JP4652995B2

JP4652995B2 - Integrated semiconductor laser device and semiconductor laser module

Info

Publication number: JP4652995B2
Application number: JP2006073149A
Authority: JP
Inventors: 竜也木本; 和明清田
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2007250889A

Description

本発明は、複数の半導体レーザを集積した集積型半導体レーザ素子および集積型半導体レーザ素子を備える半導体レーザモジュールに関するものである。 The present invention relates to an integrated semiconductor laser element in which a plurality of semiconductor lasers are integrated and a semiconductor laser module including the integrated semiconductor laser element.

たとえばＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）光通信用の波長可変光源として、集積型半導体レーザ素子が開示されている（特許文献１参照）。図１７は、従来の集積型半導体レーザ素子を模式的に表した平面概略図である。この集積型半導体レーザ素子７０は、複数のＤＦＢ（Distributed Feedback）型のレーザストライプ７１−１〜７１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光導波路７２−１〜７２−ｎと、多モード干渉型（Multi mode Interferometer ： MMI)光合流器７３と、半導体光増幅器７４を一つの基板上に集積したものである。 For example, an integrated semiconductor laser element is disclosed as a wavelength tunable light source for DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) optical communication (see Patent Document 1). FIG. 17 is a schematic plan view schematically showing a conventional integrated semiconductor laser device. The integrated semiconductor laser element 70 includes a plurality of DFB (Distributed Feedback) type laser stripes 71-1 to 71-n (n is an integer of 2 or more), a plurality of optical waveguides 72-1 to 72-n, A multi-mode interferometer (MMI) optical combiner 73 and a semiconductor optical amplifier 74 are integrated on a single substrate.

この集積型半導体レーザ素子７０の動作を説明する。まず、ＤＦＢレーザストライプ７１−１〜７１−ｎの中から選択した１つのＤＦＢレーザストライプを駆動する。光導波路７２−１〜７２−ｎのうち駆動するＤＦＢレーザストライプと光学的に接続している光導波路は、駆動するＤＦＢレーザストライプからの出力光を導波する。ＭＭＩ合流器７３は、光導波路を導波した光を通過させて出力ポート７３ａから出力する。半導体光増幅器７４は、出力ポート７３ａから出力した光を増幅して出力端７４ａから出力する。 The operation of the integrated semiconductor laser element 70 will be described. First, one DFB laser stripe selected from the DFB laser stripes 71-1 to 71-n is driven. Of the optical waveguides 72-1 to 72-n, the optical waveguide optically connected to the driving DFB laser stripe guides output light from the driving DFB laser stripe. The MMI combiner 73 passes the light guided through the optical waveguide and outputs it from the output port 73a. The semiconductor optical amplifier 74 amplifies the light output from the output port 73a and outputs it from the output end 74a.

一方、図１８は、図１７に示す集積型半導体レーザ素子７０を備える光通信用の半導体レーザモジュールを模式的に表した平面概略図である。この半導体レーザモジュール８０の動作を説明する。集積型半導体レーザ素子７０は、駆動するＤＦＢレーザストライプに対応する波長の光を出力する。コリメートレンズ８１は、集積型半導体レーザ素子７０からの出力光を平行光線とする。光アイソレータ８２は、コリメートレンズ８１からの平行光線を一方向にのみ透過する。ビームスプリッタ８３は、コリメートレンズ８１からの平行光線の大部分を透過し、一部を分岐する。パワーモニタＰＤ（Photo Detector）８４は、ビームスプリッタ８３により分岐した光を検出し、検出した光強度に応じた電流が流れる。一方、集光レンズ８５は、ビームスプリッタ８３を透過した光を集光して光ファイバ８６に結合する。光ファイバ８６は結合した光を伝搬し、伝搬した光は信号光などとして用いられる。 On the other hand, FIG. 18 is a schematic plan view schematically showing a semiconductor laser module for optical communication including the integrated semiconductor laser element 70 shown in FIG. The operation of the semiconductor laser module 80 will be described. The integrated semiconductor laser element 70 outputs light having a wavelength corresponding to the DFB laser stripe to be driven. The collimating lens 81 converts the output light from the integrated semiconductor laser element 70 into parallel rays. The optical isolator 82 transmits the parallel light from the collimating lens 81 only in one direction. The beam splitter 83 transmits most of the parallel rays from the collimating lens 81 and branches a part thereof. A power monitor PD (Photo Detector) 84 detects the light branched by the beam splitter 83, and a current corresponding to the detected light intensity flows. On the other hand, the condensing lens 85 condenses the light transmitted through the beam splitter 83 and couples it to the optical fiber 86. The optical fiber 86 propagates the combined light, and the propagated light is used as signal light or the like.

ここで、光ファイバ８６からの光出力（光ファイバ出力）は一定であることが要求される。光ファイバ出力を一定にするための集積型半導体レーザ素子７０の制御方法としては、駆動するＤＦＢレーザストライプの駆動電流を一定に制御した状態で、パワーモニタＰＤ８４に流れる電流が一定となるように半導体光増幅器７４の駆動電流を制御する制御方法がある。 Here, the light output from the optical fiber 86 (optical fiber output) is required to be constant. As a method for controlling the integrated semiconductor laser device 70 to make the optical fiber output constant, the semiconductor is controlled so that the current flowing through the power monitor PD 84 is constant while the drive current of the DFB laser stripe to be driven is controlled to be constant. There is a control method for controlling the drive current of the optical amplifier 74.

特開２００３−２５８３６８号公報JP 2003-258368 A

ところが、従来の集積型半導体レーザ素子を備える半導体レーザモジュールにおいては、上記の制御方法を用いても光ファイバ出力が一定にならない場合があった。図１９はパワーモニタＰＤに流れる電流と光ファイバ出力との関係を示す図である。図１９に示すように、パワーモニタＰＤに流れる電流と光ファイバ出力との間にはオフセットがある。 However, in a semiconductor laser module including a conventional integrated semiconductor laser element, the optical fiber output may not be constant even when the above control method is used. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the current flowing through the power monitor PD and the optical fiber output. As shown in FIG. 19, there is an offset between the current flowing through the power monitor PD and the optical fiber output.

このオフセットは、ＤＦＢレーザストライプの光出力の経時的な低下や、ＤＦＢレーザストライプの設定温度や、駆動するＤＦＢレーザストライプによって変動する場合がある。このようなオフセットの変動があると、光ファイバ出力を一定にするための集積型半導体レーザ素子の制御方法は、上記変動を考慮した複雑なものとしなければならない。 This offset may vary depending on the temporal decrease in the optical output of the DFB laser stripe, the set temperature of the DFB laser stripe, or the DFB laser stripe to be driven. If there is such an offset variation, the integrated semiconductor laser element control method for making the optical fiber output constant must be complicated considering the variation.

