JP6155770B2 - 光素子及び光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、光素子及び光モジュールに関するものである。
回折格子を装荷したリッジ導波路型の光素子としては、例えば、化合物半導体で構成されたＤＦＢ（distributed-feedback laser）レーザがある。近年、ＤＦＢレーザにおいて、回折格子の帰還量を決定する結合係数を共振器方向で分布させる構造を採用することで、レーザ特性を向上させることが提案されている。例えば、結合係数を共振器中央に向かって小さくなるように分布させた構造を採用することで、軸方向のホールバーニングを抑制し、高光出力時の縦モード安定性を向上させることが提案されている（例えば、非特許文献１）。
また、ホールバーニングの発生を抑制するために、埋込回折格子の幅を共振器中央に向かって徐々に小さくしたり、埋込回折格子の幅を共振器中央に向かって徐々に大きくしたりすることが提案されている。更には、埋込回折格子の高さを共振器中央に向かって徐々に高くしたり、埋込回折格子の高さを共振器中央に向かって徐々に低くしたりすることも提案されている（例えば、特許文献１）。
また、共振器中央の結合係数を大きくし、両端の結合係数を中央に比べて小さくした構造にすることで、大きなしきい値利得差あるいは主副モード間利得差が得られることも提案されている（例えば、非特許文献２〜５）。
また、共振器方向で駆動電極を３分割し、中央の電極の注入電流を変調するＤＦＢレーザをＦＭ変調光源として用いる場合に、共振器長を長くすることで、スペクトル線幅を狭くすることが提案されている（例えば、非特許文献６、特許文献２）。
このような素子を実際に製造する際、回折格子の結合係数を共振器内で分布させた構造を採用する場合、素子特性を向上させるために、結合係数を大きくする領域と結合係数を小さくする領域とで結合係数の差を大きくすることが求められる。即ち、結合係数のコントラストを大きくすることが求められる。
しかしながら、例えば、特許文献２や非特許文献４、５に記載されているものは、ＩｎＰ基板の表面に凹凸を形成し、これを半導体層で埋め込むことによって回折格子が形成されている。この構造のものの場合では、結合係数を大きくする領域と結合係数を小さくする領域とで結合係数の差を大きくするためには、結合係数を小さくする領域において回折格子の深さを非常に浅くすることが必要となる。
このような非常に浅い回折格子は精度良く安定して作製することが難しいため、結合係数にばらつきが生じてしまい、素子特性（ここではレーザの発振しきい値）が変動してしまい、歩留まりも良くない。
また、例えば、特許文献１に記載されているように、埋込回折格子の幅を変える場合、結合係数を最大にする領域の回折格子の幅は、回折格子の周期の半分（デューティ比５０％）となるように形成する。結合係数の小さい領域では、それよりも回折格子の幅を広く（デューティ比５０％よりも大きく）又は狭く（デューティ比５０％よりも小さく）する。しかしながら、結合係数を大きくする領域と結合係数を小さくする領域とにおいて結合係数の差を大きくするためには、結合係数を小さくする領域において回折格子の幅を非常に広くするか、又は、非常に狭くする必要がある。
回折格子の幅を非常に広くする場合、回折格子を形成するためのマスクの開口部が極めて狭くなるため、エッチングによって加工して回折格子を形成するのが困難である。一方、回折格子の幅を非常に狭くする場合、エッチングマスクの幅も極めて狭くすることになるが、例えば数％幅のマスクを精度良く安定して作製することは困難である。また、非常に幅の狭い回折格子が形成できたとしても、これを埋め込むと消えてしまう場合があり、安定して埋込回折格子を作製することが難しく、歩留まりも良くない。
従って、発明者は、回折格子の結合係数を共振器内で分布させた構造の光素子において、高い歩留りで、結合係数を大きくする領域と結合係数を小さくする領域とで、結合係数の差を大きくすることができるような光素子を提案している（例えば、特許文献３）。
特開平８−２５５９５４号公報 特許第２９６６４８５号公報 国際公開第２００９／１１６１５２号パンフレット
G. Morthier et al., "A New DFB-Laser Diode with Reduced Spatial Hole Burning", IEEE Photonics Technology Letter, vol. 2, no. 6, June 1990, pp.388-390 大橋他、「不均一な結合係数を有するＤＦＢレーザのモード解析」、１９８９年秋、応用物理学会学術講演会、３０ｐ−ＺＧ−１３ 小路他、「不均一深さ回折格子λ/4 シフトＤＦＢレーザの解析」、１９９１年秋、応用物理学会学術講演会、１０ｐ−ＺＭ−１７ 小滝他、「不均一深さ回折格子を有するＭＱＷ−ＤＦＢレーザ」、１９９１年春、応用物理学会学術講演会、２９ｐ−Ｄ−７ M. Matsuda et al., "Reactively Ion Etched Nonuniform-Depth Grating for Advanced DFB Lasers", 3rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials, April 8-11, 1991, TuF.4 S. Ogita et al., "FM Response of Narrow-Linewidth, Multielectrode λ/4 Shift DFB Laser", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 2, no. 3, March 1990, pp. 165-166
しかしながら、先行技術文献に記載されているものでは、十分な歩留まりが得られない場合や、製造工程が複雑で多くなるため、製造コストが増大し高価なものとなってしまう場合がある。
よって、高い歩留りで、低コストで製造することができるものであって、共振器方向の結合係数を変化させることにより、素子特性が向上した光素子が求められている。
本実施の形態の一観点によれば、半導体基板の上に形成された活性層と、前記活性層の上に形成された回折格子と、前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、前記半導体埋込層の上に形成されたクラッド層と、を有し、前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、前記クラッド層の側面において、前記光導波路の端部近傍には第１の埋込材料層が形成されており、前記光導波路の中央部近傍には第２の埋込材料層が形成されており、前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なる。
また、本実施の形態の他の一観点によれば、半導体基板の上に形成された回折格子と、前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、前記半導体埋込層の上に形成された活性層と、前記活性層の上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上に形成された第２のクラッド層と、を有し、前記第２のクラッド層が形成されている領域における前記活性層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、前記第２のクラッド層の側面において、前記光導波路の端部近傍には第１の埋込材料層が形成されており、前記光導波路の中央部近傍には第２の埋込材料層が形成されており、前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なる。
また、本実施の形態の他の一観点によれば、半導体基板の上の第１の領域に形成された活性層と、前記半導体基板の上の第２の領域に形成されたガイド層と、前記活性層及び前記ガイド層の上に形成された回折格子が形成されている回折格子層と、前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、前記半導体埋込層の上に形成されたクラッド層と、を有し、前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層及び前記ガイド層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、前記クラッド層の側面において、前記第１の領域には第１の埋込材料層が形成されており、前記第２の領域には第２の埋込材料層が形成されており、前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なる。
また、本実施の形態の他の一観点によれば、半導体基板の上に形成された回折格子と、前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、前記半導体埋込層の上の第１の領域に形成された活性層と、前記半導体埋込層の上の第２の領域に形成されたガイド層と、前記活性層及び前記ガイド層の上に形成されたクラッド層と、を有し、前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層及び前記ガイド層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、前記クラッド層の側面において、前記第１の領域には第１の埋込材料層が形成されており、前記第２の領域には第２の埋込材料層が形成されており、前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なる。
開示の光素子によれば、高い歩留りで、低コストで製造することができるものであって、共振器方向の結合係数を変化させることにより、素子特性を向上させることができる。
