JP5550713B2 - Coaxial type semiconductor optical module - Google Patents

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Description

本発明は、同軸型半導体光モジュールに関する。   The present invention relates to a coaxial semiconductor optical module.

[従来技術１]
従来の技術について、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯半導体電界吸収型変調器集積レーザ（以下、ＥＡ（Electro-Absorption）変調器集積レーザ）モジュールの例を用いて説明する。 [Prior art 1]
The prior art will be described using an example of a semiconductor electroabsorption modulator integrated laser (hereinafter referred to as EA (Electro-Absorption) modulator integrated laser) module for a transmission speed of 10 Gbit / s wavelength 1.55 μm band for 40 km optical transmission.

従来技術１に係るレーザモジュールには、10Gbit/sＥＡ変調器集積レーザが搭載されている。ＥＡ変調器集積レーザは、一定電流により駆動させるＤＦＢレーザ（Distributedfeedback laser）部と、変調電圧により動作させるＥＡ変調器部により構成されている。当該ＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図を図１Ａに、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図１Ｂに、それぞれ示す。   The laser module according to the prior art 1 is equipped with a 10 Gbit / s EA modulator integrated laser. The EA modulator integrated laser includes a DFB laser (distributed feedback laser) unit driven by a constant current and an EA modulator unit operated by a modulation voltage. A bird's eye view of the EA modulator integrated laser is shown in FIG. 1A, and a EA modulator section mesa vertical direction AA cross section shown in the figure is shown in FIG. 1B.

当該ＥＡ変調器集積レーザでは、例えば、使用する最高温度であるTLD =35℃において、所望のレーザ発振波長を1545nmとし、デチューニング量が50〜60nmになるようにＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長を1490nmに設定する。 In the EA modulator integrated laser, for example, at T LD = 35 ° C. which is the maximum temperature to be used, the desired laser oscillation wavelength is 1545 nm, and the photo of the EA modulator unit 102 is set so that the detuning amount is 50 to 60 nm. Set the luminescence wavelength to 1490 nm.

ここで、デチューニング量とは、レーザ発振波長とＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長との差で定義され、所望のレーザ発振波長を決めた場合、設計パラメータであるデチューニング量から逆算して、ＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長が決まる。デチューニング量は、ＥＡ変調器の消光比特性やファイバ伝送特性の指標であるチャープ特性に影響を与えるパラメータである。   Here, the detuning amount is defined by the difference between the laser oscillation wavelength and the photoluminescence wavelength of the EA modulator unit 102. When a desired laser oscillation wavelength is determined, the detuning amount is calculated back from the detuning amount that is a design parameter. , The photoluminescence wavelength of the EA modulator section 102 is determined. The detuning amount is a parameter that affects the chirp characteristics that are indicators of the extinction ratio characteristics and fiber transmission characteristics of the EA modulator.

ＥＡ変調器集積レーザのＥＡ変調器部１０２は、ｐ側電極１１２ｂとｎ側電極１１３の電極の間に、アンドープ歪量子井戸活性層１０４を含み、メサ構造をしている。当該ＥＡ変調器部において、この両側部分に、フォスフィン（PH3（リン化水素））をＶ族元素原料とした鉄（Fe）ドープインジウム燐（InP） を用いて、有機金属気相法を用いた公知の埋め込み成長法にて埋め込み層１１０を形成する。この時の成長温度はＶ族元素原料であるフォスフィンの分解を考慮して、約600℃程度である。 The EA modulator unit 102 of the EA modulator integrated laser includes an undoped strained quantum well active layer 104 between the p-side electrode 112b and the n-side electrode 113, and has a mesa structure. In the EA modulator part, an organometallic vapor phase method is used on both sides by using iron (Fe) -doped indium phosphorus (InP) using phosphine (PH 3 (hydrogen phosphide)) as a group V element material. The buried layer 110 is formed by the known buried growth method. The growth temperature at this time is about 600 ° C. in consideration of decomposition of phosphine which is a group V element raw material.

図２に示す通り、当該ＥＡ変調器集積レーザ２０１を、50Ω終端抵抗が付いた窒化アルミ二ウム（AlN）製のチップキャリア２０２にAuSnはんだで搭載する。このチップキャリア２０２を温度調整手段であるペルチェ２０３の上に搭載し、サーミスタ２０４、モニタフォトダイオード２０５、光アイソレータ２０６、及びファイバー２０７に光を集光するためのレンズ２０８を、金属素材をボックス型に加工したパッケージ２０９へ組み込むことにより、ＥＡ変調器集積レーザモジュールが完成する。   As shown in FIG. 2, the EA modulator integrated laser 201 is mounted on a chip carrier 202 made of aluminum nitride (AlN) with a 50Ω termination resistor by AuSn solder. This chip carrier 202 is mounted on a Peltier 203 which is a temperature adjusting means, a thermistor 204, a monitor photodiode 205, an optical isolator 206, a lens 208 for condensing light on a fiber 207, and a metal material in a box shape. The EA modulator integrated laser module is completed by incorporating it into the package 209 processed into the above.

図２では省略しているが、ボックス型パッケージについて以下に補足する。ボックス型パッケージは、熱伝導率が高いCuW合金の底板、FeNi合金からなるフレーム、電気信号をパッケージ内部に伝達するために配線パターンを形成したセラミックフィードスルー、リード端子、キャップをシーム溶接するためのシームリング、光を取り出す窓を気密封止するためのサファイヤガラス、レンズホルダや光ファイバを溶接固定するためのパイプ部材などの部品より構成されており、ロー材やAuSnはんだなどの接合材を用いて組み立てられている。   Although omitted in FIG. 2, the box type package will be supplemented below. The box type package has a high thermal conductivity CuW alloy bottom plate, a frame made of FeNi alloy, a ceramic feedthrough with a wiring pattern to transmit electrical signals inside the package, lead terminals, and caps for seam welding It consists of parts such as seam rings, sapphire glass for hermetically sealing light extraction windows, lens holders and pipe members for welding and fixing optical fibers, and uses bonding materials such as brazing materials and AuSn solder. Assembled.

このレーザモジュールを、ペルチェ２０３によりレーザ温度TLD =35℃に設定すると、この設定温度近傍において、しきい値が15mA、発振波長が1545nmである。また、10Gbit/s変調動作時においては、ファイバ光出力が＋1dBm、消光比が10.5dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.5dBであり、実際の40km光伝送用としては十分な特性である。さらに、このＥＡ変調器集積レーザモジュールを、駆動ドライバ、受信モジュール、や様々な電子部品を搭載することにより、10Gbit/s送受信モジュールが完成する。一般に送受信モジュールの動作温度範囲は、送受信モジュールのケース温度で-5℃〜70℃、あるいは85℃等で規定されているが、従来の1.55μm帯40km光ファイバ伝送用ＥＡ変調器集積レーザモジュールに、温度調整手段であるペルチェに搭載して、例えば25℃から50℃程度の一定温度に制御して使用しなければ、所望の特性が得られない。 When this laser module is set to a laser temperature T LD = 35 ° C. by the Peltier 203, the threshold value is 15 mA and the oscillation wavelength is 1545 nm in the vicinity of the set temperature. In 10Gbit / s modulation operation, the fiber light output is + 1dBm, the extinction ratio is 10.5dB, and the power penalty for 40km fiber transmission is 1.5dB, which is sufficient for actual 40km light transmission. . Furthermore, a 10 Gbit / s transmission / reception module is completed by mounting a drive driver, a reception module, and various electronic components on the EA modulator integrated laser module. In general, the operating temperature range of the transceiver module is specified as -5 ° C to 70 ° C or 85 ° C, etc., depending on the case temperature of the transceiver module. However, the conventional EA modulator integrated laser module for 1.5km-band 40km optical fiber transmission If it is mounted on a Peltier which is a temperature adjusting means and controlled to a constant temperature of about 25 ° C. to 50 ° C., for example, desired characteristics cannot be obtained.

[従来技術２]
従来技術２について、10ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.3μm帯直接変調レーザ同軸型半導体光モジュールの例を用いて説明する。1.3μm帯直接変調レーザとは、以下の参考文献に代表される半導体レーザであり、-5℃から85℃の温度に対し、高速変調動作が可能なデバイスである（下記非特許文献１参照）。 [Prior art 2]
Prior art 2 will be described using an example of a direct modulation laser coaxial semiconductor optical module having a transmission speed of 10 Gbit / s wavelength 1.3 μm band for 10 km optical transmission. The 1.3 μm band direct modulation laser is a semiconductor laser represented by the following reference, and is a device capable of high-speed modulation operation at a temperature of -5 ° C. to 85 ° C. (see Non-Patent Document 1 below). .

温度制御が不要であるため、同軸型半導体光モジュールであるTO-CANパッケージに搭載することが可能であり、ボックス型パッケージと比較して、パッケージ材料単価が安く、且つペルチェが不要であるため、低消費電力化が可能である。   Since temperature control is not required, it can be installed in the TO-CAN package, which is a coaxial semiconductor optical module. Compared with a box-type package, the unit price of the package material is low, and no Peltier is required. Low power consumption is possible.

[従来技術３]
従来技術３について、伝送速度10Gbit/s波長1.3μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例について説明する（下記非特許文献２）。非特許文献２に記載の、1.3μm帯ＥＡ変調器集積レーザは、0℃から85℃までの温度に対し、高速変調動作が可能である。 [Prior art 3]
Regarding Conventional Technology 3, an example of a transmission rate 10 Gbit / s wavelength 1.3 μm band EA modulator integrated laser module will be described (Non-Patent Document 2 below). The 1.3 μm band EA modulator integrated laser described in Non-Patent Document 2 can perform high-speed modulation operation at temperatures from 0 ° C. to 85 ° C.

K. Uomi, et.al. , "10Gbit/s InGaAlAs uncooled directlymodulatedMQW-DFB lasers for SONET and Ethernet applications," 17th IndiumPhosphideand Related Materials Conference, , May 2005,ThB1-5.K. Uomi, et.al., "10Gbit / s InGaAlAs uncooled directly modulatedMQW-DFB lasers for SONET and Ethernet applications," 17th IndiumPhosphideand Related Materials Conference,, May 2005, ThB1-5. "A S I P 1 3 1 0 n m E M L T O S A "、[ o n l i n e ]、A S I P、[２００８年８月１７日検索]、インターネット＜U R L : ht t p : / / w w w . a s i p i n c . c o m /dynContentFolder/A150007.pdf＞"A S I P 1 3 1 0 n m E M L T O S A", [o l l i n e], A S I P, [searched on August 17, 2008], Internet <U R L: ht t: / / w w w. A s i p i n c.

しかしながら、従来技術１に係るレーザモジュールには、温度調節手段が必須である。これは、レーザ発振波長とＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長との差で定義したデチューニング量の温度依存性と、高温でのＥＡ変調器集積レーザ埋め込み界面での電流、及び電界の漏れの増加という、主に2つの原因による。   However, the laser module according to the prior art 1 requires temperature adjusting means. This is due to the temperature dependence of the detuning amount defined by the difference between the laser oscillation wavelength and the photoluminescence wavelength of the EA modulator section, and the increase in current and electric field leakage at the EA modulator integrated laser embedded interface at high temperatures. There are two main reasons.