このオフセットは、集積型半導体レーザ素子内部で発生する迷光が半導体光増幅器の出力端側に伝搬し、素子の前方へ出射し、光ファイバと結合せずにパワーモニタＰＤに入射することが原因と考えられる。この迷光は、ＤＦＢレーザストライプとＭＭＩ光合流器を接続する光導波路の曲がった部分からの放射光や、ＭＭＩ光合流器の出力ポート側の端面からの放射光であると考えられる。具体的には、光導波路は、曲がった部分において半径方向に光が放射することが知られている。また、ＭＭＩ光合流器については、例えばＮ入力ポート、１出力ポートのＭＭＩ光合流器を、どの入力ポートからの入力光も出力ポートから均一に出力されるように設計した場合、入力光強度の１／Ｎのみが出力ポートに結合し、入力光強度の（Ｎ−１）／Ｎは出力ポートに結合せずに損失となる。特に、光合流器が、半導体埋め込み型の導波路からなる場合は、出力ポートに結合しない光のほとんどが出力ポート側の端面から放射する。 This offset is caused by stray light generated inside the integrated semiconductor laser element propagating to the output end side of the semiconductor optical amplifier, being emitted forward of the element, and entering the power monitor PD without being coupled to the optical fiber. Conceivable. This stray light is considered to be emitted light from the bent portion of the optical waveguide connecting the DFB laser stripe and the MMI optical combiner, or emitted light from the end face on the output port side of the MMI optical combiner. Specifically, it is known that light is emitted in a radial direction at a bent portion of the optical waveguide. As for the MMI optical combiner, for example, when the MMI optical combiner of N input port and 1 output port is designed so that the input light from any input port is uniformly output from the output port, the input light intensity Only 1 / N is coupled to the output port, and (N−1) / N of the input light intensity is not coupled to the output port and is lost. In particular, when the optical combiner is composed of a semiconductor-embedded waveguide, most of the light that is not coupled to the output port is emitted from the end face on the output port side.

すなわち、従来の集積型半導体レーザ素子は、内部で発生する迷光が半導体光増幅器の出力端側へ伝搬して素子の前方へ出射するという課題があった。 That is, the conventional integrated semiconductor laser device has a problem that stray light generated inside propagates to the output end side of the semiconductor optical amplifier and is emitted to the front of the device.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内部で発生する迷光の前方への放射を抑制することができる集積型半導体レーザ素子およびこれを備える半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an integrated semiconductor laser element capable of suppressing forward radiation of stray light generated inside and a semiconductor laser module including the integrated semiconductor laser element. To do.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る集積型半導体レーザ素子は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出力光を合流させることができる光合流器と、前記光合流器からの出力光を増幅する半導体光増幅器とを集積した集積型半導体レーザ素子であって、前記光合流器の出力ポート側の端面の前部に前記半導体光増幅器の出力端側へ伝搬する光を後方に反射する反射手段を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an integrated semiconductor laser device according to the present invention includes a plurality of semiconductor lasers, and an optical combiner capable of combining output light from the plurality of semiconductor lasers. , An integrated semiconductor laser element integrated with a semiconductor optical amplifier for amplifying output light from the optical combiner, the output end side of the semiconductor optical amplifier at the front of the output port side end face of the optical combiner Reflecting means for reflecting light propagating to the back is provided.

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記反射手段は、前記半導体光増幅器を埋め込む埋め込み部に幅方向にわたって設けた溝であることを特徴とする。 In the integrated semiconductor laser device according to the present invention as set forth in the invention described above, the reflecting means is a groove provided in a width direction in a buried portion in which the semiconductor optical amplifier is embedded.

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記溝を複数設けたことを特徴とする。 The integrated semiconductor laser device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a plurality of the grooves are provided.

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記反射手段の反射面と前記光合流器の出力ポート側の端面とのなす角度が０度より大きく４５度より小さいことを特徴とする。 The integrated semiconductor laser device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the angle formed between the reflecting surface of the reflecting means and the end surface on the output port side of the optical combiner is larger than 0 degree and smaller than 45 degrees. And

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記半導体光増幅器と前記反射手段の該半導体光増幅器に近い端部との距離は、該半導体光増幅器を導波する光の幅方向の強度分布が最大値から１／ｅ²となる位置よりも離れていることを特徴とする。 In the integrated semiconductor laser device according to the present invention, the distance between the semiconductor optical amplifier and the end of the reflecting means near the semiconductor optical amplifier is the width of light guided through the semiconductor optical amplifier. It is characterized in that the intensity distribution in the direction is further away from the position where the maximum value is 1 / e ² .

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記反射手段の前記光合流器に近い反射面と前記光合流器の出力ポート側の端面との距離の最大値Ｌと、前記光合流器の厚さ方向の中心位置からの前記反射面の下端部までの深さＤと、前記光合流器の出力ポート側の端面における該端面からの前記埋め込み部への放射光の前記厚さ方向の強度分布が最大値から１／ｅ²となる幅の半値Ｗ₀と、前記埋め込み部の屈折率ｎと、前記放射光の波長λとの間に、Ｗ₀√（１＋（λＬ／πｎＷ₀ ²）²）＜Ｄなる関係が成り立つことを特徴とする。 Further, the integrated semiconductor laser device according to the present invention is the integrated semiconductor laser device according to the above invention, wherein the maximum value L of the distance between the reflection surface of the reflection means near the optical combiner and the end surface on the output port side of the optical combiner, Depth D from the center position in the thickness direction of the optical combiner to the lower end of the reflecting surface, and the thickness of the emitted light from the end surface on the output port side of the optical combiner to the embedded portion Between the half value W _{0 of the} width where the intensity distribution in the vertical direction is 1 / e ² from the maximum value, the refractive index n of the buried portion, and the wavelength λ of the emitted light, W ₀ √ (1+ (λL / πnW ₀ ² ) ² ) <D is established.

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記複数の半導体レーザの間の埋め込み部に溝を設けたことを特徴とする。 The integrated semiconductor laser device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a groove is provided in a buried portion between the plurality of semiconductor lasers.

また、この発明に係る集積型半導体レーザ素子は、上記発明において、前記光合流器は多モード干渉型光合流器であることを特徴とする。 In the integrated semiconductor laser device according to the present invention as set forth in the invention described above, the optical combiner is a multimode interference optical combiner.

また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記のいずれかの発明に係る集積型半導体レーザ素子と、前記集積型半導体レーザ素子からの出力光を透過および分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子を透過した光を伝送する光ファイバと、前記光分岐素子により分岐した光の強度を検出する光検出器と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor laser module according to the present invention includes an integrated semiconductor laser element according to any one of the above inventions, an optical branching element that transmits and branches output light from the integrated semiconductor laser element, and the optical branching element And an optical fiber for transmitting the light transmitted through the optical branching element, and a photodetector for detecting the intensity of the light branched by the optical branching element.

本発明によれば、光合流器の出力ポート側の端面の前部に半導体光増幅器の出力端側へ伝搬する光を後方に反射する反射手段を設けたことにより、内部で発生する迷光の伝搬を阻止することができるので、迷光の前方への放射を抑制することができる集積型半導体レーザ素子を実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, the reflection means for reflecting the light propagating to the output end side of the semiconductor optical amplifier backward is provided in the front part of the end face on the output port side of the optical combiner, so that the propagation of stray light generated inside is provided. Therefore, an integrated semiconductor laser element capable of suppressing the forward radiation of stray light can be realized.