第１の実施の形態における光素子の要部斜視図 第１の実施の形態における光素子の説明図 トレンチ内の屈折率と結合係数との相関図 第２の実施の形態における光素子の要部斜視図 第２の実施の形態における光素子の説明図 第２の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（１） 第２の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（２） 第２の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（３） 第２の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（４） 第２の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（５） 第３の実施の形態における光素子の要部斜視図 第３の実施の形態における光素子の説明図 第３の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（１） 第３の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（２） 第３の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（３） 第３の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（４） 第３の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（５） 第４の実施の形態における光素子の要部斜視図 第４の実施の形態における光素子の説明図 第５の実施の形態における光モジュールの構造図 通常の光導波路において屈折率が異なる場合の説明図 第６の実施の形態における光素子の説明図 第７の実施の形態における光素子の説明図 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（１） 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（２） 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（３） 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（４） 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（５） 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（６） 第７の実施の形態における光素子の製造方法の工程図（７）
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
〔第１の実施の形態〕
（光素子）
第１の実施の形態について説明する。本実施の形態における光素子は、リッジ導波路型の光素子であって、図１及び図２（ａ）に示されるように、半導体基板１０の上に、活性層１１、回折格子層１２、半導体埋込層１３、クラッド層１４が形成されている。回折格子１５は回折格子層１２の表面に凹凸を形成し、表面に形成された凹凸を半導体埋込層１３により埋め込むことにより形成されている。クラッド層１４は、光が伝搬する光導波路領域の上に厚く形成されており、厚く形成されたクラッド層１４の側面の両側には、第１の埋込材料層２１及び第２の埋込材料層２２が形成されている。厚く形成されたクラッド層１４の側面の両側において、第１の埋込材料層２１は、双方の端から所定の長さの端部に形成されており、第２の埋込材料層２２は、中央部に形成されている。本実施の形態においては、第１の埋込材料層２１における屈折率ｎ１は、第２の埋込材料層２２における屈折率ｎ２よりも、小さくなるように、即ち、ｎ２＞ｎ１となるように形成されている。尚、厚く形成されたクラッド層１４の上には上側電極３１が形成されており、半導体基板１０の裏面には下側電極３２が形成されている。本実施の形態においては、半導体基板１０が下部のクラッド層として機能しており、クラッド層１４が形成されている領域における活性層１１が光導波路となる。
これにより、光導波路を伝搬する光の分布は、光導波路の両端の端部よりも、中央部において、厚く形成されたクラッド層１４の側に引き寄せられるため、図２（ｂ）に示されるように、結合係数が光導波路の中央部で高くなり、両端の端部において低くなる。従って、本実施の形態における光素子をＦＭ変調光源として用いた場合には、ＦＭ変調の効率等を向上させることができる。
本実施の形態においては、半導体基板１０には、ｎ−ＩｎＰ基板が用いられている。活性層１１は、ＧａＩｎＡｓＰ等により形成されたＭＱＷ活性層であり、発光波長が１．５５μｍとなるように、厚さが６ｎｍの井戸層と厚さが１０ｎｍのバリア層が交互に形成されており、４層の井戸層が形成されている。回折格子１５を形成している回折格子層１２及び半導体埋込層１３の厚さは３０ｎｍであり、回折格子層１２は、組成波長が１．１８μｍとなるように形成されている。クラッド層１４は、ｐ−ＩｎＰにより１．５μｍの幅で形成されている。第１の埋込材料層２１は、屈折率ｎ１が約１．３７のＭｇＦ２により形成されており、第２の埋込材料層２２は、屈折率ｎ２が約２．５２のＴｉＯ２により形成されている。
図３に示されるように、屈折率ｎ１が約１．３７のＭｇＦ２を用いた場合には、結合係数κは１８ｃｍ−１であり、屈折率ｎ２が約２．５２のＴｉＯ２を用いた場合には、結合係数κは３０．５ｃｍ−１であり、結合係数が１．７倍異なる。よって、この分、光導波路の中央部分における結合係数を高くすることができる。
〔第２の実施の形態〕
（光素子）
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における光素子は、リッジ導波路型の光素子であって、図４及び図５（ａ）に示されるように、半導体基板１１０の上に、半導体埋込層１１１、活性層１１２、第１のクラッド層１１３、第２のクラッド層１１４が形成されている。回折格子１１５は半導体基板１１０の表面に凹凸を形成し、表面に形成された凹凸を半導体埋込層１１１により埋め込むことにより形成されている。第２のクラッド層１１４は、光が伝搬する光導波路領域の上に厚く形成されており、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側面の両側には、第１の埋込材料層１２１及び第２の埋込材料層１２２が形成されている。第１の埋込材料層１２１は、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側面の両側において、両端近傍における端部に形成されており、第２の埋込材料層１２２は、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側面の両側において、中央部に形成されている。本実施の形態においては、第１の埋込材料層１２１における屈折率ｎ１は、第２の埋込材料層１２２における屈折率ｎ２よりも、大きくなるように、即ち、ｎ２＜ｎ１となるように形成されている。尚、厚く形成された第２のクラッド層１１４の上には上側電極１３１が形成されており、半導体基板１１０の裏面には下側電極１３２が形成されている。本実施の形態においては、半導体埋込層１１１が下部のクラッド層となり、第２のクラッド層１１４が形成されている領域における活性層１１２が光導波路となる。
これにより、光導波路を伝搬する光の分布は、光導波路の中央部よりも、両端の端部において、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側に引き寄せられるため、図５（ｂ）に示されるように、結合係数が光導波路の中央部で高くなり、両端の端部において低くなる。従って、本実施の形態における光素子をＦＭ変調光源として用いた場合には、ＦＭ変調の効率等を向上させることができる。
本実施の形態においては、半導体基板１１０には、ｎ−ＩｎＰ基板が用いられている。活性層１１２は、ＧａＩｎＡｓＰ等により形成されたＭＱＷ活性層であり、発光波長が１．５５μｍとなるように、厚さが６ｎｍの井戸層と厚さが１０ｎｍのバリア層が交互に形成されており、４層の井戸層により形成されている。第２のクラッド層１１４は、ｐ−ＩｎＰにより１．５μｍの幅で形成されている。第１の埋込材料層１２１は、屈折率ｎ１が約２．５２のＴｉＯ２により形成されており、第２の埋込材料層１２２は、屈折率ｎ２が約１．３７のＭｇＦ２により形成されている。本願においては、第２のクラッド層１１４をクラッド層と記載する場合がある。
（光素子の製造方法）
次に、本実施の形態における光素子の製造方法について、図６から図１０に基づき説明する。
最初に、図６（ａ）に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板１５０の上に、組成波長１．２５μｍ、厚さ３０ｎｍのｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層１５１を有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法により形成する。この後、形成されたｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層１５１の表面上に、電子ビームレジスト（日本ゼオン製ZEP520）を塗布し、電子ビーム露光法により回折格子を形成するための回折格子マスク１５２を形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、形成された回折格子マスク１５２をマスクとして、エタン／水素混合ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）を行う。これにより、組成波長１．２５μｍ、厚さが３０ｎｍのｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層１５１を貫通し、ｎ型ドープＩｎＰ基板１５０の表面を約１５ｎｍオーバーエッチングする。
次に、図６（ｃ）に示すように、回折格子マスク１５２を剥離する。これにより回折格子１５３が形成される。このように形成された回折格子１５３では、素子の共振器中央に位相がπラジアンの位相シフトを有するように形成されている。
次に、図７（ａ）に示すように、回折格子１５３の形成されている面のｎ型ドープＩｎＰ基板１５０及びｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層１５１の上に、ＭＯＶＰＥにより、厚さが６０ｎｍのｎ型ドープＩｎＰ層１５４を形成する。この後、ＭＯＶＰＥにより、量子井戸活性層１５５、厚さ１５０ｎｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５６、組成波長１．１μｍ、厚さが２０ｎｍのｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層１５７を形成する。更に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層１５７の上に、厚さが１．５μｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５８、厚さが３００ｎｍのｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１５９をＭＯＶＰＥにより形成する。この後、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１５９の上に、化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により、後述するエッチングマスクを形成するための厚さ４００ｎｍのＳｉＯ２層１６０を形成する。尚、量子井戸活性層１５５は、厚さが６ｎｍ、圧縮歪量１．０％のアンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層及び組成波長１．２μｍ、厚さ１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層を交互に積層することにより形成されている。本実施の形態においては、量子井戸活性層１５５における量子井戸層の層数は４層であり、発光波長は１５５０ｎｍである。また、これら量子井戸／バリア層は、波長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍの不図示のアンドープＧａＩｎＡｓＰ ＳＣＨ層により挟まれている。