まず、第１の原因であるデチューニングの温度依存性について、以下に説明する。レーザの発振波長の温度特性が、約0.1nm/℃であるのに対し、ＥＡ変調器の多重量子井戸活性層のバンドギャップエネルギーであるフォトルミネッセンス波長の温度特性が、約0.5nm/℃であるため、その差であるデチューニング量の温度特性が0.4nm/℃となる。デチューニング量が変わると、素子の消光特性、およびチャープ特性が変動する。例えばデチューニング量が大きくなると、消光比、およびチャープ特性が劣化し、小さくなると、ＥＡ変調器への光吸収量が過大となり、帯域含めた高速特性が劣化することが知られている。ただし、このデチューニング量の温度依存性による特性の変動は、ＥＡ変調器を駆動するバイアス条件を低温と高温で適切に設定することで、補償できることが、以下の参考文献でも示されている。（N. Sasada, et.al., " Un-cooled operation (10℃ to 85℃) of a 10.7-Gbit/s 1.55-μm electroabsorption modulator integrated DFB laser for 40-km transmission," 33rd European Conference on Optical Communication, We8.1.5 (2007)).   First, the temperature dependence of detuning, which is the first cause, will be described below. The temperature characteristic of the laser oscillation wavelength is about 0.1 nm / ° C., whereas the temperature characteristic of the photoluminescence wavelength, which is the band gap energy of the multiple quantum well active layer of the EA modulator, is about 0.5 nm / ° C. Therefore, the temperature characteristic of the detuning amount which is the difference is 0.4 nm / ° C. When the detuning amount changes, the extinction characteristic and chirp characteristic of the element change. For example, it is known that when the detuning amount increases, the extinction ratio and the chirp characteristic deteriorate, and when the detuning amount decreases, the light absorption amount to the EA modulator becomes excessive and the high-speed characteristics including the band deteriorate. However, it is also shown in the following reference that the variation in characteristics due to the temperature dependence of the detuning amount can be compensated by appropriately setting the bias conditions for driving the EA modulator at low and high temperatures. (N. Sasada, et.al., "Un-cooled operation (10 ℃ to 85 ℃) of a 10.7-Gbit / s 1.55-μm electroabsorption modulator integrated DFB laser for 40-km transmission," 33rd European Conference on Optical Communication , We8.1.5 (2007)).

次に、第２の原因である、高温におけるＥＡ変調器活性層部の電界強度の低下について説明する。ＥＡ変調器集積レーザの光導波路は、FeドープInP を用いて約600℃程度で埋め込み成長を行う。この際に、クラッド層を形成するｐ型ＩｎＰクラッド層１０７、および、コンタクト層を形成するｐ型InGaAsP層１０８とｐ型InGaAs層１０９のドーパントである亜鉛（Zn）が、埋め込み層１１０のドーパントであるFeとの相互拡散により、埋め込み界面を越えて埋め込み層１１０へ拡散する。Znが埋め込み層１１０に拡散している領域を１１０ａとして、模式的に図１Ｂに示している。特にコンタクト層を形成するｐ型InGaAs層１０９は2e19 atm/cm3という高い濃度にドーピングしているため、ここからのZn拡散が大きい。したがって、Fe埋め込みによる高抵抗化が設計上望まれるにもかかわらず、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層における光導波路の両側部分において、Zn拡散により抵抗が低下する。この抵抗の低下により、ＥＡ変調器集積レーザのレーザ部分においては、順方向電流注入時の埋め込み界面でのリーク電流の増加が特に高温で顕著に発生するが、レーザ発振は可能であり本質的な問題ではない。ところがＥＡ変調器部分では、逆バイアス印加時に、埋め込み層１１０へ電界漏れにより、ＥＡ変調器部アンドープ歪量子井戸活性層１０４における電界強度の低下が生じる。この電界強度の低下は、ＥＡ変調器を駆動するバイアスが大きい場合、及び高温でフォトカレントの発生が大きい場合にデバイス特性に影響する。具体的には、1.55μm帯の波長を一般的なシングルモードファイバーに40km伝送する場合、約800ps/nmというファイバ分散に対する低分散（低チャープ）な特性が必要であり、且つ、10Gbit/sという高速での消光動作がデバイス特性として必要であるため、ＥＡ変調器部での電界強度の低下はチャープ、消光特性、および帯域特性の劣化を生じさせる。さらに、ＥＡ変調器活性層への電界強度低下により、ＥＡ変調器内部活性層のキャリアが量子井戸内などに溜まる、いわゆるパイルアップ現象が発生し、高速変調時にキャリア蓄積による応答遅延が生じることにより、変調器をOFFからON動作させた場合の光応答である光波形の立ち上がりが著しく劣化する。この波形劣化のため、光波形のアイ開口でデジタル伝送を行う光伝送特性が劣化してしまう。 Next, the second cause, that is, the reduction in the electric field strength of the EA modulator active layer at a high temperature will be described. The optical waveguide of the EA modulator integrated laser is buried and grown at about 600 ° C. using Fe-doped InP. At this time, the p-type InP clad layer 107 that forms the clad layer, and the zinc (Zn) that is the dopant of the p-type InGaAsP layer 108 and the p-type InGaAs layer 109 that form the contact layer are used as the buried layer 110 dopant. Due to interdiffusion with certain Fe, it diffuses into the buried layer 110 beyond the buried interface. A region where Zn is diffused in the buried layer 110 is schematically shown as 110a in FIG. 1B. In particular, since the p-type InGaAs layer 109 forming the contact layer is doped at a high concentration of 2e19 atm / cm 3 , Zn diffusion from here is large. Therefore, although the resistance increase by Fe embedment is desired in the design, the resistance decreases due to Zn diffusion at both sides of the buried regrowth interface and the buried layer at the both sides of the optical waveguide. Due to this decrease in resistance, in the laser part of the EA modulator integrated laser, an increase in leakage current at the buried interface at the time of forward current injection occurs particularly remarkably at high temperatures, but laser oscillation is possible and essential. is not a problem. However, in the EA modulator portion, when the reverse bias is applied, electric field leakage to the buried layer 110 causes a reduction in electric field strength in the EA modulator portion undoped strained quantum well active layer 104. This decrease in electric field strength affects device characteristics when the bias for driving the EA modulator is large and when the generation of photocurrent is large at high temperatures. Specifically, when transmitting a wavelength of 1.55 μm for 40 km to a general single mode fiber, low dispersion (low chirp) characteristics with respect to fiber dispersion of about 800 ps / nm are required, and 10 Gbit / s. Since a high-speed extinction operation is necessary as a device characteristic, a reduction in electric field strength in the EA modulator section causes a deterioration in chirp, extinction characteristic, and band characteristic. Furthermore, a decrease in the electric field strength to the active layer of the EA modulator causes a so-called pile-up phenomenon in which carriers in the active layer inside the EA modulator accumulate in the quantum well and the like, resulting in a response delay due to carrier accumulation during high-speed modulation. The rise of the optical waveform, which is the optical response when the modulator is operated from OFF to ON, is significantly degraded. Due to this waveform deterioration, optical transmission characteristics for digital transmission through the eye opening of the optical waveform are deteriorated.

したがって、従来技術１に係るＥＡ変調器集積レーザは、光モジュールにペルチェを内蔵して、温度一定にて使用することが必須である。このため、レーザモジュールの小型化やコストダウンが困難という問題がある。   Therefore, it is essential that the EA modulator integrated laser according to the prior art 1 is used with a Peltier built in the optical module and at a constant temperature. For this reason, there exists a problem that size reduction and cost reduction of a laser module are difficult.

また、従来技術２に係る直接変調レーザは、上記従来技術１に係るＥＡ変調器集積レーザに比べて、光ファイバへの分散耐力の指標であるチャープが大きいため、ファイバ分散が大きい1.55μm帯での40km光伝送は不可能である。実際、前記参考文献のものは、波長帯は1.3μm帯であり、ファイバ伝送距離は10kmであり、1.55μm帯の直接変調型レーザ同軸型半導体光モジュールの場合、波長帯によるファイバ分散に対して、素子のチャープ特性が大きいため、一般に伝送距離が2km以下に制限される。   In addition, the direct modulation laser according to the prior art 2 has a larger chirp as an index of dispersion tolerance to the optical fiber than the EA modulator integrated laser according to the prior art 1, so that the fiber dispersion is large in the 1.55 μm band. 40km optical transmission is impossible. Actually, in the above reference, the wavelength band is 1.3 μm, the fiber transmission distance is 10 km, and in the case of a 1.55 μm direct modulation laser coaxial semiconductor optical module, Since the chirp characteristics of the element are large, the transmission distance is generally limited to 2 km or less.

同様に、従来技術３に係るレーザモジュールは、波長帯がファイバ分散が小さい1.3μm帯であり、変調時の光出力が-4dBmから-1.5dBm と比較的小さいこともあって、ファイバ伝送距離は10km程度である。しかし、ファイバ分散が大きい1.55μm帯での40km光伝送を可能とするものではない。   Similarly, the laser module according to the prior art 3 has a wavelength band of 1.3 μm with small fiber dispersion, and the optical output during modulation is relatively small from −4 dBm to −1.5 dBm. It is about 10km. However, it does not enable 40km optical transmission in the 1.55μm band where fiber dispersion is large.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、温度調節手段を用いることなく、1.55μｍ帯などの比較的長い波長帯でも例えば40ｋｍ程度の長距離伝送が可能である半導体レーザモジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is a semiconductor capable of long-distance transmission of, for example, about 40 km even in a relatively long wavelength band such as a 1.55 μm band without using a temperature adjusting means. It is to provide a laser module.

（１）本発明に係る半導体光モジュールは、半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記埋め込み層は、鉄が不純物として添加されたインジウム燐により構成され、リン酸トリブチルを燐の原料とした埋め込み成長法により形成されることを特徴とする。   (1) A semiconductor optical module according to the present invention includes a laser element in which a semiconductor laser part and an electroabsorption modulator arranged on the output side of the semiconductor laser part are formed, and the laser element is accommodated therein. The electro-absorption modulator includes a mesa structure including an optical waveguide layer and electrodes arranged on the upper and lower sides, and adjacent to both sides of the optical waveguide. Embedded layer made of a semi-insulating semiconductor, and the buried layer is made of indium phosphorus doped with iron as an impurity, and is formed by a buried growth method using tributyl phosphate as a raw material of phosphorus. It is characterized by that.

（２）本発明に係る半導体光モジュールは、半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記埋め込み層には不純物としてルテニウムが添加されることを特徴とする。   (2) A semiconductor optical module according to the present invention includes a laser element in which a semiconductor laser part and an electroabsorption modulator arranged on the output side of the semiconductor laser part are formed, and the laser element is housed inside The electro-absorption modulator includes a mesa structure including an optical waveguide layer and electrodes arranged on the upper and lower sides, and adjacent to both sides of the optical waveguide. And a buried layer made of a semi-insulating semiconductor, wherein ruthenium is added as an impurity to the buried layer.

（３）本発明に係る半導体光モジュールは、半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記メサ構造の最上層は、炭素が不純物として添加された半導体により構成され、上側の前記電極に接触することを特徴とする。   (3) A semiconductor optical module according to the present invention includes a laser element in which a semiconductor laser part and an electroabsorption modulation part arranged on the output side of the semiconductor laser part are formed, and the laser element is accommodated therein The electro-absorption modulator includes a mesa structure including an optical waveguide layer and electrodes arranged on the upper and lower sides, and adjacent to both sides of the optical waveguide. And the uppermost layer of the mesa structure is formed of a semiconductor to which carbon is added as an impurity, and is in contact with the upper electrode.

（４）上記のいずれかの半導体光モジュールにおいて、前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．４７μｍ以上、１．６１μｍ以下であってもよい。   (4) In any one of the semiconductor optical modules described above, the wavelength of the output light of the semiconductor laser unit may be 1.47 μm or more and 1.61 μm or less.

（５）さらに、上記の半導体光モジュールにおいて、前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．５５μｍ帯に属していてもよい。   (5) Further, in the semiconductor optical module, the wavelength of the output light of the semiconductor laser unit may belong to a 1.55 μm band.