以下に、図面を参照して本発明に係る集積型半導体レーザ素子および半導体レーザモジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an integrated semiconductor laser device and a semiconductor laser module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の構造と製造方法について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子を模式的に表した平面概略図である。 (Embodiment 1)
First, the structure and manufacturing method of the integrated semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic plan view schematically showing an integrated semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、本実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子１０は、複数のＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光導波路１２−１〜１２−ｎと、ＭＭＩ合流器１３と、半導体光増幅器１４とを一つの半導体基板上に集積し、埋め込み部１５により埋め込んだ構造を有する。そして、ＭＭＩ光合流器１３の出力ポート１３ａ側の端面１３ｂの前部の埋め込み部に、半導体光増幅器１４の出力端１４ａ側へ伝搬する光を後方に反射する反射手段である反射溝１６ａ、１６ｂを幅方向（半導体光増幅器１４の光の伝搬方向に直交する方向）にわたって設けている。また、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ間の埋め込み部にトレンチ溝１７−１〜１７−ｍ（ｍ＝ｎ―１）を設けている。 As shown in FIG. 1, the integrated semiconductor laser device 10 according to the first embodiment includes a plurality of DFB laser stripes 11-1 to 11-n (n is an integer of 2 or more) and a plurality of optical waveguides 12-. 1 to 12-n, the MMI combiner 13, and the semiconductor optical amplifier 14 are integrated on one semiconductor substrate and embedded in the embedded portion 15. Then, reflection grooves 16a and 16b, which are reflection means for reflecting light propagating to the output end 14a side of the semiconductor optical amplifier 14 backward, are embedded in the front embedded portion of the end face 13b on the output port 13a side of the MMI optical combiner 13. Are provided across the width direction (direction orthogonal to the light propagation direction of the semiconductor optical amplifier 14). Further, trench grooves 17-1 to 17-m (m = n-1) are provided in the buried portions between the DFB laser stripes 11-1 to 11-n.

ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎは、各々が幅１．５〜３μｍ、長さ６００μｍのストライプ状の埋め込み構造を有する端面発光型レーザであり、集積型半導体レーザ素子１０の一端において幅方向に２５μｍピッチで形成されている。ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎは、各ＤＦＢレーザストライプに備えられた回折格子の間隔を互いに異ならせることにより、出力光の波長が１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲で相違するように構成されている。また、ＤＦＢレーザストライプのレーザ発振波長は、集積型半導体レーザ素子１０の設定温度を変化させることにより調整することができる。すなわち、集積型半導体レーザ素子１０は、駆動するＤＦＢレーザストライプの切り替えと温度制御により、広い波長可変範囲を実現している。 The DFB laser stripes 11-1 to 11-n are edge-emitting lasers each having a stripe-shaped embedded structure with a width of 1.5 to 3 μm and a length of 600 μm, and in the width direction at one end of the integrated semiconductor laser device 10. Are formed at a pitch of 25 μm. The DFB laser stripes 11-1 to 11-n are configured such that the wavelength of the output light is different in the range of 1530 nm to 1570 nm by making the intervals of the diffraction gratings provided in each DFB laser stripe different from each other. . The laser oscillation wavelength of the DFB laser stripe can be adjusted by changing the set temperature of the integrated semiconductor laser element 10. That is, the integrated semiconductor laser device 10 realizes a wide wavelength variable range by switching the driving DFB laser stripe and controlling the temperature.

ＭＭＩ合流器１３は集積型半導体レーザ素子１０の中央部付近に形成されている。また、光導波路１２−１〜１２−ｎはＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎとＭＭＩ合流器１３との間に形成されており、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎとＭＭＩ合流器１３とを光学的に接続する。半導体光増幅器１４は集積型半導体レーザ素子１０のＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎとは反対側の一端に形成されている。 The MMI combiner 13 is formed near the center of the integrated semiconductor laser device 10. The optical waveguides 12-1 to 12-n are formed between the DFB laser stripes 11-1 to 11-n and the MMI combiner 13, and the DFB laser stripes 11-1 to 11-n and the MMI combiner are formed. 13 is optically connected. The semiconductor optical amplifier 14 is formed at one end of the integrated semiconductor laser element 10 opposite to the DFB laser stripes 11-1 to 11-n.

この集積型半導体レーザ素子１０の動作を説明する。まず、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎの中から選択した１つのＤＦＢレーザストライプを駆動する。トレンチ溝１７−１〜１７−ｍはＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ間を電気的に分離するのでＤＦＢレーザストライプ間の分離抵抗が大きくなり、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎの中の１つを選択して駆動することが容易にできる。 The operation of the integrated semiconductor laser device 10 will be described. First, one DFB laser stripe selected from the DFB laser stripes 11-1 to 11-n is driven. Since the trench grooves 17-1 to 17-m electrically isolate the DFB laser stripes 11-1 to 11-n, the isolation resistance between the DFB laser stripes increases, and the DFB laser stripes 11-1 to 11-n One of them can be easily selected and driven.

つぎに、複数の光導波路１２−１〜１２−ｎのうち駆動するＤＦＢレーザストライプと光学的に接続している光導波路は、駆動するＤＦＢレーザストライプからの出力光を導波する。ＭＭＩ合流器１３は、光導波路を導波した光を通過させて出力ポート１３ａから出力する。半導体光増幅器１４は、出力ポート１３ａから出力した光を増幅して出力端１４ａから出力する。 Next, the optical waveguide optically connected to the driven DFB laser stripe among the plurality of optical waveguides 12-1 to 12-n guides output light from the driven DFB laser stripe. The MMI combiner 13 passes the light guided through the optical waveguide and outputs it from the output port 13a. The semiconductor optical amplifier 14 amplifies the light output from the output port 13a and outputs it from the output terminal 14a.

半導体光増幅器１４は、駆動するＤＦＢレーザストライプからの出力光のＭＭＩ合流器１３による光の損失を補い、出力端から所望の強度の光出力を得るために用いられる。 The semiconductor optical amplifier 14 is used to compensate for the loss of light from the output light from the driving DFB laser stripe by the MMI combiner 13 and to obtain a light output having a desired intensity from the output end.

この集積型半導体レーザ素子１０が動作する際には、光導波路１２−１〜１２−ｎの曲がった部分からの放射光や、ＭＭＩ光合流器１３の出力ポート１３ａ側の端面１３ｂからの放射光が迷光となる。しかし、図２に示すように、反射溝１６ａ、１６ｂの内側面が反射面となって半導体光増幅器１４の出力端１４ａ側へ伝搬する図中矢印で示される迷光を後方に反射するので、迷光の素子の前方への放射を抑制することができる。反射溝１６ａ、１６ｂの反射率は埋め込み部１５の屈折率により異なるが、例えば溝内部が空気で埋め込み部１５が半導体の場合３０％程度である。 When this integrated semiconductor laser device 10 operates, the emitted light from the bent portions of the optical waveguides 12-1 to 12-n or the emitted light from the end face 13 b on the output port 13 a side of the MMI optical combiner 13. Becomes stray light. However, as shown in FIG. 2, the stray light indicated by the arrow in the figure propagating toward the output end 14 a side of the semiconductor optical amplifier 14 is reflected backward as the inner side surfaces of the reflection grooves 16 a and 16 b become reflection surfaces. The radiation to the front of the element can be suppressed. The reflectivity of the reflection grooves 16a and 16b varies depending on the refractive index of the embedded portion 15, but is about 30%, for example, when the inside of the groove is air and the embedded portion 15 is a semiconductor.

