. This is due to the fact that the optical semiconductor device mounted on the optical transmitter 401 has a low threshold and high efficiency characteristics.
[0014]
【The invention's effect】
In the optical semiconductor device according to the present invention, the accumulated strain of the compressive strain ε1 of the metamorphic layer and the compressive strain ε2 of the MQW layer formed thereon via the first guide layer is generated in the first guide layer. Since it is canceled out by the tensile strain ε3 to be introduced, there is no possibility that the crystallinity is broken, and it has a low threshold value and high efficiency characteristics. Further, the optical transmission module equipped with the optical semiconductor device according to the present invention can be operated with low power consumption, and also in a WDM optical communication system using the optical transmission device equipped with the optical transmission module according to the present invention. WDM transmission is easily realized with low power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part of an optical semiconductor device of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical transmission module according to the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical communication system using the optical transmission device according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of a conventional optical semiconductor device.
2 n-type InP substrate 3 diffraction grating 4 metamorphic layer 6 multiwell active layer (MQW layer)
7 Second guide layer 8 Clad layer 9 Cap layer 10 Non-reflective coating 11 Reflective coating 101 Distributed feedback semiconductor laser (DFB laser)
102 1st guide layer