（６）上記のいずれかの半導体光モジュールにおいて、前記光導波路における前記変調部側の先端は、前記レーザー素子の前記変調部側の素子端面よりも内側に位置し、前記先端と前記素子端面との間は前記埋め込み層の一部が位置していてもよい。   (6) In any one of the above-described semiconductor optical modules, a tip on the modulation unit side of the optical waveguide is located inside an element end surface on the modulation unit side of the laser element, and the tip, the element end surface, A part of the buried layer may be located between the two.

本発明によると、電界吸収型変調器部において、前記埋め込み層への電界漏れを抑制することができる。これにより、活性層における電界強度の低下を抑えることができ、温度調整手段を用いずにレーザ素子が高温となっても特性変動を抑えることができる。こうして、本発明によると、温度調節手段を用いることなく比較的長い波長帯でも長距離伝送を実現できる。   According to the present invention, electric field leakage to the buried layer can be suppressed in the electroabsorption modulator section. As a result, a decrease in electric field strength in the active layer can be suppressed, and fluctuations in characteristics can be suppressed even when the temperature of the laser element becomes high without using temperature adjusting means. Thus, according to the present invention, long-distance transmission can be realized even in a relatively long wavelength band without using a temperature adjusting means.

従来技術１で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の鳥瞰図である。6 is a bird's-eye view of an EA modulator integrated laser device shown in the prior art 1. FIG. 従来技術１で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。It is sectional drawing of the EA modulator integrated laser element shown by the prior art 1. FIG. 従来技術１で示したＥＡ変調器集積レーザモジュールブロック図である。6 is a block diagram of an EA modulator integrated laser module shown in the prior art 1. FIG. 実施形態1で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。2 is a cross-sectional view of the EA modulator integrated laser device shown in Embodiment 1. FIG. 実施形態1で示したＥＡ変調器集積レーザ同軸型半導体光モジュール図である。2 is an EA modulator integrated laser coaxial semiconductor optical module diagram shown in Embodiment 1. FIG. 実施形態1で示したＥＡ変調器集積レーザ同軸型半導体光モジュールのＥＡ変調器集積レーザ搭載部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an EA modulator integrated laser mounting portion of the EA modulator integrated laser coaxial semiconductor optical module shown in the first embodiment. 実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の製造段階で、光導波路エッチング工程後の状態の鳥瞰図である。FIG. 10 is a bird's eye view of a state after an optical waveguide etching process in a manufacturing stage of the EA modulator integrated laser device shown in the second embodiment. 実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の鳥瞰図である。6 is a bird's-eye view of the EA modulator integrated laser device shown in Embodiment 2. FIG. 実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。6 is a cross-sectional view of the EA modulator integrated laser device shown in Embodiment 2. FIG. 実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の、光導波路先端に位置する窓構造部分を拡大した断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a window structure portion located at the tip of an optical waveguide of the EA modulator integrated laser device shown in the second embodiment. 実施形態３で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の鳥瞰図である。6 is a bird's-eye view of the EA modulator integrated laser device shown in Embodiment 3. FIG. 実施形態３で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。6 is a cross-sectional view of an EA modulator integrated laser device shown in Embodiment 3. FIG. 実施形態４で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。6 is a cross-sectional view of the EA modulator integrated laser device shown in Embodiment 4. FIG. 実施形態６で示した40Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図である。10 is a bird's eye view of a 40 Gbit / s wavelength 1.55 μm band EA modulator integrated laser shown in Embodiment 6. FIG. 実施形態６で示した40Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザの断面図である。10 is a cross-sectional view of a 40 Gbit / s wavelength 1.55 μm band EA modulator integrated laser shown in Embodiment 6. FIG.

[実施形態１]
本発明の実施形態１として、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。 [Embodiment 1]
Embodiment 1 of the present invention will be described using an example of an EA modulator integrated laser module with a transmission speed of 10 Gbit / s wavelength 1.55 μm band for 40 km optical transmission.

本レーザモジュールに搭載されている、10Gbit/sＥＡ変調器集積レーザは、一定電流により駆動させるＤＦＢレーザ部と、変調電圧により動作させるＥＡ変調器部により構成されている。ＥＡ変調器とは、ＥＡ変調器部に電圧を印加することにより生じる量子閉じ込めシュタルク効果（Quantum Confined Stark Effect ; ＱＣＳＥ効果）を利用して、ＥＡ変調器部活性層吸収端をシフトさせることにより、ＤＦＢレーザの光をオン・オフする変調器である。（参考文献；M.Aoki, et.al. ,”High-speed(10Gbit/s) and low-drive-voltage(1V peak to peak) InGaAs/InGaAsP MQW electro-absorption modulator integrated DFB laser with semi-insulating buried heterostructure,” Electron. Lett., vol.28, pp. 1157-1158, 1992.）   The 10 Gbit / s EA modulator integrated laser mounted on this laser module is composed of a DFB laser unit driven by a constant current and an EA modulator unit operated by a modulation voltage. By using the quantum confined Stark effect (QCSE effect) generated by applying a voltage to the EA modulator, the EA modulator shifts the active layer absorption edge of the EA modulator, It is a modulator that turns on and off the light of the DFB laser. (Reference: M. Aoki, et.al., “High-speed (10 Gbit / s) and low-drive-voltage (1 V peak to peak) InGaAs / InGaAsP MQW electro-absorption modulator integrated DFB laser with semi-insulating buried heterostructure, ”Electron. Lett., vol.28, pp. 1157-1158, 1992.)

このＥＡ変調器集積レーザの作製方法について、以下に説明する。n-InP半導体基板１００上にレーザ部１０１の結晶成長として、有機金属気相法を用いた公知の成長法によりｎ型InPバッファ層、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、活性層であるＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなるアンドープ歪多重量子井戸層、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、ｐ型ＩｎＰキャップ層、および回折格子層を形成する。このとき、レーザ部量子井戸活性層のフォトルミネッセンス波長が1530nm付近になるように、InGaAsPの組成を調整する。次にプラズマＣＶＤによるSiN膜を形成したのち、レーザ部１０１となる領域にSiN膜にパターニングを施し、このSiN膜をマスクとして、ドライエッチング、及びウェットエッチングにて、レーザ部１０１となる領域以外のレーザ多層を除去する。   A method for manufacturing this EA modulator integrated laser will be described below. As a crystal growth of the laser part 101 on the n-InP semiconductor substrate 100, an n-type InP buffer layer, an InGaAsP lower light guide layer, an InGaAsP well layer as an active layer are formed by a known growth method using a metal organic vapor phase method. An undoped strained multiple quantum well layer made of a barrier layer, an undoped InGaAsP upper optical guide layer, a p-type InP cap layer, and a diffraction grating layer are formed. At this time, the composition of InGaAsP is adjusted so that the photoluminescence wavelength of the laser quantum well active layer is about 1530 nm. Next, after forming a SiN film by plasma CVD, patterning is performed on the SiN film in a region to be the laser part 101, and by using this SiN film as a mask, by dry etching and wet etching, the region other than the region to be the laser part 101 is formed. Remove the laser multilayer.

次に第二回目の結晶成長として、レーザ部１０１領域以外に有機金属気相法を用いて、ＥＡ変調器部１０２の多層構造である、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層１０３、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなるアンドープ歪量子井戸活性層１０４、ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層１０５、及びInPスペーサ層を順次形成する。このときＥＡ変調器量子井戸活性層のフォトルミネッセンス波長を1450nm付近になるように、ＩｎＧａＡｓＰの組成を調整する。   Next, as a second crystal growth, an InGaAsP lower optical guide layer 103, an InGaAsP well layer, and a barrier layer, which have a multilayer structure of the EA modulator unit 102, using a metal organic vapor phase method in addition to the laser unit 101 region. An undoped strained quantum well active layer 104, an InGaAsP upper optical guide layer 105, and an InP spacer layer are sequentially formed. At this time, the composition of InGaAsP is adjusted so that the photoluminescence wavelength of the EA modulator quantum well active layer is about 1450 nm.

発振波長の温度特性が0.1nm/℃、フォトルミネッセンス波長の温度依存性が0.5nm/℃あるので、使用する最高温度における波長を考慮して、作製条件をそれぞれ設定する。本実施形態では、TLD=25℃において、所望のレーザ発振波長を1534nmとし、25℃でのデチューニング量が85nmになるようにＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長を1449nmに設定した。 Since the temperature characteristic of the oscillation wavelength is 0.1 nm / ° C. and the temperature dependence of the photoluminescence wavelength is 0.5 nm / ° C., the production conditions are set in consideration of the wavelength at the highest temperature to be used. In this embodiment, at T LD = 25 ° C., the desired laser oscillation wavelength is set to 1534 nm, and the photoluminescence wavelength of the EA modulator section 102 is set to 1449 nm so that the detuning amount at 25 ° C. is 85 nm.

さらに、同様の手順にて、ＥＡ変調器部１０２とレーザ部１０１との間に、パッシブな光導波路となるＩｎＧａＡｓＰ層を結晶成長する。この時も、ＥＡ変調器部１０２とパッシブ導波路、及びレーザ部１０１は公知のバットジョイント技術により光学的に接続されている。次に、レーザ部１０１となる領域の回折格子層に、フォトリソグラフを用いた干渉露光法により、半導体回折格子層に発振波長が1534nmとなるように回折格子を形成し、さらに、ＥＡ変調器多層とパッシブ導波路多層、及びレーザ部多層上にわたり、クラッド層となる6e17 atm/cm3程度のｐ型InPクラッド層１０７、コンタクト層である2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層１０８と2e19 atm/cm3程度のｐ型InGaAs層１０９、及びｐ型InPキャップ層を再度結晶成長する。このときｐ型のドーパントはZnである。このｐ型InPキャップ層は途中工程で除去されるものであり、最終構造には残らない。その後、ＥＡ変調器部１０２からパッシブ導波路、及びレーザ部１０１に渡って、ストライプ状の光導波路をシリコン酸化膜をマスクとしたドライエッチングを施し、光導波路部分以外は多重量子井戸層を含む活性層を除去する、いわゆるハイメサ構造を形成する。 Further, an InGaAsP layer serving as a passive optical waveguide is crystal-grown between the EA modulator unit 102 and the laser unit 101 in the same procedure. Also at this time, the EA modulator unit 102, the passive waveguide, and the laser unit 101 are optically connected by a known butt joint technique. Next, a diffraction grating is formed in the semiconductor diffraction grating layer so as to have an oscillation wavelength of 1534 nm by an interference exposure method using a photolithograph on the diffraction grating layer in a region to be the laser unit 101, and further, an EA modulator multilayer In addition, the p-type InP cladding layer 107 of about 6e17 atm / cm 3 serving as the cladding layer and the p-type InGaAsP layers 108 and 2e19 atm of about 2e18 atm / cm 3 serving as the contact layers are formed over the passive waveguide multilayer and the laser section multilayer. A p-type InGaAs layer 109 of about / cm 3 and a p-type InP cap layer are crystal-grown again. At this time, the p-type dopant is Zn. This p-type InP cap layer is removed in an intermediate process and does not remain in the final structure. Thereafter, dry etching is performed using the silicon oxide film as a mask for the striped optical waveguide from the EA modulator section 102 to the passive waveguide and the laser section 101, and the active region including the multiple quantum well layer except for the optical waveguide section. A so-called high mesa structure is formed to remove the layer.