反射溝１６ａの内側面とＭＭＩ光合流器１３の端面１３ｂとのなす角度θ（図１参照）は、０度より大きく４５度より小さい。反射溝１６ｂについても同様である。角度θが０度であると反射溝１６ａ、１６ｂが反射した光がもとの方向に戻るので、ＭＭＩ光合流器１３を経由してＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎに戻り、レーザ発振の動作の不安定や雑音の発生の原因となる場合がある。角度θが４５度であると反射溝１６ａ、１６ｂが反射した光が集積型半導体レーザ素子１０の側面で反射し、再び反射溝１６ａ、１６ｂで反射してもとの方向に戻るので、ＭＭＩ光合流器１３の端面１３ｂを経由してＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎに戻り、レーザ発振の動作の不安定や雑音の発生の原因となる場合がある。また、角度θが４５度より大きいと、溝の内側面で反射した迷光が集積型半導体レーザ素子１０の側面と溝との間の部分を通って前方に伝搬しやすくなる。 An angle θ (see FIG. 1) formed by the inner surface of the reflection groove 16a and the end surface 13b of the MMI optical combiner 13 is larger than 0 degree and smaller than 45 degrees. The same applies to the reflection groove 16b. When the angle θ is 0 degree, the light reflected by the reflection grooves 16a and 16b returns to the original direction, and returns to the DFB laser stripes 11-1 to 11-n via the MMI optical combiner 13, thereby causing laser oscillation. May cause unstable operation and noise. When the angle θ is 45 degrees, the light reflected by the reflection grooves 16a and 16b is reflected by the side surface of the integrated semiconductor laser device 10, and returns to the original direction when reflected by the reflection grooves 16a and 16b again. Returning to the DFB laser stripes 11-1 to 11-n via the end face 13b of the merger 13 may cause instability of the laser oscillation operation and generation of noise. If the angle θ is greater than 45 degrees, the stray light reflected by the inner surface of the groove easily propagates forward through the portion between the side surface of the integrated semiconductor laser element 10 and the groove.

また、半導体光増幅器１４と反射溝１６ａの半導体光増幅器１４に近い端部との距離ｌ（図２参照）は、半導体光増幅器１４を導波する光の幅方向の強度分布が最大値から１／ｅ²となる位置よりも離れており、たとえば２μｍ以上とする。その結果、反射溝１６ａが半導体光増幅器１４を導波する光の導波モードに影響を及ぼすことはない。ただし、距離ｌは、大きすぎると反射溝１６ａと半導体光増幅器１４の間から迷光が漏洩する量が多くなるので、５μｍ以下とすることが好ましい。半導体光増幅器１４と反射溝１６ｂの半導体光増幅器１４に近い端部との距離も同様の距離とする。 The distance l (see FIG. 2) between the semiconductor optical amplifier 14 and the end of the reflection groove 16a close to the semiconductor optical amplifier 14 is such that the intensity distribution in the width direction of the light guided through the semiconductor optical amplifier 14 is 1 from the maximum value. It is further away from the position where it is / e ² , for example, 2 μm or more. As a result, the reflection groove 16a does not affect the waveguide mode of light guided through the semiconductor optical amplifier 14. However, if the distance l is too large, the amount of stray light leaking from between the reflection groove 16a and the semiconductor optical amplifier 14 increases, so it is preferable to set the distance l to 5 μm or less. The distance between the semiconductor optical amplifier 14 and the end of the reflection groove 16b close to the semiconductor optical amplifier 14 is also set to the same distance.

つぎに、図３〜１３を用いて、本実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。図３〜５は、各製造工程において、図１に示す集積型半導体レーザ素子１０のＡ−Ａ線に沿った断面を概略的に示すものである。 Next, a manufacturing method of the integrated semiconductor laser device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 schematically show cross sections along the line AA of the integrated semiconductor laser device 10 shown in FIG. 1 in each manufacturing process.

まず、ｎ型ＩｎＰ基板２１上に、有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ： MOCVD）法を用いて、下部クラッドを兼ねるｎ型ＩｎＰバッファ層２２、組成を連続的に変化させた下部ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）層２３、ＭＱＷ活性層２４、上部ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ層２５、ＩｎＰスペーサ層２６、ＩｎＧａＡｓＰグレーティング層２７、ｐ型ＩｎＰ層２８を順次堆積する（図３）。なお、図中の領域Ｅ１〜Ｅ４は、それぞれＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎを形成する領域、光導波路１２−１〜１２−ｎを形成する領域、ＭＭＩ光合流器１３を形成する領域、半導体光増幅器１４を形成する領域を示す。 First, an n-type InP buffer layer 22 that also serves as a lower cladding and a lower InGaAsP whose composition has been continuously changed using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method on an n-type InP substrate 21. A SCH (Separate Confinement Heterostructure) layer 23, an MQW active layer 24, an upper InGaAsP-SCH layer 25, an InP spacer layer 26, an InGaAsP grating layer 27, and a p-type InP layer 28 are sequentially deposited (FIG. 3). Regions E1 to E4 in the figure are regions for forming the DFB laser stripes 11-1 to 11-n, regions for forming the optical waveguides 12-1 to 12-n, and regions for forming the MMI optical combiner 13, respectively. 2 shows a region where the semiconductor optical amplifier 14 is formed.

つぎに、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、領域Ｅ１のＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎのそれぞれを形成する位置に、互いに周期の異なる回折格子のパターンになるようにパターンニングを施す。また、領域Ｅ４にもパターンニングを施す。そして、ＳｉＮ膜をマスクとしてエッチングして、領域Ｅ１のＩｎＧａＡｓＰグレーティング層２７に回折格子となる格子溝２９を形成するとともに、領域Ｅ４のＩｎＧａＡｓＰグレーティング層２７を全て取り除く。つぎに、ＳｉＮ膜のマスクを除去した後に領域Ｅ１〜Ｅ４の全面にｐ型ＩｎＰ層２８を再び堆積する。 Next, after depositing a SiN film on the entire surface, patterning is performed so that each of the DFB laser stripes 11-1 to 11-n in the region E1 has a diffraction grating pattern with a different period. Further, patterning is also applied to the region E4. Then, etching is performed using the SiN film as a mask to form a grating groove 29 serving as a diffraction grating in the InGaAsP grating layer 27 in the region E1, and all the InGaAsP grating layer 27 in the region E4 is removed. Next, after removing the mask of the SiN film, the p-type InP layer 28 is deposited again on the entire surface of the regions E1 to E4.