次に、図７（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２層１６０の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光現像を行うことにより、ストライプ状の不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２層１６０をウェットエッチングにより除去し、ＳｉＯ２によるエッチングマスク層１６０aを形成する。この後、レジストパターンは除去する。このように形成されたエッチングマスク層１６０aは、幅が１．５μｍのストライプ状に形成されており、更には、幅が６μｍの開口部が形成されている。
次に、図７（ｃ）に示すように、エッチングマスク層１６０ａが形成されていない領域のｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５８及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１５９をドライエッチングとウェットエッチングを併用して除去する。このエッチングは、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層１５７で止まる。これにより、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５８及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１５９を幅が１．５μｍとなるようにリッジストライプ状に形成する。尚、ストライプ状に形成されているｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５８及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１５９の両側には、幅が６μｍのトレンチ１６１が形成される。
次に、図８（ａ）に示すように、エッチングマスク層１６０ａをバッファードふっ酸で除去した後、プラズマＣＶＤ等により厚さ２０ｎｍのＳｉＮパッシベーション膜１６２を成膜する。
次に、図８（ｂ）に示すように、トレンチ１６１において、後述する第１の埋込材料層１６４が形成される領域に開口部１６３ａを有するレジストパターン１６３を形成する。具体的には、ＳｉＮパッシベーション膜１６２の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をすることにより、第１の埋込材料層１６４が形成される領域に、開口部１６３ａを有するレジストパターン１６３を形成する。このように形成されるレジストパターン１６３は、トレンチ１６１において、両端より３００μｍまでの双方の端部に開口部１６３ａが形成されており、長さが６００μｍの中央部はレジストパターン１６３により埋め込まれている。
次に、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン１６３が形成されている面に、ＴｉＯ２膜１６４ａをトレンチが埋め込まれるまで、真空蒸着等により成膜する。
次に、図９（ａ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン１６３の上に成膜されたＴｉＯ２膜１６４ａをレジストパターン１６３とともに、リフトオフにより除去する。これにより、トレンチ内に残存するＴｉＯ２膜１６４ａにより、第１の埋込材料層１６４が形成される。
次に、図９（ｂ）に示すように、後述する第２の埋込材料層１６６が形成される領域、即ち、トレンチにおいて、第１の埋込材料層１６４が形成されていない領域に開口部１６５ａを有するレジストパターン１６５を形成する。具体的には、第１の埋込材料層１６４及びＳｉＮパッシベーション膜１６２等の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をすることにより、第２の埋込材料層１６６が形成される領域に、開口部１６５ａを有するレジストパターン１６５を形成する。このように形成されるレジストパターン１６５は、中央部に長さが６００μｍの開口部１６５ａを有している。
次に、図９（ｃ）に示すように、レジストパターン１６５が形成されている面に、ＭｇＦ２膜１６６ａをトレンチが埋め込まれるまで、真空蒸着等により成膜する。
次に、図１０（ａ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン１６５の上に成膜されたＭｇＦ２膜１６６ａをレジストパターン１６５とともに、リフトオフにより除去する。これにより、トレンチ内に残存するＭｇＦ２膜１６６ａにより、第２の埋込材料層１６６が形成される。このようにして、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５８の側面の両側において、中央部にはＭｇＦ２により長さ６００μｍの第２の埋込材料層１６６が形成され、中央部と接する双方の端部にはＴｉＯ２により長さ３００μｍの第１の埋込材料層１６４が形成される。
次に、図１０（ｂ）に示すように、第１の埋込材料層１６４、第２の埋込材料層１６６、ＳｉＮパッシベーション膜１６２の上に、プラズマＣＶＤ等により厚さ６００ｎｍのＳｉＮパッシベーション膜１６７を成膜する。
次に、図１０（ｃ）に示すように、必要に応じてＳｉＮパッシベーション膜１６２及びＳｉＮパッシベーション膜１６７を除去し、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１５９を露出させて、ｐ電極１７１、１７２、１７３を形成する。また、ｎ型ドープＩｎＰ基板１５０の裏面には、ｎ電極１７４を形成する。更に、レーザの両端面には単層又は多層の誘電体膜により無反射コーティング膜（反射防止膜）１８１および１８２を形成することにより、本実施の形態における光素子を作製することができる。
尚、図６から図１０においては、ｎ型ドープＩｎＰ基板１５０は、図４及び図５における半導体基板１１０に相当し、ｎ型ドープＩｎＰ層１５４は半導体埋込層１１１に相当し、量子井戸活性層１５５は活性層１１２に相当する。また、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５６は第１のクラッド層１１３に相当し、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５８は第２のクラッド層１１４に相当し、ｐ電極１７１、１７２、１７３は上側電極１３１に相当し、ｎ電極１７４は下側電極１３２に相当する。また、第１の埋込材料層１６４は第１の埋込材料層１２１に相当し、第２の埋込材料層１６６は第２の埋込材料層１２２に相当する。
本実施の形態における光素子では、トレンチの双方の端部のＴｉＯ２により埋め込まれている第１の埋込材料層１６４における規格化結合係数κＬが２である。また、トレンチの中央部のＭｇＦ２により埋め込まれている第２の埋込材料層１６６における部分の規格化結合係数κＬが４である。また、トレンチにおいてＴｉＯ２により埋め込まれている第１の埋込材料層１６４は、全体の共振器長に対する長さの割合が、双方の端部とも０．２５となるように形成されている。よって、縦モードの主副モード間規格化しきい値利得差の値が１．４となり、通常のλ／４シフトＤＦＢレーザの０．７２に対して、約２倍となっているため、基本的にモード安定性は高まっている。このため、この光素子である半導体レーザをＦＭ変調光源、あるいは波長可変光源として、３分割されたｐ電極１７１、１７２、１７３の中央の電極１７２を駆動する電流値を変動させても、モード跳び無く、安定して単一モードで発振を維持することができる。
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
〔第３の実施の形態〕
（光素子）
第３の実施の形態について説明する。本実施の形態における光素子は、図１１及び図１２（ａ）に示されるように、半導体基板１０の上に、活性層１１、回折格子層１２、半導体埋込層１３、クラッド層１４が形成されている。回折格子１５は回折格子層１２の表面に凹凸を形成し、表面に形成された凹凸を半導体埋込層１３により埋め込むことにより形成されている。クラッド層１４は、光が伝搬する光導波路領域の上に厚く形成されており、厚く形成されたクラッド層１４の側面の両側には、第１の埋込材料層２２１及び第２の埋込材料層２２２が形成されている。第１の埋込材料層２２１は、厚く形成されたクラッド層１４の側面の両側において、端から所定の長さの双方の端部に形成されており、第２の埋込材料層２２２は、厚く形成されたクラッド層１４の側面の両側において、中央部に形成されている。本実施の形態においては、第１の埋込材料層２２１における屈折率ｎ１は、第２の埋込材料層２２２における屈折率ｎ２よりも、大きくなるように、即ち、ｎ２＜ｎ１となるように形成されている。尚、厚く形成されたクラッド層１４の上には上側電極３１が形成されており、半導体基板１０の裏面には下側電極３２が形成されている。本実施の形態においては、半導体基板１０が下部のクラッド層として機能しており、クラッド層１４が形成されている領域における活性層１１が光導波路となる。
これにより、光導波路を伝搬する光の分布は、光導波路の中央部よりも、両端の端部において、厚く形成されたクラッド層１４の側に引き寄せられるため、図１２（ｂ）に示されるように、結合係数が光導波路の中央部で低くなり、両端の端部において高くなる。従って、本実施の形態における光素子を半導体レーザに用いた場合には、駆動電流を高くしてもホールバーニングを抑制すること等ができる。
本実施の形態においては、半導体基板１０には、ｎ−ＩｎＰ基板が用いられている。活性層１１は、ＧａＩｎＡｓＰ等により形成されたＭＱＷ活性層であり、発光波長が１．５５μｍとなるように、厚さが６ｎｍの井戸層と厚さが１０ｎｍのバリア層が交互に形成されており、４層の井戸層が形成されている。回折格子１５を形成している回折格子層１２及び半導体埋込層１３の厚さは３０ｎｍであり、回折格子層１２は、組成波長が１．１８μｍとなるように形成されている。クラッド層１４は、ｐ−ＩｎＰにより１．５μｍの幅で形成されている。第１の埋込材料層２２１は、屈折率ｎ１が約２．５２のＴｉＯ２により形成されており、第２の埋込材料層２２２は、屈折率ｎ２が約１．３７のＭｇＦ２により形成されている。
（光素子の製造方法）
次に、本実施の形態における光素子の製造方法について、図１３から図１７に基づき説明する。