その後、ドライエッチングで除去された光導波路の両側部分を、上記の従来技術１とは異なり、リン酸トリブチル（Tributyl phosphate）をＶ族元素原料としたFeドープInP を用いて、有機金属気相法を用いた公知の埋め込み成長法にて埋め込み層３０１を形成する。この時の成長温度はＶ族元素原料であるリン酸トリブチルの分解を考慮して、約450℃程度である。上記従来技術１で述べた通り、クラッド層を形成するｐ型ＩｎＰクラッド層１０７、およびコンタクト層を形成するｐ型InGaAsP層１０８とｐ型InGaAs層１０９のZnが埋め込み界面を越えて埋め込み層３０１へ拡散する。拡散係数Dは一般的に、D＝D0 exp (-Em/kT) で表される。ここで D0；拡散定数、Em；活性化エネルギー、T；温度、ｋ；ボルツマン定数であり、温度の上昇とともに拡散係数が増大する。したがって、埋め込み温度が450℃の場合は、従来技術の600℃の場合と比較して、埋め込み層へのZn拡散を抑制することが可能となる。 Thereafter, the both sides of the optical waveguide removed by dry etching are different from the above-described prior art 1, using Fe-doped InP using tributyl phosphate as a group V element material, using a metal organic vapor phase method. The buried layer 301 is formed by a known buried growth method using The growth temperature at this time is about 450 ° C. in consideration of decomposition of tributyl phosphate which is a group V element raw material. As described in the prior art 1, the p-type InP clad layer 107 for forming the clad layer, and the Zn of the p-type InGaAsP layer 108 and the p-type InGaAs layer 109 for forming the contact layer cross the buried interface and enter the buried layer 301. Spread. The diffusion coefficient D is generally expressed as D = D 0 exp (−E m / kT). Here, D 0 is the diffusion constant, E m is the activation energy, T is the temperature, k is the Boltzmann constant, and the diffusion coefficient increases as the temperature increases. Therefore, when the embedding temperature is 450 ° C., Zn diffusion to the embedding layer can be suppressed as compared with the case of the conventional technology of 600 ° C.

続いて、ＥＡ変調器とレーザ部分を電気的に分離するため、ＥＡ変調器とレーザとの間に幅50μm、深さ2〜3μmのアイソレーション溝１０６をウェットエッチングにて形成する。その後、レーザ部１０１及びＥＡ変調器部１０２に、パッシベーション膜形成１１１ａ及び１１１ｂ、p側電極１１２ａ及び１１２ｂを、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法、及びイオンミリングにより、それぞれ形成する。そして、裏面研磨工程にて、ｎ型InP基板を約100μm程度まで研磨し、n側電極１１３を形成、電極アロイ処理を施し、ウエハ工程が完了する。続いてウエハを分割して、素子前端面に無反射コート１１４、後端面に高反射率コートを施す。   Subsequently, in order to electrically separate the EA modulator and the laser portion, an isolation groove 106 having a width of 50 μm and a depth of 2 to 3 μm is formed by wet etching between the EA modulator and the laser. Thereafter, passivation film formations 111a and 111b and p-side electrodes 112a and 112b are formed on the laser unit 101 and the EA modulator unit 102 by EB (Electron Beam) vapor deposition and ion milling, respectively. Then, in the back surface polishing step, the n-type InP substrate is polished to about 100 μm, the n-side electrode 113 is formed, an electrode alloy process is performed, and the wafer process is completed. Subsequently, the wafer is divided, and a non-reflective coating 114 is applied to the front end surface of the element, and a high reflectance coating is applied to the rear end surface.

こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図は、図１Ａと同様であるが、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ-Ａ断面を表している図３が示すように、埋め込み層３０１が、上記の従来技術１とは異なっている。   The bird's eye view of the EA modulator integrated laser manufactured in this way is the same as that of FIG. 1A, but as shown in FIG. 3 showing a cross section of the EA modulator section mesa in the vertical direction AA shown in FIG. However, it is different from the above-described prior art 1.

こうして作製したＥＡ変調器集積レーザ４００を、50Ω終端抵抗が付いた窒化アルミ二ウム（AlN）製でチップキャリア４０１にAuSnはんだで搭載する。さらに、ＣＡＮパッケージである同軸型半導体光モジュールに搭載した図を図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは同軸型半導体光モジュールを横から見た図であり、図４ＢはＥＡ変調器集積レーザ搭載部分の拡大図である。   The EA modulator integrated laser 400 manufactured in this way is mounted on the chip carrier 401 with AuSn solder made of aluminum nitride (AlN) with a 50Ω termination resistor. Further, FIGS. 4A and 4B show a view of mounting on a coaxial semiconductor optical module which is a CAN package. FIG. 4A is a side view of the coaxial semiconductor optical module, and FIG. 4B is an enlarged view of a portion where the EA modulator integrated laser is mounted.

同軸型半導体光モジュールは、図４Ａに示すように、アイソレータ（図示せず）を内蔵したレセプタクル４０２、ＥＡ変調器レーザを搭載するＣＡＮステム４０３で構成されている。レセプタクル４０２の先端部は概略有底円筒状に形成されており、一方、ＣＡＮステム４０３はレセプタクル４０２の先端部の開口を閉塞するよう円盤状に形成されている。ＣＡＮステム４０３には高周波信号端子４０４、共通導体端子４０６及びレーザ駆動端子４０５がこの順で軸方向から見て一列に並ぶよう立設されている。ＣＡＮステム４０３の表面にはフレキシブル基板４０７が添設されており、各端子は、フレキシブル基板４０７に形成された小孔に通され、その周囲の電極部分にはんだにより電気的に接続されている。なお、フレキシブル基板４０７には、高周波信号端子４０４、レーザ駆動端子４０５及び共通導体端子４０６を含めて、合計６端子が接続される。   As shown in FIG. 4A, the coaxial semiconductor optical module includes a receptacle 402 incorporating an isolator (not shown) and a CAN stem 403 on which an EA modulator laser is mounted. The front end portion of the receptacle 402 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, while the CAN stem 403 is formed in a disc shape so as to close the opening of the front end portion of the receptacle 402. On the CAN stem 403, a high-frequency signal terminal 404, a common conductor terminal 406, and a laser drive terminal 405 are erected in this order so as to be aligned in a line when viewed from the axial direction. A flexible substrate 407 is attached to the surface of the CAN stem 403, and each terminal is passed through a small hole formed in the flexible substrate 407, and is electrically connected to the surrounding electrode portion by solder. Note that a total of six terminals including the high-frequency signal terminal 404, the laser drive terminal 405, and the common conductor terminal 406 are connected to the flexible substrate 407.

図４Ｂに、ＥＡ変調器集積レーザ搭載部分の拡大図を示す。前述のチップキャリア４０１に搭載されたＥＡ変調器集積レーザ４００は、ＣＡＮステム４０２の裏面側にはんだ付けされ、ＥＡ変調器の電極パットと高周波信号端子４０４を、半導体レーザ部の電極パットとレーザ駆動端子４０５を、それぞれワイヤボンディングにて電気的に接続する。このとき、高周波信号端子４０４を伝播する高周波が、アンテナ効果によりＤＣ端子であるレーザ駆動端子４０５に伝播しないよう、図４Ａに示すように両端子は距離を置いて配置されている。共通導体端子４０６は、ＣＡＮステム４０２にロウ付けされており、ＥＡ変調器部１０２とレーザ部１０１とを共通のｎ側電極１１３と接続することで、当該ＥＡ変調器集積レーザを接地している。このとき、上記の従来技術１とは異なり、温度調整手段であるペルチェが搭載されていない。次に、モニタ用フォトダイオードをチップキャリア４０１上に配置し、電気的に制御回路側と接続等を行う。続いて、ＥＡ変調器集積レーザ４００を覆うように、非球面レンズキャップ４０８をＣＡＮステム４０２の裏面側に溶接にて接続する。さらに、レセプタクル４０２に内蔵されるアイソレータ内に非球面レンズキャップ４０８やチップキャリア４０１を収容し、アイソレータの開口縁部とＣＡＮステム４０２の裏面周縁とをＹＡＧレーザにより溶接する。このとき、レーザ光を光らせながら光軸調芯を行うアクティブアライメント技術にて、結合損が3〜4dB程度になるように両者の相対位置を調整する。   FIG. 4B shows an enlarged view of the EA modulator integrated laser mounting portion. The EA modulator integrated laser 400 mounted on the chip carrier 401 is soldered to the back side of the CAN stem 402, and the electrode pad of the EA modulator and the high frequency signal terminal 404 are connected to the electrode pad of the semiconductor laser unit and the laser drive. Terminals 405 are each electrically connected by wire bonding. At this time, both terminals are arranged at a distance as shown in FIG. 4A so that the high frequency propagating through the high frequency signal terminal 404 does not propagate to the laser drive terminal 405 which is a DC terminal due to the antenna effect. The common conductor terminal 406 is brazed to the CAN stem 402, and the EA modulator unit 102 and the laser unit 101 are connected to the common n-side electrode 113, thereby grounding the EA modulator integrated laser. . At this time, unlike the prior art 1, the Peltier as the temperature adjusting means is not mounted. Next, a monitoring photodiode is disposed on the chip carrier 401 and electrically connected to the control circuit side. Subsequently, an aspheric lens cap 408 is connected to the back side of the CAN stem 402 by welding so as to cover the EA modulator integrated laser 400. Further, the aspheric lens cap 408 and the chip carrier 401 are accommodated in an isolator built in the receptacle 402, and the opening edge of the isolator and the rear surface periphery of the CAN stem 402 are welded by a YAG laser. At this time, the relative position of the two is adjusted so that the coupling loss is about 3 to 4 dB by an active alignment technique in which optical axis alignment is performed while laser light is emitted.

当該同軸型半導体光モジュールの特性は、-5℃において、しきい値が10mA、発振波長が1531nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5V、振幅電圧２Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋3dBm、消光比が10.0dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.5dBであった。さらに、素子温度85℃においては、しきい値が35mA、発振波長が1540nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−1.5V、振幅電圧2Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋1dBm、消光比が12dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.6dBであった。ＣＡＮに実装する際に、結合効率の良い非球面レンズを用い、アクティブアライメントを行ったため、変調時ファイバー光出力は+1dBmから+3dBm と、40ｋｍ伝送を十分に満たす光出力が得られた。 Characteristics of the coaxial type semiconductor optical module, at -5 ° C., a threshold is 10 mA, the oscillation wavelength 1531 nm, EA modulator bias voltage V ea = -2.5V, 10Gbit / s modulation in the amplitude voltage 2V pp The operating characteristics were: +3 dBm for fiber light output, 10.0 dB for extinction ratio, and 1.5 dB for power transmission during 40 km fiber transmission. Furthermore, at an element temperature of 85 ° C., the threshold is 35 mA, the oscillation wavelength is 1540 nm, and the EA modulator bias voltage V ea = −1.5 V and the amplitude voltage is 2 V pp . The optical output was +1 dBm, the extinction ratio was 12 dB, and the power penalty during 40 km fiber transmission was 1.6 dB. When mounting on the CAN, active alignment was performed using an aspherical lens with good coupling efficiency. The fiber light output during modulation was +1 dBm to +3 dBm, and an optical output sufficiently satisfying 40 km transmission was obtained.

本実施形態では、従来技術と比較して、FeドープInP埋め込み層３０１の成長温度を450℃程度に低減したことにより、埋め込み層へのｐドーパントであるZn拡散を抑制することができ、埋め込み層への電界の漏れが低減される。これにともなってＥＡ変調器部分での電界強度の低下が抑制されて十分な電界強度となっているため、ＥＡ変調器集積レーザの温度が-5℃におけるＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5Vというバイアスが大きい条件下においても、所望の特性が得られる。さらに、ＥＡ変調器集積レーザの温度が85℃という、光の吸収量が増加してフォトカレントが大きい動作温度においても、シングルモードファイバーでの40km伝送が可能であり、且つ、所望の消光特性を得ることが可能である。 In this embodiment, compared with the prior art, the growth temperature of the Fe-doped InP buried layer 301 is reduced to about 450 ° C., so that the diffusion of Zn as a p-dopant into the buried layer can be suppressed. The leakage of the electric field to is reduced. Along with this, a decrease in the electric field strength at the EA modulator portion is suppressed and the electric field strength is sufficient, so that the bias voltage V ea of the EA modulator when the temperature of the EA modulator integrated laser is −5 ° C. = − The desired characteristics can be obtained even under a large bias of 2.5V. Furthermore, even at an operating temperature where the EA modulator integrated laser temperature is 85 ° C and the amount of light absorption increases and the photocurrent is large, 40 km transmission with single mode fiber is possible and the desired extinction characteristics are achieved. It is possible to obtain.