つぎに、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、領域Ｅ１、Ｅ４のそれぞれに、ＤＦＢレーザストライプや半導体光増幅器よりもやや幅広の形状のパターンになるようにパターンニングを施す。そして、ＳｉＮ膜をマスクとしてエッチングして、図４に示すように、下部ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ層２３までを除去してｎ型ＩｎＰバッファ層２２を露出する。このとき領域Ｅ２、Ｅ３は下部ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ層２３まで全て除去される。 Next, after a SiN film is deposited on the entire surface, patterning is performed on each of the regions E1 and E4 so that the pattern has a slightly wider shape than the DFB laser stripe and the semiconductor optical amplifier. Then, etching is performed using the SiN film as a mask, and the lower InGaAsP-SCH layer 23 is removed to expose the n-type InP buffer layer 22 as shown in FIG. At this time, the regions E2 and E3 are all removed up to the lower InGaAsP-SCH layer 23.

つぎに、ＳｉＮ膜のマスクをそのまま選択成長のマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、図５に示すように、ＩｎＧａＡｓＰコア層３０、ｉ型ＩｎＰ層３１を順次堆積する。 Next, an InGaAsP core layer 30 and an i-type InP layer 31 are sequentially deposited by MOCVD using the SiN film mask as it is as a selective growth mask as shown in FIG.

つぎに、ＳｉＮ膜のマスクを除去した後、新たにＳｉＮ膜を堆積し、図１に示したＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４に対応するパターンになるようにパターンニングを施す。そして、このＳｉＮ膜をマスクとしてエッチングして、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４に対応するメサ構造を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰバッファ層２２を露出させる。 Next, after removing the mask of the SiN film, a new SiN film is deposited, and the DFB laser stripes 11-1 to 11-n, the optical waveguides 12-1 to 12-n, and the MMI optical combiner shown in FIG. 13. Patterning is performed so that a pattern corresponding to the semiconductor optical amplifier 14 is obtained. Etching is performed using the SiN film as a mask to form a mesa structure corresponding to the DFB laser stripes 11-1 to 11-n, the optical waveguides 12-1 to 12-n, the MMI optical combiner 13, and the semiconductor optical amplifier 14. At the same time, the n-type InP buffer layer 22 is exposed.

図６はこの工程を行った後の状態を説明する平面概略図である。領域Ｅ１〜Ｅ４においては、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４のそれぞれに対応する形状をしたメサ構造Ｍ１〜Ｍ４が形成される。 FIG. 6 is a schematic plan view for explaining the state after performing this step. In the regions E1 to E4, mesa structures M1 to M1 having shapes corresponding to the DFB laser stripes 11-1 to 11-n, the optical waveguides 12-1 to 12-n, the MMI optical combiner 13, and the semiconductor optical amplifier 14, respectively. M4 is formed.

つぎに、直前の工程で用いたＳｉＮ膜のマスクを選択成長のマスクとして、ＭＯＣＶＤ法を用いて、露出したｎ型ＩｎＰバッファ層２２上に、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層３２、ｎ型電流ブロッキング層３３を順次堆積する。ついで、ＳｉＮ膜のマスクを除去した後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、領域Ｅ１〜Ｅ４の全面にｐ型ＩｎＰクラッド層３４、ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５を順次堆積する。図７は、図６に示す半導体増幅器１４を形成する領域Ｅ４におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を概略的に示すものである。 Next, using the SiN film mask used in the immediately preceding process as a mask for selective growth, a p-type InP buried layer 32 and an n-type current blocking layer 33 are formed on the exposed n-type InP buffer layer 22 by MOCVD. Are sequentially deposited. Next, after removing the mask of the SiN film, a p-type InP clad layer 34 and an InGaAs contact layer 35 are sequentially deposited on the entire surface of the regions E1 to E4 using the MOCVD method. FIG. 7 schematically shows a cross section taken along line BB in a region E4 forming the semiconductor amplifier 14 shown in FIG.

つぎに、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、図８に示すように、反射溝に対応するパターン３６ａ、３６ｂおよびトレンチ溝に対応するパターン３７−１〜３７−ｍになるようにパターンニングを施す。 Next, after depositing a SiN film on the entire surface, as shown in FIG. 8, patterning is performed so that patterns 36a and 36b corresponding to the reflective grooves and patterns 37-1 to 37-m corresponding to the trench grooves are formed. .

そして、このＳｉＮ膜をマスクとしてエッチングして、図１に示す反射溝１６ａ、１６ｂとトレンチ溝１７−１〜１７−ｍを形成する。図９は反射溝１６ａ、１６ｂを形成した様子を示す断面概略図である。 Then, the SiN film is etched as a mask to form the reflection grooves 16a and 16b and the trench grooves 17-1 to 17-m shown in FIG. FIG. 9 is a schematic sectional view showing a state in which the reflection grooves 16a and 16b are formed.

トレンチ溝１７−１〜１７−ｍについては、例えばｎ型ＩｎＰバッファ層２２に到る深さまで形成するが、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ間が電気的に分離できる深さまで形成すればよい。また、反射溝１６ａ、１６ｂについては、反射溝１６ａ、１６ｂのＭＭＩ光合流器１３に近い内側面とＭＭＩ光合流器１３の出力ポート１３ａ側の端面１３ｂとの距離の最大値Ｌと、ＭＭＩ光合流器１３のＩｎＧａＡｓＰコア層３０の厚さ方向の中心位置からの反射溝１６ａ、１６ｂの下端部までの深さＤと、ＭＭＩ光合流器１３の端面１３ｂにおける、該端面１３ｂからのｐ型ＩｎＰ埋め込み層３２への放射光の厚さ方向の強度分布が最大値から１／ｅ²となる幅の半値Ｗ₀と、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層３２の屈折率ｎと、放射光の波長λとの間に、Ｗ₀√（１＋（λＬ／πｎＷ₀ ²）²）＜Ｄなる関係が成り立つような深さに形成する。この関係について以下説明する。 The trenches 17-1 to 17-m, for example, is formed to a depth reaching the n-type InP buffer layer 22, if formed to a depth between the DFB laser stripes 11-1 to 11-n can be electrically separated Good. For the reflection grooves 16a and 16b, the maximum value L of the distance between the inner surface of the reflection grooves 16a and 16b near the MMI optical combiner 13 and the end face 13b on the output port 13a side of the MMI optical combiner 13, and the MMI light The depth D from the center position in the thickness direction of the InGaAsP core layer 30 of the merger 13 to the lower end of the reflection grooves 16a and 16b, and the p-type InP from the end face 13b of the end face 13b of the MMI optical combiner 13 The half value W _{0 of the} width where the intensity distribution in the thickness direction of the emitted light to the buried layer 32 is 1 / e ² from the maximum value, the refractive index n of the p-type InP buried layer 32, and the wavelength λ of the emitted light In the meantime, it is formed to such a depth that the relationship of W ₀ √ (1+ (λL / πnW ₀ ² ) ² ) <D is established. This relationship will be described below.