最初に、図１３（ａ）に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板２５０の上に、量子井戸活性層２５１、組成波長１．２μｍ、厚さ６０ｎｍのｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２を有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により形成する。この後、形成されたｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２の表面上に、電子ビームレジスト（日本ゼオン製ZEP520）を塗布し、電子ビーム露光法により回折格子を形成するための回折格子マスク２５３を形成する。尚、量子井戸活性層２５１は、厚さが６ｎｍ、圧縮歪量１．０％のアンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層及び組成波長１．２μｍ、厚さ１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層を交互に積層することにより形成されている。本実施の形態においては、量子井戸活性層２５１における量子井戸層の層数は４層であり、発光波長は１５５０ｎｍである。また、これら量子井戸／バリア層は、波長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍの不図示のアンドープＧａＩｎＡｓＰ ＳＣＨ層により挟まれている。
次に、図１３（ｂ）に示すように、形成された回折格子マスク２５３をマスクとして、エタン／水素混合ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）を行う。これにより、回折格子マスク２５３が形成されていない領域のｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２を深さ３０ｎｍ除去する。
次に、図１３（ｃ）に示すように、回折格子マスク２５３を剥離する。これによりｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２の表面に回折格子２５４が形成される。このように形成された回折格子２５４では、素子の共振器中央に位相がπラジアンの位相シフトを有するように形成されている。尚、本実施の形態においては、表面に回折格子２５４が形成されているｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２を回折格子層と記載する場合がある。
次に、図１４（ａ）に示すように、回折格子２５４が形成されているｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２の上に、ｐ型ドープＩｎＰ層２５５を形成し、ｐ型ドープＩｎＰ層２５５の上に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層２５６を形成する。ｐ型ドープＩｎＰ層２５５及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層２５６は、ＭＯＶＰＥにより形成される。形成されるｐ型ドープＩｎＰ層２５５は厚さが１５０ｎｍであり、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層２５６は組成波長１．１μｍ、厚さが２０ｎｍである。更に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層２５６の上に、厚さが１．５μｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層２５７、厚さが３００ｎｍのｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層２５８をＭＯＶＰＥにより形成する。この後、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層２５８の上に、化学気相堆積（ＣＶＤ）法により、後述するエッチングマスクを形成するための厚さ４００ｎｍのＳｉＯ２層２５９を形成する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２層２５９の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光現像を行うことにより、ストライプ状の不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２層２５９をウェットエッチングにより除去し、ＳｉＯ２によるエッチングマスク層２５９aを形成する。この後、レジストパターンは除去する。このように形成されたエッチングマスク層２５９aは、幅が１．５μｍのストライプ状に形成されており、更には、幅が６μｍの開口部が形成されている。
次に、図１４（ｃ）に示すように、エッチングマスク層２５９ａが形成されていない領域のｐ型ドープＩｎＰクラッド層２５７及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層２５８をドライエッチングとウェットエッチングを併用して除去する。このエッチングは、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層２５６で止まる。これにより、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２５７及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層２５８を幅が１．５μｍとなるようにリッジストライプ状に形成する。尚、ストライプ状に形成されているｐ型ドープＩｎＰクラッド層２５７及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層２５８の両側には、幅が６μｍのトレンチ２６０が形成される。
次に、図１５（ａ）に示すように、エッチングマスク層２５９ａをバッファードふっ酸で除去した後、プラズマＣＶＤ等により厚さ２０ｎｍのＳｉＮパッシベーション膜２６１を成膜する。
次に、図１５（ｂ）に示すように、トレンチ２６０において、後述する第２の埋込材料層２６３が形成される領域に開口部２６２ａを有するレジストパターン２６２を形成する。具体的には、ＳｉＮパッシベーション膜２６１の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をすることにより、第２の埋込材料層２６３が形成される領域に、開口部２６２ａを有するレジストパターン２６２を形成する。このように形成されるレジストパターン２６２は、トレンチ２６０において、長さが７５０μｍの中央部に開口部２６２ａが形成されており、両端より３２５μｍまでの双方の端部にはレジストパターン２６２により埋め込まれている。
次に、図１５（ｃ）に示すように、レジストパターン２６２が形成されている面に、ＭｇＦ２膜２６３ａをトレンチが埋め込まれるまで、真空蒸着等により成膜する。
次に、図１６（ａ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン２６２の上に成膜されたＭｇＦ２膜２６３ａをレジストパターン２６２とともに、リフトオフにより除去する。これにより、トレンチ内に残存するＭｇＦ２膜２６３ａにより、第２の埋込材料層２６３が形成される。
次に、図１６（ｂ）に示すように、後述する第１の埋込材料層２６５が形成される領域、即ち、トレンチにおいて、第２の埋込材料層２６３が形成されていない領域に開口部２６４ａを有するレジストパターン２６４を形成する。具体的には、第１の埋込材料層２６３及びＳｉＮパッシベーション膜２６１等の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をすることにより、第１の埋込材料層２６５が形成される領域に、開口部２６４ａを有するレジストパターン２６４を形成する。このように形成されるレジストパターン２６４は、双方の端部に長さが３２５μｍの開口部２６４ａを有している。
次に、図１６（ｃ）に示すように、レジストパターン２６４が形成されている面に、ＴｉＯ２膜２６５ａをトレンチが埋め込まれるまで、真空蒸着等により成膜する。
次に、図１７（ａ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン２６４の上に成膜されたＴｉＯ２膜２６５ａをレジストパターン２６４とともに、リフトオフにより除去する。これにより、トレンチ内に残存するＴｉＯ２膜２６５ａにより、第１の埋込材料層２６５が形成される。このようにして、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２５７の側面の両側においては、中央部にはＭｇＦ２により長さ６００μｍの第２の埋込材料層２６３が形成され、中央部と接する双方の端部にはＴｉＯ２により長さ３００μｍの第１の埋込材料層２６５が形成される。
次に、図１７（ｂ）に示すように、第１の埋込材料層２６５、第２の埋込材料層２６３、ＳｉＮパッシベーション膜２６１の上に、プラズマＣＶＤ等により厚さ６００ｎｍのＳｉＮパッシベーション膜２６６を成膜する。
次に、図１７（ｃ）に示すように、必要に応じてＳｉＮパッシベーション膜２６１及びＳｉＮパッシベーション膜２６６を除去し、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層２５８を露出させて、ｐ電極２６７を形成する。また、ｎ型ドープＩｎＰ基板２５０の裏面には、ｎ電極２６８を形成する。更に、レーザの両端面には単層又は多層の誘電体膜により無反射コーティング膜（反射防止膜）２８１および２８２を形成することにより、本実施の形態における光素子が出来上がる。
尚、図１３から図１７においては、ｎ型ドープＩｎＰ基板２５０は、図１１及び図１２における半導体基板１０に相当し、量子井戸活性層２５１は活性層１１に相当し、ｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層２５２は回折格子層１２に相当する。また、ｐ型ドープＩｎＰ層２５５は半導体埋込層１３に相当し、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２５７はクラッド層１４に相当し、ｐ電極２６７は上側電極３１に相当し、ｎ電極２６８は下側電極３２に相当する。また、第１の埋込材料層２６５は第１の埋込材料層２２１に相当し、第２の埋込材料層２６３は第２の埋込材料層２２２に相当する。
本実施の形態における光素子では、トレンチの双方の端部のＴｉＯ２により埋め込まれている第１の埋込材料層２６５における部分の規格化結合係数κＬが１．５である。また、トレンチの中央部のＭｇＦ２により埋め込まれている第２の埋込材料層２６３における部分の規格化結合係数κＬが３である。また、トレンチにおいてＴｉＯ２により埋め込まれている第１の埋込材料層２６５は、全体の共振器長に対する長さの割合が、双方の端部とも０．２５となるように形成されている。よって、共振器に沿った光分布が通常のレーザよりも平坦になっているため、駆動電流を大きくしてもホールバーニングが抑制される。これにより、レーザ光の発振スペクトル線幅を１００ｋＨｚ程度まで細くしながら、モード跳び無く安定して単一モードで発振を維持することが可能となる。