[実施形態２]
本発明の実施形態２として、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。 [Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described using an example of a transmission rate 10 Gbit / s wavelength 1.55 μm band EA modulator integrated laser module for 40 km optical transmission.

上記の実施形態１と同様の工程により、ｐ型InPクラッド層１０７まで形成を行う。この際に、ＥＡ変調器集積レーザの最高動作温度を考慮して、25℃でのレーザ発振波長を1534nmとし、25℃でのデチューニング量が85nmになるように25℃でのＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長を1449nmに、作製条件をそれぞれ設定した。   The formation up to the p-type InP cladding layer 107 is performed by the same process as in the first embodiment. At this time, considering the maximum operating temperature of the EA modulator integrated laser, the laser oscillation wavelength at 25 ° C. is set to 1534 nm, and the detuning amount at 25 ° C. is 85 nm so that the EA modulator section at 25 ° C. The photoluminescence wavelength was set to 1449 nm, and the production conditions were set.

その後、図５Ａに示すように、シリコン酸化膜マスク５００によるドライエッチング技術を用いて、ストライプ状の光導波路を形成する。この時、光射側の光導波路先端部５０６が、レーザー素子の素子端面５０７よりも内側に位置するように形成し、窓構造部５０５となる。さらにこの光導波路上にシリコン酸化膜マスク５００をつけたまま、光導波路の両側部分を、ルテニウム（Ru）をドーパントとしたInP を用いて、埋め込み層５０１を形成する。この時の成長温度はRuドープInPの抵抗率、及び、埋め込み形状が最適となるように550℃から600℃の間で設定した。埋め込み形状に関しては、光導波路ストライプ両脇から光導波路上へ不均一に成長する異常成長や、光導波路先端での異常成長が発生しないように埋め込み条件とともに、シリコン酸化膜マスク５００のサイドエッチング量を最適化した。   Thereafter, as shown in FIG. 5A, a stripe-shaped optical waveguide is formed using a dry etching technique using a silicon oxide film mask 500. At this time, the optical waveguide tip 506 on the light emission side is formed so as to be located on the inner side of the element end surface 507 of the laser element, thereby forming the window structure 505. Further, the buried layer 501 is formed on both sides of the optical waveguide with InP using ruthenium (Ru) as a dopant while the silicon oxide film mask 500 is attached on the optical waveguide. The growth temperature at this time was set between 550 ° C. and 600 ° C. so that the resistivity of Ru-doped InP and the embedding shape were optimized. Regarding the embedded shape, the side etching amount of the silicon oxide film mask 500 is set together with the embedding condition so that abnormal growth that grows unevenly on both sides of the optical waveguide stripe from the both sides of the optical waveguide stripe and abnormal growth at the tip of the optical waveguide does not occur. Optimized.

Ruというドーパント材料は、実施形態１で述べたドーパントであるFeと比較して、Znとの相互拡散が少ない、という性質を備えている。（A.Dadgar, et.al., J. Crystal Growth 195 (1998) 69-73、及び特開2003-114407）。したがって、クラッド層を形成するｐ型ＩｎＰクラッド層１０７、および、コンタクト層を形成するｐ型InGaAsP層１０８とp-InGaAs層１０９のZnが埋め込み界面を越えて埋め込み層５０１へ拡散を抑制することが可能となり、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことが可能である。   The dopant material Ru is provided with a property of less interdiffusion with Zn as compared to Fe which is the dopant described in the first embodiment. (A. Dadgar, et.al., J. Crystal Growth 195 (1998) 69-73, and JP2003-114407). Therefore, the p-type InP clad layer 107 that forms the clad layer and the Zn of the p-type InGaAsP layer 108 and the p-InGaAs layer 109 that form the contact layer suppress the diffusion to the buried layer 501 beyond the buried interface. Therefore, it is possible to maintain high resistance physical properties at both the buried regrowth interface and both sides of the buried layer optical waveguide.

続いて、ＥＡ変調器部５０３とレーザ部５０４を電気的に分離するため、ＥＡ変調器とレーザとの間に幅50μm、深さ2〜3μmのアイソレーション溝５０２を形成するが、この際にRu埋め込みの突起形状に合わせて、エッチング時のレジスト厚、およびエッチング条件を最適化した。   Subsequently, in order to electrically isolate the EA modulator portion 503 and the laser portion 504, an isolation groove 502 having a width of 50 μm and a depth of 2 to 3 μm is formed between the EA modulator and the laser. The resist thickness during etching and the etching conditions were optimized according to the shape of the protrusion embedded in Ru.

これ以降は、上記の実施形態１と同様の工程により、ＥＡ変調器集積レーザが形成される。こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図を図５Ｂに、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図５Ｃに示す。また、図５Ｂの光導波路方向と平行なＢ―Ｂ断面で、光導波路先端の窓構造部分近傍を拡大した図を、図５Ｄに示す。   Thereafter, an EA modulator integrated laser is formed by the same process as in the first embodiment. FIG. 5B shows a bird's eye view of the EA modulator integrated laser manufactured in this way, and FIG. 5C shows a cross section taken along the line AA in the mesa vertical direction shown in the figure. FIG. 5D is an enlarged view of the vicinity of the window structure portion at the tip of the optical waveguide in the BB cross section parallel to the optical waveguide direction in FIG. 5B.

図５Ｄに示すように、ＥＡ変調器集積レーザ出射側において、光導波路先端部５０６が、レーザー素子の素子端面５０７より内側に位置し、埋め込み層５０１の一部により窓構造部５０５が形成されている。これは、出射端面からの戻り光が、光導波路に再度結合して、レーザまで戻り光が入ることを避けるためである。レーザに変調した光が戻り光として入射すると、レーザ発振波長が揺らぎ、光ファイバ伝送の特性にチャープとして悪影響することが知られているため、本素子はこうした構造としている。   As shown in FIG. 5D, on the EA modulator integrated laser emission side, the optical waveguide tip 506 is positioned inside the element end surface 507 of the laser element, and a window structure 505 is formed by a part of the buried layer 501. Yes. This is to prevent return light from the exit end face from recombining with the optical waveguide and entering the laser. It is known that when modulated light is incident on the laser as return light, the laser oscillation wavelength fluctuates, and it is known that the characteristics of optical fiber transmission are adversely affected as chirp, so this element has such a structure.

こうして作製したＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に、同軸型半導体光モジュールに搭載し特性を評価したところ、-5℃において、しきい値が10mA、発振波長が1531nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5V、振幅電圧２Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋4.0dBm、消光比が10.1dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.5dBであった。さらに、素子温度85℃においては、しきい値が35mA、発振波長が1540nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−1.4V、振幅電圧2Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋1dBm、消光比が12.5dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.2dBであった。 The EA modulator integrated laser fabricated in this way was mounted on a coaxial semiconductor optical module and evaluated for characteristics as in the first embodiment. At -5 ° C., the threshold was 10 mA and the oscillation wavelength was 1531 nm. Modulator bias voltage V ea = –2.5V, amplitude voltage 2V pp 10Gbit / s modulation operation characteristics, fiber light output is + 4.0dBm, extinction ratio is 10.1dB, 40km fiber transmission power penalty is 1.5 dB. Furthermore, at an element temperature of 85 ° C., the threshold is 35 mA, the oscillation wavelength is 1540 nm, the EA modulator bias voltage V ea = −1.4 V, and the amplitude voltage is 2 V pp . The optical output was +1 dBm, the extinction ratio was 12.5 dB, and the power penalty during 40 km fiber transmission was 1.2 dB.

本実施形態では、光導波路の埋め込みにRuドープInPを使用することにより、FeドープInPの場合よりも高抵抗な埋め込み層が形成でき、順方向の漏れ電流の減少、及びＥＡ変調器部分での電界強度の低下抑制が顕著に特性に表れた。例えば、高温において、レーザのしきい値電流の低下、消光比向上、及び変調時光出力向上である。消光比の向上は、埋め込み層への電界の漏れが抑制されたため、ＥＡ変調器活性層への電界強度が高まり、ＱＣＳＥ効果が強くなったことに起因している。また、変調時光出力の向上は、ＥＡ変調器活性層への電界強度向上により、ＥＡ変調器内部活性層のキャリアが量子井戸内などに溜まる、いわゆるパイルアップ現象が、ＥＡ変調器活性層への電界強度向上により逆バイアス引加時にキャリアが排出されやすくなった効果により抑制されたため、高速変調時でも変調時損失が小さいためである。   In this embodiment, by using Ru-doped InP for embedding the optical waveguide, a buried layer having a higher resistance than that of Fe-doped InP can be formed, the forward leakage current is reduced, and the EA modulator portion Suppression of the decrease in the electric field strength appeared remarkably in the characteristics. For example, at a high temperature, the threshold current of the laser is decreased, the extinction ratio is improved, and the light output during modulation is improved. The improvement in the extinction ratio is attributed to the fact that the electric field leakage to the buried layer is suppressed, the electric field strength to the EA modulator active layer is increased, and the QCSE effect is enhanced. In addition, the improvement of the optical output during modulation is caused by a so-called pile-up phenomenon in which carriers in the active layer inside the EA modulator accumulate in the quantum well due to an improvement in the electric field strength to the EA modulator active layer. This is because the loss during modulation is small even during high-speed modulation because it is suppressed by the effect that carriers are easily discharged when reverse bias is applied due to the improvement in electric field strength.

尚、本実施形態では、窓構造部５０５を有しているが、レーザの戻り光耐性が許容されれば、この構造を施さなくても、同様の効果が得られることは、言うまでもない。   In this embodiment, the window structure portion 505 is provided, but it goes without saying that the same effect can be obtained without providing this structure as long as the return light resistance of the laser is allowed.

[実施形態３]
本発明の実施形態３として、InGaAlAsを多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）層に用いた40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。 [Embodiment 3]
Embodiment 3 of the present invention will be described using an example of an EA modulator integrated laser module with a transmission speed of 10 Gbit / s wavelength 1.55 μm band for 40 km optical transmission using InGaAlAs in a multi quantum well (MQW) layer. To do.

n-InP半導体基板１００上にＥＡ変調器部分の結晶成長として、有機金属気相法を用いた公知の成長法によりｎ型InPバッファ層６０１、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層６０２、ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層６０３、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層６０４、6e17 atm/cm3にpドープした組成波長1.15μmのｐ型InGaAlAs拡散防止層６０５、及び6e17 atm/cm3にドーピングしたｐ型ＩｎＰキャップ層を形成する。次にプラズマＣＶＤによるSiN膜を形成したのち、ＥＡ変調器部となる領域にSiN膜にパターニングを施し、このSiN膜をマスクとして、ウェットエッチング等にて、ＥＡ変調器部となる領域以外のＥＡ変調器多層構造を除去する。このエッチング方法は、ドライエッチングであっても、本発明の効果を損なうものではない。 As the crystal growth of the EA modulator portion on the n-InP semiconductor substrate 100, an n-type InP buffer layer 601, an n-type InGaAsP lower light guide layer 602, an InGaAlAs well layer are formed by a known growth method using a metal organic vapor phase method. And an undoped quantum well active layer 603 comprising a barrier layer and an undoped InGaAsP upper light guide layer 604, p-doped 6e17 atm / cm 3 and a p-type InGaAlAs diffusion prevention layer 605 with a composition wavelength of 1.15 μm, and 6e17 atm / cm 3 doped A p-type InP cap layer is formed. Next, after forming a SiN film by plasma CVD, patterning is performed on the SiN film in the region to be the EA modulator portion, and by using this SiN film as a mask, EA other than the region to be the EA modulator portion is formed by wet etching or the like. Remove the modulator multilayer structure. Even if this etching method is dry etching, the effect of the present invention is not impaired.