図１０は、図８におけるＣ−Ｃ線に沿った断面を用いて、反射溝１６ｂの深さについて説明する図である。ＭＭＩ光合流器１３の端面１３ｂにおいてＩｎＧａＡｓＰコア層３０からｐ型ＩｎＰ埋め込み層へと放射した光は強度分布Ｇを有し、その形状はＩｎＧａＡｓＰコア層３０の厚さ方向にｙ軸を取るとｅｘｐ（−ｙ／Ｗ₀ ²）で表される。この放射光が距離Ｌだけ進むと強度分布は曲線Ｓで示すように厚さ方向に広がり、強度が最大値から１／ｅ²となる幅の半値ＷはＷ（Ｌ）＝Ｗ₀√（１＋（λＬ／πｎＷ₀ ²）²）で表される。したがって、Ｗ₀√（１＋（λＬ／πｎＷ₀ ²）²）＜Ｄなる関係が成り立っていれば、ＩｎＧａＡｓＰコア層３０から放射した光が反射溝１６ｂの下を通過して前方へ到達することなく反射されるので、迷光の伝搬を一層効果的に抑制できる。たとえば、ＩｎＧａＡｓＰコア層３０のバンドギャップ波長が１．３μｍで厚さが２００ｎｍ、放射光の波長λが１．５５μｍ、ｎが３．１７、Ｌが５μｍの場合は、Ｗ₀は約０．８２μｍとなるので、Ｄは１．２５４μｍ以上にすればよい。 FIG. 10 is a diagram illustrating the depth of the reflection groove 16b using a cross section taken along the line CC in FIG. The light radiated from the InGaAsP core layer 30 to the p-type InP buried layer at the end face 13b of the MMI optical combiner 13 has an intensity distribution G, and the shape is exp when the y-axis is taken in the thickness direction of the InGaAsP core layer 30. (−y / W ₀ ² ) Advances the emitted light by a distance L when the intensity distribution spreads in the thickness direction as shown by curve S, the half W of width intensity becomes 1 / e ² from the maximum value _{W (L) = W 0 √} (1+ (ΛL / πnW ₀ ² ) ² ) Therefore, if the relationship of W ₀ √ (1+ (λL / πnW ₀ ² ) ² ) <D is established, the light emitted from the InGaAsP core layer 30 does not pass forward under the reflection groove 16b. Since it is reflected, the propagation of stray light can be more effectively suppressed. For example, if the band gap wavelength thickness at 1.3μm of InGaAsP core layer 30 is 200 nm, the wavelength of the emitted light λ is 1.55 .mu.m, n is 3.17, L is 5 [mu] m, W ₀ is approximately 0.82μm Therefore, D may be 1.254 μm or more.

つぎに、ＳｉＮ膜のマスクを除去した後、全面に再びＳｉＮ膜を堆積し、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎと半導体光増幅器１４に対する開口部を形成してＳｉＮ保護膜３８とし、全面にＡｕＺｎ／Ａｕからなる２層の導電膜を堆積した後、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎと半導体光増幅器１４とに対応する形状にパターンニングすることによってｐ側電極３９を形成する。一方、ｎ型ＩｎＰ基板２１の裏面にはＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなる２層構造のｎ側電極４０を形成する。こうして、図６に示す領域Ｅ４に半導体増幅器１４が形成される。図１１は、この時点における領域Ｅ４におけるＢ−Ｂ線に沿った断面概略図である。 Next, after removing the mask of the SiN film, an SiN film is deposited again on the entire surface, and openings for the DFB laser stripes 11-1 to 11-n and the semiconductor optical amplifier 14 are formed to form the SiN protective film 38. After depositing a two-layer conductive film made of AuZn / Au, the p-side electrode 39 is formed by patterning into a shape corresponding to the DFB laser stripes 11-1 to 11-n and the semiconductor optical amplifier 14. On the other hand, an n-side electrode 40 having a two-layer structure made of AuGeNi / Au is formed on the back surface of the n-type InP substrate 21. Thus, the semiconductor amplifier 14 is formed in the region E4 shown in FIG. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in the region E4 at this time point.

一方、図１２は、この時点での図６に示す領域Ｅ３のＦ−Ｆ線に沿った断面を、図１３は、この時点での領域Ｅ１のＨ−Ｈ線に沿った断面を、それぞれ概略的に示すものである。図１１〜１３に示すように、上記製造工程により、半導体増幅器１４、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３が、同時に形成される。 On the other hand, FIG. 12 schematically shows a cross section taken along the line FF of the area E3 shown in FIG. 6 at this time, and FIG. 13 schematically shows a cross section taken along the line HH of the area E1 at this time. It is shown as an example. As shown in FIGS. 11 to 13, the semiconductor amplifier 14, the DFB laser stripes 11-1 to 11-n, the optical waveguides 12-1 to 12-n, and the MMI optical combiner 13 are simultaneously formed by the above manufacturing process. .

最後に、ｎ型ＩｎＰ基板２１を、集積型半導体レーザ素子１０が複数並んだバー状にへき開し、ＤＦＢレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、半導体増幅器１４を形成した両端面に反射防止膜をコートしたのち、各集積型半導体レーザ素子１０ごとに分離することにより、完成する。 Finally, the n-type InP substrate 21 is cleaved into a bar shape in which a plurality of integrated semiconductor laser elements 10 are arranged, and antireflection films are formed on both end surfaces on which the DFB laser stripes 11-1 to 11-n and the semiconductor amplifier 14 are formed. After coating, it is completed by separating each integrated semiconductor laser element 10.

以上説明したように、本実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子１０によれば、ＭＭＩ光合流器１３の出力ポート１３ａ側の端面１３ｂの前部に半導体光増幅器１４の出力端１４ａ側へ伝搬する光を後方に反射する反射溝１６ａ、１６ｂを設けたことにより、ＭＭＩ光合流器１３や光導波路１２−１〜１２−ｎから放射する迷光の素子前方への放射を抑制することができる。 As described above, according to the integrated semiconductor laser device 10 according to the first embodiment, the front end of the end face 13b on the output port 13a side of the MMI optical combiner 13 is on the output end 14a side of the semiconductor optical amplifier 14. By providing the reflection grooves 16a and 16b for reflecting the propagating light backward, the stray light emitted from the MMI optical combiner 13 and the optical waveguides 12-1 to 12-n can be suppressed from being emitted forward. .

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子について説明する。本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子は、実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子と同様の構造を有し、同様の方法で製造できるが、反射溝が素子の前方に向かって複数設けられている点が異なる。 (Embodiment 2)
Next, an integrated semiconductor laser element according to the second embodiment of the present invention will be described. The integrated semiconductor laser device according to the second embodiment has the same structure as that of the integrated semiconductor laser device according to the first embodiment, and can be manufactured by the same method. However, the reflection groove faces the front of the device. The difference is that a plurality are provided.