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態における光素子の製造方法において、第１の埋込材料層の材料と第２の埋込材料層の材料とを入れ替えることにより、第１の実施の形態における光素子を製造することができる。
〔第４の実施の形態〕
（光素子）
第４の実施の形態について説明する。本実施の形態における光素子は、図１８及び図１９（ａ）に示されるように、半導体基板１１０の上に、半導体埋込層１１１、活性層１１２、第１のクラッド層１１３、第２のクラッド層１１４が形成されている。回折格子１１５は半導体基板１１０の表面に凹凸を形成し、表面に形成された凹凸を半導体埋込層１１１により埋め込むことにより形成されている。第２のクラッド層１１４は、光が伝搬する光導波路領域の上に厚く形成されており、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側面の両側には、第１の埋込材料層３２１及び第２の埋込材料層３２２が形成されている。第１の埋込材料層３２１は、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側面の両側において、両端近傍における端部に形成されており、第２の埋込材料層３２２は、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側面の両側において、中央部に形成されている。本実施の形態においては、第１の埋込材料層３２１における屈折率ｎ１は、第２の埋込材料層３２２における屈折率ｎ２よりも、小さくなるように、即ち、ｎ２＞ｎ１となるように形成されている。尚、厚く形成された第２のクラッド層１１４の上には上側電極１３１が形成されており、半導体基板１１０の裏面には下側電極１３２が形成されている。本実施の形態においては、半導体埋込層１１１が下部のクラッド層となり、第２のクラッド層１１４が形成されている領域における活性層１１２が光導波路となる。
これにより、光導波路を伝搬する光の分布は、光導波路の両端の端部よりも、中央部において、厚く形成された第２のクラッド層１１４の側に引き寄せられ、図１９（ｂ）に示されるように、結合係数が光導波路の中央部で低くなり、両端の端部において高くなる。従って、本実施の形態における光素子を半導体レーザに用いた場合には、駆動電流を高くしてもホールバーニングを抑制すること等ができる。
本実施の形態においては、半導体基板１１０には、ｎ−ＩｎＰ基板が用いられている。活性層１１２は、ＧａＩｎＡｓＰ等により形成されたＭＱＷ活性層であり、発光波長が１．５５μｍとなるように、厚さが６ｎｍの井戸層と厚さが１０ｎｍのバリア層が交互に形成されており、４層の井戸層により形成されている。第２のクラッド層１１４は、ｐ−ＩｎＰにより１．５μｍの幅で形成されている。第１の埋込材料層３２１は、屈折率ｎ１が約１．３７のＭｇＦ２により形成されており、第２の埋込材料層３２２は、屈折率ｎ２が約２．５２のＴｉＯ２により形成されている。
尚、上記以外の内容については、第２の実施の形態と同様である。また、第２の実施の形態において、第１の埋込材料層と第２の埋込材料層の材料とを入れ替えることにより、本実施の形態における光素子を製造することができる。
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第３または第４の実施の形態における光素子を組み込んだ光モジュールである。具体的には、図２０に示されるように、送信モジュール部４３０と受信モジュール部４４０とを有しており、送信モジュール部４３０と受信モジュール部４４０とは光ファイバ４５０により接続されている。
送信モジュール部４３０は、半導体レーザ４３１、半導体レーザ４３１を駆動するためのドライバＩＣ４３２、半導体レーザ４３１における発光をモニタするためのモニタ用受光素子４３３、アイソレータ４３４、レンズ４３５等を有している。本実施の形態においては、半導体レーザ４３１には、第３または第４の実施の形態における光素子が用いられている。送信モジュール部４３０において、ドライバＩＣ４３２により駆動された半導体レーザ４３１より出射されたレーザ光は、アイソレータ４３４、レンズ４３５を介し、光ファイバ４５０の一方の端部４５０ａより入射する。
受信モジュール部４４０は、フォトディテクタ等の受光素子４４１、受光素子４４１を駆動等するドライバＩＣ４４２、レンズ４４３等を有している。送信モジュール部４３０より光ファイバ４５０の一方の端部４５０ａに入射したレーザ光は、光ファイバ４５０の内部を伝搬し、光ファイバ４５０の他方の端部４５０ｂより出射する。光ファイバ４５０の他方の端部４５０ｂより出射したレーザ光は、受信モジュール部４４０に入射し、受信モジュール部４４０におけるレンズ４４３を介し、受光素子４４１に入射する。受光素子４４１においては、入射した光の強度に応じた電気信号に変換される。
〔第６の実施の形態〕
光素子においては、光導波路が異なる材料により形成されている場合がある。具体的に、図２１に示される光素子について説明する。図２１に示される光素子は、半導体基板９１０の上において、一方の領域９０１には、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層９２１が形成されており、他方の領域９０２には、ＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層９２２が形成されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層９２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層９２２とは中央部分で接合されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層９２１及びＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層９２２の上には、回折格子９３１が形成されている回折格子層９３０が形成されており、回折格子層９３０における回折格子９３１の上には、半導体埋込層９３２が形成されている。半導体埋込層９３２の上には、クラッド層９４０が形成されており、クラッド層９４０の上において、一方の領域９０１には、コンタクト層９５０及び上側電極９５１が形成されている。また、半導体基板９１０の裏面には下側電極９５２が形成されている。
このような構造の光素子では、クラッド層９４０が形成されている領域におけるＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層９２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層９２２により光導波路が形成される。ここで、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層９２１は、発振波長が１．３１μｍ、等価屈折率が３．２６６の材料により形成されており、ＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層９２２は、発振波長が１．１５μｍ、等価屈折率が３．２３９の材料により形成されている。この場合、一方の領域９０１から他方の領域９０２に向かう光は、一方の領域９０１と他方の領域９０２との界面において散乱され、一部が迷光となり、また、反射光として戻る光もあるため、伝搬損失が大きくなってしまう。
（光素子）
次に、第６の実施の形態における光素子について説明する。本実施の形態における光素子は、図２２に示されるように、リッジ導波路型の光素子である。本実施の形態における光素子は、半導体基板５１０の上において、一方の領域５０１には、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１が形成されており、他方の領域５０２には、ＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２が形成されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２とは中央部分で接合されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１及びＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２の上には、回折格子５３１が形成されている回折格子層５３０が形成されており、回折格子層５３０における回折格子５３１の上には半導体埋込層５３２が形成されている。半導体埋込層５３２の上には、光導波路が形成される領域に不図示のクラッド層が形成されている。クラッド層の側面の両側においては、第１の領域５０１には、第１の埋込材料層５４１が形成されており、第２の領域５０２には、第２の埋込材料層５４２が形成されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１が形成されている第１の領域５０１には、コンタクト層５５０及び上側電極５５１が形成されている。また、半導体基板５１０の裏面には下側電極５５２が形成されている。本実施の形態においては、不図示のクラッド層が形成されている領域におけるＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１及びＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２により光導波路が形成される。
ここで、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１は発振波長が１．３１μｍ、等価屈折率が３．２６６の材料により形成されており、ＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２は発振波長が１．１５μｍ、等価屈折率が３．２３９の材料により形成されている。本実施の形態においては、第１の埋込材料層５４１を形成している材料の屈折率ｎ１よりも、第２の埋込材料層５４２を形成している材料の屈折率ｎ２が大きくなるように、即ち、ｎ２＞ｎ１となるように形成されている。これにより、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２との等価屈折率を略等しくすることができ、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層５２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層５２２との界面における散乱や反射を抑制することができる。これにより伝搬損失を抑制することができる。
〔第７の実施の形態〕