次に第二回目の結晶成長として、ＥＡ変調器領域以外に有機金属気相法を用いて、レーザの多層成長である、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなる量子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、InPスペーサ層、及び回折格子層を順次形成する。このとき、ＥＡ変調器とレーザ部は公知のバットジョイント技術により光学的に接続されている。さらに、ＥＡ変調器領域以外のＥＡ変調器多層を除去した手順と同様のプロセスにて、ＥＡ変調器領域とレーザ領域との間に、パッシブな光導波路部となるＩｎＧａＡｓＰ層を結晶成長する。この時も、ＥＡ変調器部６０６とパッシブ導波路部、及びレーザ部６０８は公知のバットジョイント技術により光学的に接続されている。 次に、レーザ部６０８となる領域の回折格子層に、フォトリソグラフを用いた干渉露光法により、半導体回折格子層に回折格子を形成し、さらに、ＥＡ変調器部６０６とパッシブ導波路、及びレーザ部６０８上に、クラッド層となる8e17 atm/cm3程度のｐ型InPクラッド層６０９、コンタクト層となる2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層６１０と2e19 atm/cm3程度のｐ型InGaAs層６１１、及びｐ型InPキャップ層を結晶成長する。このときｐ型のドーパントはZnである。このｐ型InPキャップ層は途中工程で除去されるものであり、最終構造には残らない。この際に、ＥＡ変調器集積レーザの最高動作温度を考慮して、25℃でのレーザ発振波長を1534nmとし、25℃でのデチューニング量が85nmになるように25℃でのＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長を1449nmに作製条件を設定した。 Next, as the second crystal growth, using a metal organic vapor phase method in addition to the EA modulator region, the quantum well activity consisting of an InGaAsP lower light guide layer, an InGaAsP well layer and a barrier layer, which is a multilayer growth of laser A layer, an InGaAsP upper light guide layer, an InP spacer layer, and a diffraction grating layer are sequentially formed. At this time, the EA modulator and the laser unit are optically connected by a known butt joint technique. Further, an InGaAsP layer serving as a passive optical waveguide portion is grown between the EA modulator region and the laser region by a process similar to the procedure in which the EA modulator multilayer other than the EA modulator region is removed. Also at this time, the EA modulator unit 606, the passive waveguide unit, and the laser unit 608 are optically connected by a known butt joint technique. Next, a diffraction grating is formed in the semiconductor diffraction grating layer by an interference exposure method using a photolithograph in the diffraction grating layer in a region to be the laser unit 608. Further, the EA modulator unit 606, the passive waveguide, and the laser On the portion 608, a p-type InP cladding layer 609 of about 8e17 atm / cm 3 serving as a cladding layer, a p-type InGaAsP layer 610 of about 2e18 atm / cm 3 serving as a contact layer, and a p-type InGaAs of about 2e19 atm / cm 3 are formed. The layer 611 and the p-type InP cap layer are crystal-grown. At this time, the p-type dopant is Zn. This p-type InP cap layer is removed in an intermediate process and does not remain in the final structure. At this time, considering the maximum operating temperature of the EA modulator integrated laser, the laser oscillation wavelength at 25 ° C. is set to 1534 nm, and the detuning amount at 25 ° C. is 85 nm so that the EA modulator section at 25 ° C. The production conditions were set to 1449 nm.

その後、ＥＡ変調器部６０６からパッシブ導波路、及びレーザ部６０８に渡って、ストライプ状の光導波路をシリコン酸化膜をマスクとしたBr系のエッチャントによるウェットエッチングを施し、光導波路部分以外は多重量子井戸層を含む活性層を除去する、いわゆるハイメサ構造を形成する。本実施形態ではウェットエッチングで説明をしているが、ＥＡ変調器部６０６の活性層にAlを含むInGaAlAs層での適正なドライエッチング条件とすれば、ドライエッチングでも可能である。続いて、光導波路の両側部分を、RuをドーパントとしたInPを用いて、埋め込み層６１２を形成する。この時、光導波路側壁のアルミニウム（Al）を含むInGaAlAs層が、大気中にさらされて自然酸化膜を形成するため、埋め込み層６１２を成長する際に、同時に塩化メチル（CH3Cl）ガスを流し、表面の半導体層ごと自然酸化膜をエッチングしつつ、RuドープInP層の埋め込みを行った。埋め込み工程以降は、実施形態１で示した工程であり、こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図を図６Ａに、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図６Ｂに示す。 Thereafter, the EA modulator unit 606, the passive waveguide, and the laser unit 608 are subjected to wet etching with a Br-based etchant using a silicon oxide film as a stripe-shaped optical waveguide. A so-called high mesa structure is formed to remove the active layer including the well layer. In this embodiment, the wet etching is described. However, if the dry etching conditions are appropriate for an InGaAlAs layer containing Al in the active layer of the EA modulator section 606, dry etching is also possible. Subsequently, a buried layer 612 is formed on both side portions of the optical waveguide using InP using Ru as a dopant. At this time, since the InGaAlAs layer containing aluminum (Al) on the side wall of the optical waveguide is exposed to the atmosphere to form a natural oxide film, methyl chloride (CH 3 Cl) gas is simultaneously used when the buried layer 612 is grown. The Ru-doped InP layer was buried while etching the natural oxide film together with the semiconductor layer on the surface. The process after the embedding process is the process shown in the first embodiment. FIG. 6A is a bird's-eye view of the EA modulator integrated laser manufactured in this way, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA in the mesa vertical direction shown in FIG. Show.

こうして作製したＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に、同軸型半導体光モジュールに搭載し、特性を評価したところ、-5℃において、しきい値が8mA、発振波長が1531nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5V、振幅電圧２Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋4.3dBm、消光比が10.2dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.0dBであった。さらに、素子温度85℃においては、しきい値が35mA、発振波長が1540nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−1.4V、振幅電圧1.5Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋3.5dBm、消光比が12.9dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.1dBであった。これは、実施形態２と同様の効果により、高抵抗な埋め込み層が形成でき、ＥＡ変調器部分での電界強度が十分に保たれることに起因している。さらに本実施形態では、ＥＡ変調器の量子井戸層にInGaAlAs材料を使用している。このため量子井戸層がInGaAsP材料の場合と比較して、電子の閉じ込めが強いため、高温や高バイアス下においても、十分な消光特性が得られる、というのが特徴である。 The EA modulator integrated laser fabricated in this way was mounted on a coaxial semiconductor optical module and evaluated for characteristics as in the first embodiment. At -5 ° C., the threshold was 8 mA and the oscillation wavelength was 1531 nm. EA modulator bias voltage V ea = −2.5V, amplitude voltage 2V pp 10Gbit / s modulation characteristics at the time of fiber optical output + 4.3dBm, extinction ratio 10.2dB, power penalty at 40km fiber transmission is It was 1.0 dB. Furthermore, at an element temperature of 85 ° C., the threshold is 35 mA, the oscillation wavelength is 1540 nm, the EA modulator bias voltage V ea = −1.4 V, and the amplitude voltage of 1.5 V pp , the characteristics at the time of 10 Gbit / s modulation operation are as follows: The fiber light output was +3.5 dBm, the extinction ratio was 12.9 dB, and the power penalty during 40 km fiber transmission was 1.1 dB. This is due to the fact that a high-resistance buried layer can be formed by the same effect as in the second embodiment, and the electric field strength at the EA modulator portion is sufficiently maintained. Furthermore, in this embodiment, an InGaAlAs material is used for the quantum well layer of the EA modulator. For this reason, compared with the case where the quantum well layer is made of an InGaAsP material, electron confinement is stronger, and therefore, a sufficient extinction characteristic can be obtained even at a high temperature and a high bias.

なお、レーザ部分に関しては、InGaAsP材料での例を説明したが、Alを含む材料でも同様な効果が得られる。   In addition, regarding the laser portion, an example using InGaAsP material has been described, but a similar effect can be obtained with a material containing Al.

[実施形態４]
本発明の実施形態４として、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。 [Embodiment 4]
Embodiment 4 of the present invention will be described using an example of an EA modulator integrated laser module with a transmission speed of 10 Gbit / s wavelength 1.55 μm band for 40 km optical transmission.

上記の実施形態１と同様に、ＥＡ変調器部多層とパッシブ導波路部多層、及びレーザ部多層を、有機金属気相法を用いた結晶成長とエッチングを組み合わせた公知のバットジョイント技術により順次形成する。次に、実施形態３と同様に干渉露光法により回折格子を形成する。続いて、ＥＡ変調器とパッシブ導波路、及びレーザ部上に、クラッド層となる8e17 atm/cm3程度のｐ型InPクラッド層１０７、コンタクト層である2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層１０８及び2e19 atm/cm3程度のｐ型InGaAs層７０１、及びｐ型InPキャップ層を再度結晶成長する。このとき、ｐ型InPクラッド層１０７とInGaAsP層１０８のドーパントは、実施形態３と同様にZnを用いるが、InGaAs層については炭素（C）をｐ型のドーパントとして添加する。ドーパントがCの場合、Znを添加した場合と比較して熱による拡散係数が小さいことが知られている。（R.A. Hamm, et.al., Carbon doping of GaInAs using carbontetrabromide by metalorganic molecular beam epitaxy for InP-based heterostructure bipolar transistor devices, Appl. Phys. Lett. Vol. 67, No. 15, 9 October 1995 ）したがって、従来技術で問題であった高濃度層であるコンタクト層p-InGaAs層からZnドーパントが、埋め込み層のドーパントであるFeと相互拡散する現象が、ドーパントをCにすることにより低減され、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことが実現できる。埋め込み工程以降は、実施形態１で示した工程であり、こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザのＥＡ変調器部メサ垂直方向断面を図７に示す。 As in the first embodiment, the EA modulator multilayer, the passive waveguide multilayer, and the laser multilayer are sequentially formed by a known butt joint technique that combines crystal growth and etching using a metal organic vapor phase method. To do. Next, a diffraction grating is formed by interference exposure as in the third embodiment. Subsequently, a p-type InP cladding layer 107 of about 8e17 atm / cm 3 serving as a cladding layer and a p-type InGaAsP layer of about 2e18 atm / cm 3 serving as a contact layer are formed on the EA modulator, the passive waveguide, and the laser portion. The p-type InGaAs layer 701 and the p-type InP cap layer of about 108 and 2e19 atm / cm 3 are crystal-grown again. At this time, Zn is used as a dopant for the p-type InP cladding layer 107 and the InGaAsP layer 108 as in the third embodiment, but carbon (C) is added as a p-type dopant to the InGaAs layer. When the dopant is C, it is known that the thermal diffusion coefficient is small as compared with the case where Zn is added. (RA Hamm, et.al., Carbon doping of GaInAs using carbontetrabromide by metalorganic molecular beam epitaxy for InP-based heterostructure bipolar transistor devices, Appl. Phys. Lett. Vol. 67, No. 15, 9 October 1995) Interdiffusion phenomenon of Zn dopant from the contact layer p-InGaAs layer, which is a high concentration layer, which was a problem in the technology, with Fe, which is the dopant of the buried layer, is reduced by changing the dopant to C, and the buried regrowth interface In addition, it is possible to maintain high resistance physical properties on both sides of the optical waveguide of the buried layer. The process after the embedding process is the process shown in the first embodiment, and FIG. 7 shows a cross section in the EA modulator portion mesa vertical direction of the EA modulator integrated laser manufactured in this way.