図１４は、本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子を模式的に表した平面概略図である。図１４に示すように、本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子５０は、実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子１０と同様に、複数のＤＦＢレーザストライプ５１−１〜５１−ｎと、複数の光導波路５２−１〜５２−ｎと、ＭＭＩ合流器５３と、半導体光増幅器５４とを単一の基板上に集積し、埋め込み部５５により埋め込んだ構造を有する。そして、ＭＭＩ光合流器５３の出力ポート５３ａ側の端面５３ｂの前部の埋め込み部に、半導体光増幅器５４の出力端５４ａ側へ伝搬する光を後方に反射する複数の反射溝５６ａ、５６ｂを幅方向にわたって設けている。また、ＤＦＢレーザストライプ５１−１〜５１−ｎ間の埋め込み部にトレンチ溝５７−１〜５７−ｍを設けている。 FIG. 14 is a schematic plan view schematically showing the integrated semiconductor laser device according to the second embodiment. As shown in FIG. 14, the integrated semiconductor laser element 50 according to the second embodiment has a plurality of DFB laser stripes 51-1 to 51-n, similar to the integrated semiconductor laser element 10 according to the first embodiment. The plurality of optical waveguides 52-1 to 52-n, the MMI combiner 53, and the semiconductor optical amplifier 54 are integrated on a single substrate and embedded in the embedded portion 55. A plurality of reflection grooves 56a and 56b for reflecting light propagating backward to the output end 54a side of the semiconductor optical amplifier 54 are formed in the embedded portion of the front end surface 53b on the output port 53a side of the MMI optical combiner 53. It is provided over the direction. Further, trench grooves 57-1 to 57-m are provided in the buried portions between the DFB laser stripes 51-1 to 51-n.

この集積型半導体レーザ素子５０が動作する際には、光導波路５２−１〜５２−ｎの曲がった部分からの放射光や、ＭＭＩ光合流器５３の出力ポート５３ａ側の端面５３ｂからの放射光が迷光となる。しかし、図１５に示すように、素子の前方に向かって設けられた複数の反射溝５６ａ、５６ｂが半導体光増幅器５４の出力端５４ａ側へ伝搬する図中矢印で示される迷光を後方に反射するので、迷光の素子前方への放射を抑制することができる。そして、一つの反射溝を透過した迷光も、図中幅のある矢印で示されるように複数の反射溝によって順次反射されて減衰する。また、半導体光増幅器５２と一つの反射溝の間を抜けて前方へ伝搬する迷光も、図中矢印で示されるように外側に広がることにより次の反射溝により反射される。その結果、素子の前方へ放射する迷光が一層抑制される。 When this integrated semiconductor laser device 50 operates, the light emitted from the bent portions of the optical waveguides 52-1 to 52-n or the light emitted from the end face 53b on the output port 53a side of the MMI optical combiner 53 is used. Becomes stray light. However, as shown in FIG. 15, the plurality of reflection grooves 56 a and 56 b provided toward the front of the element reflects backward the stray light indicated by the arrow propagating to the output end 54 a side of the semiconductor optical amplifier 54. Therefore, radiation of stray light to the front of the element can be suppressed. Then, the stray light transmitted through one reflection groove is also sequentially reflected and attenuated by the plurality of reflection grooves as shown by the wide arrows in the figure. Further, stray light that passes through between the semiconductor optical amplifier 52 and one reflection groove and propagates forward is spread outside and reflected by the next reflection groove as indicated by an arrow in the figure. As a result, stray light emitted toward the front of the element is further suppressed.

なお、反射溝５６ａ、５６ｂのそれぞれの溝の数は３〜５程度である。また、反射溝５６ａ、５６ｂのそれぞれにおいて、複数の溝を所定の間隔で周期的に配置することによって、迷光を効果的に反射することができる。たとえば、迷光の波長をλ´、溝内部と溝以外の部分との平均屈折率をｎ´とすると、溝の間隔はλ´／４ｎ´とする。 In addition, the number of each groove | channel of the reflective grooves 56a and 56b is about 3-5. Moreover, in each of the reflection grooves 56a and 56b, stray light can be effectively reflected by periodically arranging a plurality of grooves at a predetermined interval. For example, assuming that the wavelength of stray light is λ ′ and the average refractive index between the inside of the groove and the portion other than the groove is n ′, the interval between the grooves is λ ′ / 4n ′.

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態３に係る半導体レーザモジュールは、実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子５０を備えるものである。 (Embodiment 3)
Next, a semiconductor laser module according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The semiconductor laser module according to the third embodiment includes the integrated semiconductor laser element 50 according to the second embodiment.

図１６は、本実施の形態３に係る半導体レーザモジュールを模式的に表した平面概略図である。本実施の形態３に係る半導体レーザモジュール６０の動作を説明する。集積型半導体レーザ素子５０は、駆動するＤＦＢレーザストライプに対応する波長の光を出力する。コリメートレンズ６１は、集積型半導体レーザ素子５０からの出力光を平行光線とする。光アイソレータ６２は、コリメートレンズ６１からの平行光線を一方向にのみ透過する。ビームスプリッタ６３は、コリメートレンズ６１からの平行光線の大部分を透過し、一部を分岐する。パワーモニタＰＤ６４は、ビームスプリッタ６３により分岐した光を検出し、検出した光強度に応じた電流が流れる。一方、集光レンズ６５は、ビームスプリッタ６３を透過した光を集光して光ファイバ６６に結合する。光ファイバ６６は結合した光を伝搬し、伝搬した光は信号光などとして用いられる。 FIG. 16 is a schematic plan view schematically showing the semiconductor laser module according to the third embodiment. The operation of the semiconductor laser module 60 according to the third embodiment will be described. The integrated semiconductor laser element 50 outputs light having a wavelength corresponding to the DFB laser stripe to be driven. The collimating lens 61 converts the output light from the integrated semiconductor laser element 50 into parallel rays. The optical isolator 62 transmits the parallel light from the collimating lens 61 only in one direction. The beam splitter 63 transmits most of the parallel rays from the collimating lens 61 and branches a part thereof. The power monitor PD 64 detects the light branched by the beam splitter 63, and a current corresponding to the detected light intensity flows. On the other hand, the condensing lens 65 condenses the light transmitted through the beam splitter 63 and couples it to the optical fiber 66. The optical fiber 66 propagates the combined light, and the propagated light is used as signal light or the like.

本実施の形態３に係る半導体レーザモジュール６０は、迷光の素子前方への放射を抑制することができる集積型半導体レーザ素子５０を備えているので、パワーモニタＰＤ６４に流れる電流と光ファイバ６６からの光出力との間のオフセットが大幅に小さくなる。したがって、ＤＦＢレーザストライプの光出力の経時的な低下や設定温度などによるパワーモニタＰＤ６４の検出電流の変動がきわめて小さくなり、光ファイバ出力を一定にするための制御が容易になる。 Since the semiconductor laser module 60 according to the third embodiment includes the integrated semiconductor laser element 50 that can suppress the stray light from being emitted to the front of the element, the current flowing from the power monitor PD 64 and the optical fiber 66 can be reduced. The offset between the light output is greatly reduced. Therefore, the fluctuation of the detection current of the power monitor PD 64 due to the temporal decrease in the optical output of the DFB laser stripe or the set temperature becomes extremely small, and the control for making the optical fiber output constant becomes easy.