次に、第７の実施の形態について説明する。本実施の形態における光素子は、リッジ導波路型の光素子であって、図２３に示されるように、半導体基板６１０の表面には回折格子６１１が形成されており、回折格子６１１の上には、半導体埋込層６１２が形成されている。半導体埋込層６１２の上において、一方の領域６０１には、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１が形成されており、他方の領域６０２には、ＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２が形成されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２とは中央部分で接合されており、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１及びＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２の上には、第１のクラッド層６３０が形成されている。第１のクラッド層６３０の上には、光導波路が形成される領域に不図示のクラッド層が形成されている。クラッド層の側面の両側においては、第１の領域６０１には、第１の埋込材料層６４１が形成されており、第２の領域６０２には、第２の埋込材料層６４２が形成されている。ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１が形成されている第１の領域６０１には、コンタクト層６５０及び上側電極６５１が形成されている。また、半導体基板６１０の裏面には下側電極６５２が形成されている。本実施の形態においては、不図示のクラッド層が形成されている領域におけるＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１及びＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２により光導波路が形成される。
ここで、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１は発振波長が１．３１μｍ、等価屈折率が３．２６６の材料により形成されており、ＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２は発振波長が１．１５μｍ、等価屈折率が３．２３９の材料により形成されている。本実施の形態においては、第１の埋込材料層６４１を形成している材料の屈折率ｎ１よりも、第２の埋込材料層６４２を形成している材料の屈折率ｎ２が小さくなるように、即ち、ｎ２＜ｎ１となるように形成されている。これにより、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２との等価屈折率を略等しくすることができ、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１とＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２との界面における散乱や反射を抑制することができる。これにより伝搬損失を抑制することができる。
（光素子の製造方法）
次に、本実施の形態における光素子の製造方法について、図２４から図３０に基づき説明する。
最初に、図２４（ａ）に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板６５０の上に、組成波長１．１５μｍ、厚さ１００ｎｍのｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層６５１を有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により形成する。この後、形成されたｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層６５１の表面上に、電子ビームレジスト（日本ゼオン製ZEP520）を塗布し、電子ビーム露光法により回折格子を形成するための回折格子マスク６５２を形成する。
次に、図２４（ｂ）に示すように、形成された回折格子マスク６５２をマスクとして、エタン／水素混合ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）を行う。これにより、組成波長１．１５μｍ、厚さが１００ｎｍのｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層６５１を貫通し、ｎ型ドープＩｎＰ基板６５０の表面を約１５ｎｍオーバーエッチングする。
次に、図２４（ｃ）に示すように、回折格子マスク６５２を剥離する。これにより回折格子６５３が形成される。このように形成された回折格子６５３では、素子の共振器中央に位相がπラジアンの位相シフトを有するように形成されている。
次に、図２５（ａ）に示すように、回折格子６５３の形成されている面のｎ型ドープＩｎＰ基板６５０及びｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層６５１の上に、ＭＯＶＰＥにより、厚さが８０ｎｍのｎ型ドープＩｎＰ層６５４を形成する。この後、ＭＯＶＰＥにより、量子井戸活性層６５５、厚さ１５０ｎｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層６５６を形成する。更に、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６５６の上には、化学気相堆積（ＣＶＤ）法により、後述するエッチングマスクを形成するための厚さ４００ｎｍのＳｉＯ２層６５７を形成する。尚、量子井戸活性層６５５は、厚さが６ｎｍ、圧縮歪量１．０％のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸層及び組成波長１．０５μｍ、厚さ１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓバリア層を交互に積層することにより形成されている。本実施の形態においては、量子井戸活性層６５５における量子井戸層の層数は１２層であり、発光波長は１３１０ｎｍである。また、これら量子井戸／バリア層は、波長１．０５μｍ、厚さ１０ｎｍの不図示のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ ＳＣＨ層により挟まれている。
次に、図２５（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２層６５７の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光現像を行うことにより、第１の領域となる部分に不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２層６５７をウェットエッチングにより除去し、ＳｉＯ２によるエッチングマスク層６５７aを形成する。この後、レジストパターンは除去する。このように形成されたエッチングマスク層６５７aは、第１の領域が形成される部分に形成されており、長さが１２５μｍであって、一方の端から２５μｍと、他方の端から１００μｍとの間の位置に形成される。
次に、図２５（ｃ）に示すように、エッチングマスク層６５７ａが形成されていない領域の量子井戸活性層６５５及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６５６をドライエッチング等により除去する。これにより、第２の領域が形成される部分において、ｎ型ドープＩｎＰ層６５４を露出させる。
次に、図２６（ａ）に示すように、選択成長ＭＯＶＰＥ法により、組成波長１．１８μｍ、厚さが２１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ光ガイド層６５８、厚さが２１０ｎｍのアンドープＩｎＰ層６５９を形成する。アンドープＧａＩｎＡｓＰ光ガイド層６５８及びアンドープＩｎＰ層６５９は、選択成長ＭＯＶＰＥ法により形成されるため、第２の領域となるｎ型ドープＩｎＰ層６５４が露出している領域にのみ形成される。よって、第１の領域となるエッチングマスク層６５７ａが形成されている領域には、これらの膜は成膜されない。
次に、図２６（ｂ）に示すように、エッチングマスク層６５７ａをバッファードふっ酸で除去する。この後、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６５６及びアンドープＩｎＰ層６５９の上に、ＭＯＶＰＥにより、組成波長１．１μｍ、厚さが２０ｎｍのｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層６６０を形成する。更に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層６６０の上に、厚さが１．５μｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１、厚さが３００ｎｍのｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２をＭＯＶＰＥにより順に形成する。この後、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２の上に、化学気相堆積（ＣＶＤ）法により、後述するエッチングマスクを形成するための厚さ４００ｎｍのＳｉＯ２層６６３を形成する。
次に、図２６（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２層６６３の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光現像を行うことにより、ストライプ状の不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域のＳｉＯ２層６６３をウェットエッチングにより除去し、ＳｉＯ２によるエッチングマスク層６６３aを形成する。この後、レジストパターンは除去する。このように形成されたエッチングマスク層６６３aは、幅が１．５μｍのストライプ状に形成されており、更には、幅が６μｍの開口部が形成されている。
次に、図２７（ａ）に示すように、エッチングマスク層６６３ａが形成されていない領域のｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２をドライエッチングとウェットエッチングを併用して除去する。このエッチングは、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層６６０で止まる。これにより、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２を幅が１．５μｍとなるようにリッジストライプ状に形成する。尚、ストライプ状に形成されているｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２の両側には、幅が６μｍのトレンチ６６４が形成される。
次に、図２７（ｂ）に示すように、エッチングマスク層６６３ａをバッファードふっ酸で除去した後、プラズマＣＶＤ等により厚さ２０ｎｍのＳｉＮパッシベーション膜６６５を成膜する。
次に、図２７（ｃ）に示すように、トレンチ６６４において、後述する第２の埋込材料層６６７が形成される領域に開口部６６６ａを有するレジストパターン６６６を形成する。具体的には、ＳｉＮパッシベーション膜６６５の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をすることにより、第２の埋込材料層６６７が形成される領域に、開口部６６６ａを有するレジストパターン６６６を形成する。このように形成されるレジストパターン６６６においては、トレンチ６６４において、一方の端より２５μｍまでの長さと、他方の端より１００μｍまでの長さの領域に開口部６６６ａが形成されている。また、長さが１２５μｍの中央部はレジストパターン６６６により埋め込まれている。
次に、図２８（ａ）に示すように、レジストパターン６６６が形成されている面に、ＴｉＯ２膜６６７ａをトレンチが埋め込まれるまで、真空蒸着等により成膜する。
次に、図２８（ｂ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン６６６の上に成膜されたＴｉＯ２膜６６７ａをレジストパターン６６６とともに、リフトオフにより除去する。これにより、トレンチ内に残存するＴｉＯ２膜６６７ａにより、第２の埋込材料層６６７が形成される。
次に、図２８（ｃ）に示すように、後述する第１の埋込材料層６６９が形成される領域、即ち、トレンチにおいて、第２の埋込材料層６６７が形成されていない領域に開口部６６８ａを有するレジストパターン６６８を形成する。具体的には、第２の埋込材料層６６７及びＳｉＮパッシベーション膜６６５等の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をすることにより、第１の埋込材料層６６９が形成される領域に、開口部６６８ａを有するレジストパターン６６８を形成する。このように形成されるレジストパターン６６８は、中央部に長さが１２５μｍの開口部６６８ａを有している。
次に、図２９（ａ）に示すように、レジストパターン６６８が形成されている面に、ＭｇＦ２膜６６９ａをトレンチが埋め込まれるまで、真空蒸着等により成膜する。
次に、図２９（ｂ）に示すように、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターン６６８の上に成膜されたＭｇＦ２膜６６９ａをレジストパターン６６８とともに、リフトオフにより除去する。これにより、トレンチ内に残存するＭｇＦ２膜６６９ａにより、第１の埋込材料層６６９が形成される。このようにして、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１の側面の両側においては、中央部にはＭｇＦ２により長さ１２５μｍの第１の埋込材料層６６９が形成される。また、中央部と接する一方の端部には長さ２５μｍ、他方の端部には長さ１００μｍのＴｉＯ２により形成される第２の埋込材料層６６７が形成される。
次に、図２９（ｃ）に示すように、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１が形成されている領域の直上において、第２の領域となる領域に開口部６７０ａを有するレジストパターン６７０を形成する。具体的には、第１の埋込材料層６６９、第２の埋込材料層６６７及びＳｉＮパッシベーション膜６６５等の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像をする。これにより、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１が形成されている領域の直上において、アンドープＧａＩｎＡｓＰ光ガイド層６５８が形成されている領域に開口部６７０ａを有するレジストパターン６７０を形成する。
次に、図３０（ａ）に示すように、開口部６７０ａにおけるＳｉＮパッシベーション膜６６５及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２を除去する。これにより、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１が形成されている領域の直上において、アンドープＧａＩｎＡｓＰ光ガイド層６５８が形成されている領域におけるｐ型ドープＩｎＰクラッド層６６１を露出させる。
次に、図３０（ｂ）に示すように、レジストパターン６７０を除去し、第１の埋込材料層６６９、第２の埋込材料層６６７、ＳｉＮパッシベーション膜６６５等の上に、プラズマＣＶＤ等により厚さ６００ｎｍのＳｉＮパッシベーション膜６７１を成膜する。更に、必要に応じてＳｉＮパッシベーション膜６６５及びＳｉＮパッシベーション膜６７１を除去し、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層６６２を露出させて、ｐ電極６７２を形成する。また、ｎ型ドープＩｎＰ基板６５０の裏面には、ｎ電極６７３を形成する。更に、レーザの両端面には単層又は多層の誘電体膜により無反射コーティング膜（反射防止膜）６８１および６８２を形成することにより、本実施の形態における光素子を作製することができる。
尚、図２４から図３０においては、ｎ型ドープＩｎＰ基板６５０は、図２３における半導体基板６１０に相当し、ｎ型ドープＩｎＰ層６５４は半導体埋込層６１２に相当し、量子井戸活性層６５５はＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ活性層６２１に相当する。また、アンドープＧａＩｎＡｓＰ光ガイド層６５８はＧａＩｎＡｓＰ系ガイド層６２２に相当し、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６５６及びアンドープＩｎＰ層６５９は第１のクラッド層６３０に相当し、ｐ電極６７２は上側電極６５１に相当する。また、ｎ電極６７３は下側電極６５２に相当し、第１の埋込材料層６６９は第１の埋込材料層６４１に相当し、第２の埋込材料層６６７は第２の埋込材料層６４２に相当する。
ここで、図２１に示すように、トレンチが同じ材料で埋め込まれている場合はＡｌＧａＩｎＡｓ活性層の屈折率がＧａＩｎＡｓＰ光ガイド層に比べて屈折率が高く、結果として等価屈折率が異なるため異種導波路結合部分で光の散乱や反射が生じる。しかしながら、本実施の形態における光素子においては、ＡｌＧａＩｎＡｓ活性層側におけるトレンチを埋め込む材料の屈折率を低くし、お互いの等価屈折率のずれを小さくすることができる。よって、異種導波路結合部分における光の散乱や反射を抑制することが可能となる。
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
また、第１から第４の実施の形態における光素子については、ＩｎＰ基板上に作製される量子井戸が、ＧａＩｎＡｓＰ系の材料により形成される場合について説明したが、量子井戸を形成する材料は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系の化合物半導体であってもよい。また、第６または第７の実施の形態における光素子については、ＩｎＰ基板上に作製する量子井戸が、ＡｌＧａＩｎＡｓ系の材料により形成される場合について説明したが、量子井戸を形成する材料は、ＧａＩｎＡｓＰ系の化合物半導体であってもよい。
また、活性層が量子井戸でなくバルク型の半導体で構成されていても同様の効果を得ることができる。更に、半導体基板は、ｎ型の導電性を有する半導体基板に代えて、ｐ型の導電性を有する半導体基板を用いて、上記において説明した構造と逆の導電型の構造により形成してもよい。
また、半導体基板に代えて、半絶縁性の基板上に作製してもよく、また、シリコン基板等を貼り合わせることにより形成されたものを用いても同様の効果が得られる。本実施の形態における説明では、第１から第４の実施の形態においてはＤＦＢレーザについて、第６または第７の実施の形態においてはＤＲ（distributed-reflector）レーザについて説明した。しかしながら、本実施の形態は、これに限定されるものではなく、ＤＢＲ（distributed Bragg reflector）レーザ等のレーザであってもよい。また、レーザ素子のようなアクティブ型の素子のみならず光フィルタのようなパッシブ型の光素子に適用しても同様の効果を得ることができる。
また、光素子を形成する材料は、化合物半導体のみならず、有機物で形成されていてもよく、無機物で形成されていてもよく、光導波路の近傍に回折格子が装荷されている光素子全般に適用することができる。
また、本実施の形態における光素子では、結合係数の共振器内での分布は任意である。また、トレンチに形成される第１の埋込材料層及び第２の埋込材料層の形成される数や位置は、光素子に求められる特性に応じて任意に設定可能である。
また、本実施の形態においては、共振器中央に位相がπの位相シフトを有する場合を示したが、位相シフトがない構造や、位相シフトが複数個ある構造であってもよく、１個ないしは複数個の位相シフトの量はすべて任意に設定可能である。
更に、本実施の形態においては、両端面に無反射コートを施した構造を示したが、端面構造の組み合わせは無反射／劈開／高反射の任意の組み合わせを用いることができる。また、リッジ脇に埋め込まれる材料はリッジ高さとほぼ同じにフラットになるように形成されていなくともよい。また、最初に第１の埋込材料層を形成し、形成された第１の埋込材料層を覆うように、第２の埋込材料層を形成してもよい。
尚、回折格子は光導波路に対して基板側に装荷されている構造よりも、光導波路に対して基板と反対側に装荷されている構造の方がより大きな効果が得ることができるため、好ましい。
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体基板の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、
前記半導体埋込層の上に形成されたクラッド層と、
を有し、
前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、
前記クラッド層の側面において、前記光導波路の端部近傍には第１の埋込材料層が形成されており、前記光導波路の中央部近傍には第２の埋込材料層が形成されており、
前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なることを特徴とする光素子。
（付記２）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも低いことを特徴とする付記１に記載の光素子。
（付記３）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも高いことを特徴とする付記１に記載の光素子。
（付記４）
半導体基板の上に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、
前記半導体埋込層の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成されたクラッド層と、
を有し、
前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、
前記クラッド層の側面において、前記光導波路の端部近傍には第１の埋込材料層が形成されており、前記光導波路の中央部近傍には第２の埋込材料層が形成されており、
前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なることを特徴とする光素子。
（付記５）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも高いことを特徴とする付記４に記載の光素子。
（付記６）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも低いことを特徴とする付記４に記載の光素子。
（付記７）
前記クラッド層の上には、上側電極が形成されており、
前記半導体基板の裏面には、下側電極が形成されていることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の光素子。
（付記８）
半導体基板の上の第１の領域に形成された活性層と、
前記半導体基板の上の第２の領域に形成されたガイド層と、
前記活性層及び前記ガイド層の上に形成された回折格子が形成されている回折格子層と、
前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、
前記半導体埋込層の上に形成されたクラッド層と、
を有し、
前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層及び前記ガイド層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、
前記クラッド層の側面において、前記第１の領域には第１の埋込材料層が形成されており、前記第２の領域には第２の埋込材料層が形成されており、
前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なることを特徴とする光素子。
（付記９）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも低いことを特徴とする付記８に記載の光素子。
（付記１０）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも高いことを特徴とする付記８に記載の光素子。
（付記１１）
半導体基板の上に形成された回折格子と、
前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、
前記半導体埋込層の上の第１の領域に形成された活性層と、
前記半導体埋込層の上の第２の領域に形成されたガイド層と、
前記活性層及び前記ガイド層の上に形成されたクラッド層と、
を有し、
前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層及び前記ガイド層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、
前記クラッド層の側面において、前記第１の領域には第１の埋込材料層が形成されており、前記第２の領域には第２の埋込材料層が形成されており、
前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なることを特徴とする光素子。
（付記１２）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも高いことを特徴とする付記１１に記載の光素子。
（付記１３）
前記第１の埋込材料層の屈折率は、前記第２の埋込材料層の屈折率よりも低いことを特徴とする付記１１に記載の光素子。
（付記１４）
前記第１の領域における前記クラッド層の上には、上側電極が形成されており、
前記半導体基板の裏面には、下側電極が形成されていることを特徴とする付記８から１３のいずれかに記載の光素子。
（付記１５）
前記ガイド層は、ＧａＩｎＡｓＰを含む材料により形成されていることを特徴とする付記８から１４のいずれかに記載の光素子。
（付記１６）
前記半導体基板は、ＩｎＰを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１５のいずれかに記載の光素子。
（付記１７）
前記クラッド層は、ＩｎＰを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１６のいずれかに記載の光素子。
（付記１８）
前記活性層は、ＧａＩｎＡｓＰまたはＡｌＧａＩｎＡｓを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１７のいずれかに記載の光素子。
（付記１９）
前記第１の埋込材料層及び前記第２の埋込材料層のうちのいずれか一方はＴｉＯ２を含む材料により形成されており、他方はＭｇＦ２を含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１８のいずれかに記載の光素子。
（付記２０）
付記１から１９のいずれかに記載の光素子を含むことを特徴とする光モジュール。
１０ 半導体基板
１１ 活性層
１２ 回折格子層
１３ 半導体埋込層
１４ クラッド層
１５ 回折格子
２１ 第１の埋込材料層
２２ 第２の埋込材料層
３１ 上側電極
３２ 下側電極
１１０ 半導体基板
１１１ 半導体埋込層
１１２ 活性層
１１３ 第１のクラッド層
１１４ 第２のクラッド層
１１５ 回折格子
１２１ 第１の埋込材料層
１２２ 第２の埋込材料層
１３１ 上側電極
１３２ 下側電極
１５０ ｎ型ドープＩｎＰ基板
１５１ ｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層
１５２ 回折格子マスク
１５３ 回折格子
１５４ ｎ型ドープＩｎＰ層
１５５ 量子井戸活性層
１５６ ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
１５７ ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層
１５８ ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
１５９ ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層
１６０ ＳｉＯ２層
１６０ａ エッチングマスク層
１６１ トレンチ
１６２ ＳｉＮパッシベーション膜
１６３ レジストパターン
１６３ａ 開口部
１６４ 第１の埋込材料層
１６４ａ ＴｉＯ２膜
１６５ レジストパターン
１６５ａ 開口部
１６６ 第２の埋込材料層
１６６ａ ＭｇＦ２膜
１６７ ＳｉＮパッシベーション膜
１７１ ｐ電極
１７２ ｐ電極
１７３ ｐ電極
１７４ ｎ電極
１８１ 無反射コーティング膜（反射防止膜）
１８２ 無反射コーティング膜（反射防止膜）
２５０ ｎ型ドープＩｎＰ基板
２５１ 量子井戸活性層
２５２ ｎ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層
２５３ 回折格子マスク
２５４ 回折格子
２５５ ｐ型ドープＩｎＰ層
２５６ ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰエッチストップ層
２５７ ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
２５８ ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層
２５９ ＳｉＯ２層
２５９ａ エッチングマスク層
２６０ トレンチ
２６１ ＳｉＮパッシベーション膜
２６２ レジストパターン
２６２ａ 開口部
２６３ 第２の埋込材料層
２６３ａ ＭｇＦ２膜
２６４ レジストパターン
２６４ａ 開口部
２６５ 第１の埋込材料層
２６５ａ ＴｉＯ２膜
２６６ ＳｉＮパッシベーション膜
２６７ ｐ電極
２６８ ｎ電極
２８１ 無反射コーティング膜（反射防止膜）
２８２ 無反射コーティング膜（反射防止膜）

Claims (9)

  1. 半導体基板の上に形成された活性層と、
    前記活性層の上に形成された回折格子と、
    前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、
    前記半導体埋込層の上に形成されたクラッド層と、
    を有し、
    前記クラッド層が形成されている領域における前記活性層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、
    前記クラッド層の側面において、前記光導波路の端部近傍には第１の埋込材料層が形成されており、前記光導波路の中央部近傍には第２の埋込材料層が形成されており、
    前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なることを特徴とする光素子。
  2. 前記クラッド層の上には、上側電極が形成されており、
    前記半導体基板の裏面には、下側電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光素子。
  3. 前記クラッド層は、ＩｎＰを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光素子。
  4. 半導体基板の上に形成された回折格子と、
    前記回折格子の上に形成された半導体埋込層と、
    前記半導体埋込層の上に形成された活性層と、
    前記活性層の上に形成された第１のクラッド層と、
    前記第１のクラッド層の上に形成された第２のクラッド層と、
    を有し、
    前記第２のクラッド層が形成されている領域における前記活性層において、光が伝播する光導波路が形成されるものであって、
    前記第２のクラッド層の側面において、前記光導波路の端部近傍には第１の埋込材料層が形成されており、前記光導波路の中央部近傍には第２の埋込材料層が形成されており、
    前記第１の埋込材料層の屈折率と前記第２の埋込材料層の屈折率とは異なることを特徴とする光素子。
  5. 前記第２のクラッド層の上には、上側電極が形成されており、
    前記半導体基板の裏面には、下側電極が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光素子。
  6. 前記第２のクラッド層は、ＩｎＰを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の光素子。
  7. 前記半導体基板は、ＩｎＰを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光素子。
  8. 前記活性層は、ＧａＩｎＡｓＰまたはＡｌＧａＩｎＡｓを含む材料により形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光素子。
  9. 請求項１から８のいずれかに記載の光素子を含むことを特徴とする光モジュール。
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