こうして作製したＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に同軸型半導体光モジュールへ搭載し、10Gbit/s変調での40ｋｍファイバー伝送特性を評価すると、-5℃〜85℃の温度範囲において、低チャープで消光比と光出力を満たすことができる。これは、InGaAsコンタクト層７０１のドーパントをCにしたことにより、埋め込み層３０１への電界の漏れが抑制されたため、ＥＡ変調器活性層への電界強度が高まり、ＱＣＳＥ効果が強くなったり、パイルアップ現象が抑制された効果である。本実施形態では、埋め込み層３０１に従来と同じFeドープInPを用いたが、実施形態２で示したような、RuドープInPを用いて埋め込みをした場合も効果が得られる。   When the EA modulator integrated laser manufactured in this way is mounted on a coaxial semiconductor optical module in the same manner as in the first embodiment and evaluated for 40 km fiber transmission characteristics with 10 Gbit / s modulation, in the temperature range of -5 ° C to 85 ° C, The extinction ratio and light output can be satisfied with low chirp. This is because, by setting the dopant of the InGaAs contact layer 701 to C, the leakage of the electric field to the buried layer 301 is suppressed, so the electric field strength to the EA modulator active layer is increased, the QCSE effect is increased, and the pile-up is performed. This is an effect in which the phenomenon is suppressed. In the present embodiment, the same Fe-doped InP as in the conventional case is used for the buried layer 301. However, the effect can be obtained when the buried layer 301 is buried using Ru-doped InP as shown in the second embodiment.

[実施形態５]
本発明の実施形態５として、40ｋｍ光伝送ＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）用伝送速度10Gbit/sＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。ＣＷＤＭとは、波長1470nmから20nm間隔で1610nmまでの8波長にて、波長多重伝送を行う光通信方式である。ところで、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）は、1530nmから1560nmの範囲で、約0.4nm間隔で波長多重伝送を行う通信方式である。一般に、こうした光伝送に用いるＤＦＢレーザは、InP半導体材料の屈折率温度依存性から、0.1nm/℃ 程度の発振波長の温度特性を持つため、ＤＷＤＭの場合、光送受信器の環境温度である-5℃から70℃においても、光源を一定温度に制御することが必須となる。つまり光送受信器の環境温度が-5℃から70℃となった場合、熱抵抗を考慮してこれに対する素子温度を-5℃から85℃とした場合において、波長変化は、0.1nm/℃ x 90℃＝9nm となるためである。これに対し、ＣＷＤＭでは、波長間隔が20nmと広いため、環境温度による波長変化の9nmは十分小さいため、波長の温度変動という点では、ＣＷＤＭは光源の温度制御が不要となり、安価なシステム構成が可能となることが特徴である。 [Embodiment 5]
Embodiment 5 of the present invention will be described using an example of a 40 km optical transmission CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) transmission rate 10 Gbit / s EA modulator integrated laser module. CWDM is an optical communication system that performs wavelength division multiplexing transmission at eight wavelengths from a wavelength of 1470 nm to 1610 nm at intervals of 20 nm. Incidentally, DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) is a communication system that performs wavelength division multiplexing transmission at intervals of about 0.4 nm in the range of 1530 nm to 1560 nm. In general, the DFB laser used for such optical transmission has temperature characteristics of an oscillation wavelength of about 0.1 nm / ° C. due to the refractive index temperature dependency of InP semiconductor material. In the case of DWDM, this is the ambient temperature of the optical transceiver. Even at 5 ° C to 70 ° C, it is essential to control the light source at a constant temperature. In other words, when the ambient temperature of the optical transceiver is changed from -5 ° C to 70 ° C, the change in wavelength is 0.1nm / ° C when the element temperature is changed from -5 ° C to 85 ° C considering the thermal resistance. This is because 90 ° C. = 9 nm. On the other hand, in CWDM, since the wavelength interval is as wide as 20 nm, 9 nm of the wavelength change due to the environmental temperature is sufficiently small. Therefore, in terms of wavelength temperature fluctuation, CWDM does not require temperature control of the light source and has an inexpensive system configuration. The feature is that it becomes possible.

素子作製においては、実施形態３と同様の手順で行う。この時、発振波長が1470nmから1610nmまで20nm間隔の8波長において、それぞれデバイスパラメータを設定する必要が生じる。例えば1470nmのグリッドのレーザを作成する場合、-5℃から85℃の中心である40℃にてレーザ発振波長を1470nmを狙う設計となる。この場合、85℃の発振波長は、1470nm+ 0.1 nm/℃ x (85℃-40℃)＝1474.5 nm となる。したがって、無温調のＥＡ変調器集積レーザの設計としては、85℃において、レーザ部フォトルミネッセンス波長を1484.5nmとし、且つ、デチューニング量が60nmになるようにＥＡ変調器部フォトルミネッセンス波長を1414.5nmに設定した。実際には、25℃でフォトルミネッセンス波長の測定を行うためＥＡ変調器部、及びレーザ部フォトルミネッセンス波長の温度依存性0.5nm/℃を考慮し25℃での値に計算して、作製条件をそれぞれ設定した。したがって、最初のＥＡ変調器部の結晶成長時は、フォトルミネッセンス波長が1384.5nm、レーザ部の結晶成長時はフォトルミネッセンス波長が1424.5nmとなるように、結晶成長を行った。さらに、レーザ発振波長を決定させる回折格子形成においては、85℃での波長が1474.5nmとなるように、回折ピッチを形成した。   The device is manufactured in the same procedure as in the third embodiment. At this time, it is necessary to set device parameters for each of 8 wavelengths with an oscillation wavelength of 20 nm from 1470 nm to 1610 nm. For example, when creating a 1470 nm grid laser, the laser oscillation wavelength is designed to be 1470 nm at 40 ° C., which is the center of -5 ° C. to 85 ° C. In this case, the oscillation wavelength at 85 ° C. is 1470 nm + 0.1 nm / ° C. × (85 ° C.-40 ° C.) = 1474.5 nm. Therefore, the design of the temperature-controlled EA modulator integrated laser is as follows. At 85 ° C., the laser part photoluminescence wavelength is set to 1484.5 nm and the detuning amount is set to 60 nm, and the EA modulator part photoluminescence wavelength is set to 1414.5. Set to nm. Actually, in order to measure the photoluminescence wavelength at 25 ° C, the temperature dependence of the photoluminescence wavelength of the EA modulator part and the laser part is 0.5nm / ° C. Set each. Therefore, the crystal growth was performed such that the photoluminescence wavelength was 1384.5 nm during the crystal growth of the first EA modulator part, and the photoluminescence wavelength was 1424.5 nm during the crystal growth of the laser part. Further, in the diffraction grating formation for determining the laser oscillation wavelength, the diffraction pitch was formed so that the wavelength at 85 ° C. was 1474.5 nm.

回折格子形成以降の工程は、実施形態３において示した通りであり、エッチングにより、光導波路を形成後に、光導波路の両側部分を、RuをドーパントとしたInP を用いて、埋め込み層を形成する。以降、実施形態３と同様に素子を作製し、同軸型半導体光モジュールに搭載する。   The steps after the formation of the diffraction grating are as shown in the third embodiment. After forming the optical waveguide by etching, a buried layer is formed on both sides of the optical waveguide using InP with Ru as a dopant. Thereafter, an element is produced in the same manner as in the third embodiment, and is mounted on a coaxial semiconductor optical module.

こうして作製された同軸型半導体光モジュールは、10Gbit/s変調での40ｋｍファイバー伝送特性を評価すると、-5℃〜85℃の温度範囲において、低チャープで消光比と光出力を満たすことができる。これは搭載されたＥＡ変調器集積レーザにおいて、Ruにより埋め込みを行っているため、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことができＥＡ変調器活性層への電界強度が高まった効果である。   The coaxial semiconductor optical module manufactured in this way can satisfy the extinction ratio and the optical output with a low chirp in the temperature range of -5 ° C to 85 ° C when evaluating the 40 km fiber transmission characteristics with 10 Gbit / s modulation. This is because the embedded EA modulator integrated laser is buried by Ru, so that high resistance physical properties can be maintained at both sides of the buried regrowth interface and the optical waveguide of the buried layer, and the EA modulator active layer. This is an effect of increasing the electric field strength.

本実施形態では、ＣＷＤＭの波長が1470nmの場合を述べているが、ＣＷＤＭの波長帯全域の1470nmから1610nmにおいても、波長の違いによる設計パラメータの調整を行うことで、同様の効果が期待でき、安価なＣＷＤＭ伝送システム用の光源として用いることができる。   In the present embodiment, the case where the wavelength of CWDM is 1470 nm is described, but the same effect can be expected by adjusting the design parameters according to the difference in wavelength even in the range of 1470 nm to 1610 nm in the entire wavelength band of CWDM. It can be used as a light source for an inexpensive CWDM transmission system.

[実施形態６]
本発明の実施形態６として、伝送速度40Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。 [Embodiment 6]
A sixth embodiment of the present invention will be described using an example of an EA modulator integrated laser module with a transmission speed of 40 Gbit / s wavelength 1.55 μm band.

実施形態３と同様に、n-InP半導体基板１００上にＥＡ変調器部分の結晶成長として、有機金属気相法を用いた公知の成長法によりｎ型InPバッファ層８０１、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層８０２、ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層８０３、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層８０４、6e17 atm/cm3にｐ型ドープした組成波長1.15μmのｐ型InGaAlAs拡散防止層８０５、及び6e17 atm/cm3にドーピングしたｐ型ＩｎＰキャップ層を形成する。この時に、40Gbit/sの高速動作用として、10Gbit/sの変調器より寄生容量を小さくする必要があるため、量子井戸活性層を含めたアンドープ層厚を、10Gbit/s版より30％程度厚くした。さらに、変調器の長さを伝送速度10Gbit/s版より短い100μｍとして、変調器全体での寄生容量が約0.3pFになるように設計した。また、25℃でのレーザ発振波長を1534nmで設計し、25℃でのデチューニング量が85nmになるように25℃でのＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長を1449nmに作製条件を設定した。 As in the third embodiment, as the crystal growth of the EA modulator portion on the n-InP semiconductor substrate 100, the n-type InP buffer layer 801 and the n-type InGaAsP lower light are grown by a known growth method using a metal organic vapor phase method. A guide layer 802, an undoped quantum well active layer 803 composed of an InGaAlAs well layer and a barrier layer, an undoped InGaAsP upper optical guide layer 804, a p-type InGaAlAs diffusion prevention layer 805 having a composition wavelength of 1.15 μm and p-doped 6e17 atm / cm 3 And a p-type InP cap layer doped to 6e17 atm / cm 3 . At this time, since it is necessary to make the parasitic capacitance smaller than the 10 Gbit / s modulator for 40 Gbit / s high-speed operation, the undoped layer thickness including the quantum well active layer is about 30% thicker than the 10 Gbit / s version. did. Furthermore, the length of the modulator is set to 100 μm, which is shorter than the transmission speed of 10 Gbit / s version, and the parasitic capacity of the entire modulator is designed to be about 0.3 pF. In addition, the laser oscillation wavelength at 25 ° C. was designed to be 1534 nm, and the photoluminescence wavelength of the EA modulator at 25 ° C. was set to 1449 nm so that the detuning amount at 25 ° C. was 85 nm.

次に、実施形態３と同様に、レーザの多層成長、及び、パッシブな光導波路部となるＩｎＧａＡｓＰ層を結晶成長し、レーザ部に回折格子を形成する。さらに、ＥＡ変調器部８１１とパッシブ導波路、及びレーザ部８１３上に、クラッド層となる8e17 atm/cm3程度のｐ型InP層８０６、コンタクト層である2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層８０７及び2e19atm/cm3程度のｐ型InGaAs層８０８、及びｐ型InPキャップ層を結晶成長する。このときｐ型のドーパントはZnである。その後、ストライプ状の光導波路をウェットエッチングにより形成し、光導波路の両側部分を、RuをドーパントとしたInPを用いて、埋め込み層８０９を形成する。続いてアイソレーション溝を形成した後、変調器部の電極ボンディングパットの下に、厚さ3μm厚のポリイミド膜をスピナーによる塗布とドライエッチングプロセスにて加工し、ポリイミド膜低容量化層８１０を形成し、変調器部分の低容量化を図った。これ以降、実施形態１で示した工程により、ＥＡ変調器集積レーザが形成される。 Next, as in the third embodiment, laser growth and crystal growth of an InGaAsP layer serving as a passive optical waveguide portion are performed, and a diffraction grating is formed in the laser portion. Furthermore, a p-type InP layer 806 of about 8e17 atm / cm 3 serving as a cladding layer and a p-type InGaAsP of about 2e18 atm / cm 3 serving as a contact layer are formed on the EA modulator section 811, the passive waveguide, and the laser section 813. Crystal growth of the layer 807, the p-type InGaAs layer 808 of about 2e19 atm / cm 3 , and the p-type InP cap layer is performed. At this time, the p-type dopant is Zn. Thereafter, a striped optical waveguide is formed by wet etching, and a buried layer 809 is formed on both sides of the optical waveguide using InP using Ru as a dopant. Subsequently, after forming an isolation groove, a polyimide film having a thickness of 3 μm is processed by a spinner and a dry etching process under the electrode bonding pad of the modulator section, thereby forming a polyimide film low capacity layer 810. Therefore, the capacity of the modulator portion was reduced. Thereafter, an EA modulator integrated laser is formed by the process shown in the first embodiment.

こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザ鳥瞰図を図８Ａに示す。当該ＥＡ変調器集積レーザは、ＥＡ変調器部８１１、アイソレーション溝８１２、レーザ部８１３から成る。該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図６Ｂに示す。   FIG. 8A shows a bird's eye view of the EA modulator integrated laser fabricated in this way. The EA modulator integrated laser includes an EA modulator portion 811, an isolation groove 812, and a laser portion 813. FIG. 6B shows a cross section of the EA modulator section mesa vertical direction AA shown in the figure.

当該ＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に、同軸型半導体光モジュールに搭載する。なお、40Gbit/sという高速の信号を高周波信号端子４０４に通すため、10Gbit版とは異なりインダクタンスが小さくなるように、端子の直径等を最適化した。   The EA modulator integrated laser is mounted on a coaxial semiconductor optical module as in the first embodiment. Since a high-speed signal of 40 Gbit / s is passed through the high-frequency signal terminal 404, the terminal diameter and the like are optimized so that the inductance is reduced unlike the 10 Gbit version.

本実施形態の同軸型半導体光モジュールにおいても、前述のような構造により、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことが可能となる。そのため、ＥＡ変調器部分での電界強度が十分に保つことができ、同軸型半導体光モジュールとして温度調整機能をなくし、-5℃から85℃の温度においても、素子のＱＣＳＥ効果が十分であることから、所望の特性を満たすことが可能となる。   Also in the coaxial type semiconductor optical module of the present embodiment, it is possible to maintain high resistance physical properties on the buried regrowth interface and both sides of the optical waveguide of the buried layer by the structure as described above. Therefore, the electric field strength at the EA modulator portion can be sufficiently maintained, the temperature adjustment function is eliminated as a coaxial type semiconductor optical module, and the QCSE effect of the element is sufficient even at a temperature of -5 ° C to 85 ° C. Therefore, desired characteristics can be satisfied.

[実施形態７]
本発明の実施形態７として、実施形態１から実施形態６で示した、本発明を適用した同軸型半導体光モジュールを、光送受信モジュールに組み込むことにより、小型、低消費電力で特性の安定した光送受信モジュールが実現できる。 [Embodiment 7]
As a seventh embodiment of the present invention, a coaxial type semiconductor optical module to which the present invention is applied as shown in the first to sixth embodiments is incorporated into an optical transmission / reception module, so that light with a small size, low power consumption and stable characteristics can be obtained. A transceiver module can be realized.

１００ ｎ-ＩｎＰ半導体基板、１０１ レーザ部、１０２ ＥＡ変調器部、１０３ ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、１０４ ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなるアンドープ歪量子井戸活性層、１０５ ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、１０６ アイソレーション溝、１０７ ｐ型InPクラッド層、１０８ ｐ型InGaAsP層、１０９ ｐ型InGaAs層、１１０ FeドープInP埋め込み層、１１１ａ レーザ部パッシベーション膜、１１１ｂ ＥＡ変調器部パッシベーション膜、１１２ａ レーザ部p側電極、１１２ｂ ＥＡ変調器部p側電極、１１３ n側電極、１１４ 無反射コート、２０１ 従来技術で作製したＥＡ変調器集積レーザ、２０２ チップキャリア、２０３ ペルチェ、２０４ サーミスタ、２０５ モニタフォトダイオード、２０６ 光アイソレータ、２０７ ファイバー、２０８ レンズ、３０１ FeドープInP埋め込み層、４００ ＥＡ変調器集積レーザ、４０１ チップキャリア、４０２ レセプタクル部分、４０３ ＣＡＮステム、４０４ 高周波信号端子、４０５ レーザ駆動端子、４０６ 共通導体端子、４０７ フレキシブル基板、４０８ 非球面レンズキャップ、５００ シリコン酸化膜マスク、５０１ RuドープInP埋め込み層、５０２ アイソレーション溝、５０３ ＥＡ変調器部、５０４ レーザ部、５０５ 窓構造部、５０６ 光導波路先端部、５０７ レーザー素子の素子端面、６０１ ｎ型InPバッファ層、６０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、６０３ ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層、６０４ アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、６０５ ｐ型InGaAlAs拡散防止層、６０６ ＥＡ変調器部、６０７ アイソレーション溝、６０８ レーザ部、６０９ ｐ型InPクラッド層、６１０ ｐ型InGaAsP層、６１１ ｐ型InGaAs層、６１２ RuドープInP埋め込み層、７０１ ドーパントがCであるｐ型InGaAs層、８０１ ｎ型InPバッファ層、８０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、８０３ ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層、８０４ アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、８０５ ｐ型InGaAlAs拡散防止層、８０６ ｐ型InPクラッド層、８０７ ｐ型InGaAsP層、８０８ ｐ型InGaAs層、８０９ RuドープInP埋め込み層、８１０ ポリイミド膜低容量化層、８１１ ＥＡ変調器部、８１２ アイソレーション溝、８１３ レーザ部。   100 n-InP semiconductor substrate, 101 laser section, 102 EA modulator section, 103 InGaAsP lower light guide layer, 104 undoped strained quantum well active layer composed of InGaAsP well layer and barrier layer, 105 InGaAsP upper light guide layer, 106 iso Groove, 107 p-type InP cladding layer, 108 p-type InGaAsP layer, 109 p-type InGaAs layer, 110 Fe-doped InP buried layer, 111a laser part passivation film, 111b EA modulator part passivation film, 112a laser part p-side electrode, 112b EA modulator part p-side electrode, 113 n-side electrode, 114 non-reflective coating, 201 EA modulator integrated laser manufactured by conventional technology, 202 chip carrier, 203 Peltier, 204 thermistor, 205 monitor photodiode, 206 optical isolator 207 fiber, 208 lens, 301 Fe-doped InP buried layer, 400 EA modulator integrated laser, 401 chip carrier, 402 receptacle portion, 403 CAN stem, 404 high-frequency signal terminal, 405 laser drive terminal, 406 common conductor terminal, 407 flexible substrate 408, aspherical lens cap, 500 silicon oxide film mask, 501 Ru-doped InP buried layer, 502 isolation groove, 503 EA modulator section, 504 laser section, 505 window structure section, 506 optical waveguide tip section, 507 Device end face, 601 n-type InP buffer layer, 602 n-type InGaAsP lower light guide layer, 603 undoped quantum well active layer comprising InGaAlAs well layer and barrier layer, 604 undoped InGaAsP upper light guide layer, 05 p-type InGaAlAs diffusion prevention layer, 606 EA modulator part, 607 isolation groove, 608 laser part, 609 p-type InP clad layer, 610 p-type InGaAsP layer, 611 p-type InGaAs layer, 612 Ru-doped InP buried layer, 701 P-type InGaAs layer with dopant C, 801 n-type InP buffer layer, 802 n-type InGaAsP lower light guide layer, 803 InGaAlAs well layer and undoped quantum well active layer comprising barrier layer, 804 undoped InGaAsP upper light guide layer, 805 p-type InGaAlAs diffusion prevention layer, 806 p-type InP cladding layer, 807 p-type InGaAsP layer, 808 p-type InGaAs layer, 809 Ru-doped InP buried layer, 810 polyimide film low capacity layer, 811 EA modulator part, 812 iso Groove, 813 laser part.

Claims (4)

半導体レーザ部及び該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部を有するレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、
前記電界吸収型変調部は、半導体基板上に形成された光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、
前記電界吸収型変調部側の先端は、前記レーザ素子の前記電界吸収型変調部側の素子端面よりも内側に位置し、
前記レーザ素子は、前記先端と前記素子端面との間に、前記半絶縁半導体で埋め込まれた窓構造部を、さらに含み、
前記窓構造部の上面の前記半導体基板からの高さは、前記メサ構造の上面の前記半導体基板からの高さより高く、
前記半絶縁半導体は不純物としてルテニウムが添加され、成長温度が５５０℃以上６００℃以下で前記埋め込み層及び前記窓構造部がともに形成される、
ことを特徴とする半導体光モジュール。 A semiconductor optical module comprising: a laser element having a semiconductor laser part and an electroabsorption modulation part arranged on the output side of the semiconductor laser part; and a cylindrical housing that houses the laser element therein,
The electroabsorption modulator includes an optical waveguide layer formed on a semiconductor substrate, and includes a mesa structure in which electrodes are disposed above and below, and a semi-insulating semiconductor disposed adjacent to both sides of the optical waveguide. An embedded layer, and
The tip on the electroabsorption modulator side is located inside the element end surface of the laser element on the electroabsorption modulator side,
The laser element further includes a window structure embedded with the semi-insulating semiconductor between the tip and the element end face,
The height of the upper surface of the window structure portion from the semiconductor substrate is higher than the height of the upper surface of the mesa structure from the semiconductor substrate ,
In the semi-insulating semiconductor, ruthenium is added as an impurity, and the buried layer and the window structure are formed at a growth temperature of 550 ° C. to 600 ° C.
A semiconductor optical module. 請求項１に記載の半導体光モジュールにおいて、
前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．４７μｍ以上、１．６１μｍ以下である、
ことを特徴とする半導体光モジュール。 The semiconductor optical module according to claim 1,
The wavelength of the output light of the semiconductor laser unit is 1.47 μm or more and 1.61 μm or less.
A semiconductor optical module. 請求項２に記載の半導体光モジュールにおいて、
前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．５５μｍ帯に属する、
ことを特徴とする半導体光モジュール。 The semiconductor optical module according to claim 2,
The wavelength of the output light of the semiconductor laser part belongs to the 1.55 μm band,
A semiconductor optical module. 請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体光モジュールにおいて、
前記半導体光モジュールは前記レーザ素子の温度調整を行うための温度調整手段を含まない、ことを特徴とする半導体光モジュール。 The semiconductor optical module according to claim 1乃Itaru 3,
The semiconductor optical module does not include temperature adjusting means for adjusting the temperature of the laser element.
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