なお、本実施の形態１または２に係る集積型半導体レーザ素子は、反射手段として溝を設けたが、反射手段として、埋め込み部とは屈折率や反射率が異なる材質からなる反射板を設けてもよい。このような反射板は、上記と同様な方法で形成した反射溝の内側面を前記材質で被覆したり、反射溝を前記材質で充填したりすることにより形成することができる。 In the integrated semiconductor laser element according to the first or second embodiment, a groove is provided as a reflecting means, but a reflecting plate made of a material having a refractive index or a reflectance different from that of the embedded portion is provided as the reflecting means. Also good. Such a reflection plate can be formed by covering the inner surface of the reflection groove formed by the same method as described above with the above material or filling the reflection groove with the above material.

本発明の実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子を模式的に表した平面概略図である。1 is a schematic plan view schematically showing an integrated semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. 反射溝が迷光を反射することを説明する図である。It is a figure explaining that a reflective groove reflects stray light. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する平面概略図である。6 is a schematic plan view illustrating the method for manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する平面概略図である。6 is a schematic plan view illustrating the method for manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 反射溝の深さについて説明する図である。It is a figure explaining the depth of a reflective groove. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the integrated semiconductor laser element according to the first embodiment. FIG. 本発明の実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子を模式的に表した平面概略図である。FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing an integrated semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. 複数の反射溝が迷光を反射することを説明する図である。It is a figure explaining that a plurality of reflective grooves reflect stray light. 本発明の実施の形態３に係る半導体レーザモジュールを模式的に表した平面概略図である。FIG. 6 is a schematic plan view schematically showing a semiconductor laser module according to Embodiment 3 of the present invention. 従来の集積型半導体レーザ素子を模式的に表した平面概略図である。FIG. 10 is a schematic plan view schematically showing a conventional integrated semiconductor laser element. 図１７に示す集積型半導体レーザ素子を備える光通信用の半導体レーザモジュールを模式的に表した平面概略図である。FIG. 18 is a schematic plan view schematically showing a semiconductor laser module for optical communication including the integrated semiconductor laser element shown in FIG. 17. パワーモニタＰＤに流れる電流と光ファイバ出力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric current which flows into power monitor PD, and an optical fiber output.

Explanation of symbols

１０、５０集積型半導体レーザ素子
１１−１〜１１−ｎ、５１−１〜５１−ｎＤＦＢレーザストライプ
１２−１〜１２−ｎ、５２−１〜５２−ｎ光導波路
１３、５３ＭＭＩ光合流器
１３ａ、５３ａ出力ポート
１３ｂ、５３ｂ出力側端面
１４、５４半導体光増幅器
１４ａ、５４ａ出力端
１５、５５埋め込み部
１６ａ、１６ｂ反射溝
１７−１〜１７−ｍ、５７−１〜５７−ｍトレンチ溝
２１ｎ型ＩｎＰ基板
２２ｎ型ＩｎＰバッファ層
２３下部ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ層
２４ＭＱＷ活性層２４
２５上部ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ層
２６ＩｎＰスペーサ層
２７ＩｎＧａＡｓＰグレーティング層
２８ｐ型ＩｎＰ層
２９格子溝
３０ＩｎＧａＡｓＰコア層
３１ｉ型ＩｎＰ層
３２ｐ型ＩｎＰ埋め込み層
３３ｎ型電流ブロッキング層
３４ｐ型ＩｎＰクラッド層
３５ＩｎＧａＡｓコンタクト層
３６ａ、３６ｂパターン
３７−１〜３７−ｍパターン
３８保護膜
３９ｐ側電極
４０ｎ側電極
５６ａ、５６ｂ複数の反射溝
６０半導体レーザモジュール
６１コリメートレンズ
６２光アイソレータ
６３ビームスプリッタ
６４パワーモニタＰＤ
６５集光レンズ
６６光ファイバ 10,50 integrated semiconductor laser element 11-1~11-n, 51-1~51-n DFB laser stripe 12-1~12-n, 52-1~52-n optical waveguides 13 and 53 MMI optical combiners 13a, 53a output port 13b, 53b output side edge 14, 54 semiconductor optical amplifier 14a, 54a output terminals 15 and 55 embedded portions 16a, 16b reflecting groove 17-1~17-m, 57-1~57-m trench 21 n-type InP substrate 22 n-type InP buffer layer 23 lower InGaAsP-SCH layer 24 MQW active layer 24
25 Upper InGaAsP-SCH layer 26 InP spacer layer 27 InGaAsP grating layer 28 p-type InP layer 29 lattice groove 30 InGaAsP core layer 31 i-type InP layer 32 p-type InP buried layer 33 n-type current blocking layer 34 p-type InP cladding layer 35 InGaAs contact layer 36a, 36b pattern 37-1 to 37-m pattern 38 protective layer 39 p-side electrode 40 n-side electrode 56a, 56b a plurality of reflective grooves 60 semiconductor laser module 61 collimator lens 62 optical isolator 63 beam splitter 64 power monitor PD
65 Condenser lens 66 Optical fiber

Claims

An integrated semiconductor laser element in which a plurality of semiconductor lasers, an optical combiner that can combine output light from the plurality of semiconductor lasers, and a semiconductor optical amplifier that amplifies output light from the optical combiner are integrated. There,
The light propagating to the output end side of the semiconductor optical amplifier provided at the front of the end face on the output port side of the optical combiner is outside the integrated semiconductor laser element and the output port of the optical combiner integrated semiconductor laser element, characterized in that it comprises a reflecting means for reflecting only obliquely rearward with respect to the direction of the output end of the semiconductor optical amplifier from.

2. The integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein the reflecting means is a groove provided in a buried portion in which the semiconductor optical amplifier is embedded over the width direction.

The integrated semiconductor laser device according to claim 2, wherein a plurality of the grooves are provided.

The integrated type according to any one of claims 1 to 3, wherein an angle formed between a reflection surface of the reflection means and an end surface on the output port side of the optical combiner is larger than 0 degree and smaller than 45 degrees. Semiconductor laser element.

The distance between the semiconductor optical amplifier and the end of the reflecting means close to the semiconductor optical amplifier is greater than the position where the intensity distribution in the width direction of the light guided through the semiconductor optical amplifier is 1 / e ² from the maximum value. The integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein the integrated semiconductor laser device is separated.

The maximum value L of the distance between the reflection surface of the reflection means near the optical combiner and the end surface on the output port side of the optical combiner, and the lower end of the reflection surface from the center position in the thickness direction of the optical combiner A depth D up to the portion, and a width at which the intensity distribution in the thickness direction of the radiated light from the end surface to the embedded portion on the output port side end surface of the optical combiner becomes 1 / e ² from the maximum value. Between the half value W ₀ , the refractive index n of the embedded portion, and the wavelength λ of the emitted light,
W ₀ √ (1+ (λL / πnW ₀ ² ) ² ) <D
The integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein the following relationship is established.

The integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein a groove is provided in a buried portion between the plurality of semiconductor lasers.

8. The integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein the optical combiner is a multimode interference optical combiner.

An integrated semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 8,
An optical branching element that transmits and branches the output light from the integrated semiconductor laser element;
An optical fiber that transmits light transmitted through the optical branching element;
A photodetector for detecting the intensity of light branched by the light branching element;
A semiconductor laser module comprising: