JP6527415B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

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本発明は、半導体レーザ素子に関し、より詳細には半導体基板水平方向のレーザ共振器と、共振器からの出力光の出射方向を変換する傾斜ミラーを備えた表面出射型の半導体レーザ素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a surface emission type semiconductor laser device provided with a laser resonator in the horizontal direction of a semiconductor substrate and an inclined mirror for converting the emission direction of output light from the resonator.

レンズ集積型の半導体レーザは基板水平方向に共振器をもつ半導体レーザの出力光の出射方向を傾斜ミラーによって変換し、さらにInPによって形成されたレンズを透過させて出力する。これによって所望のスポットサイズに変換された出力光は外部レンズを用いることなく高効率にファイバや他の光素子に結合され、低コストかつ低消費電力な光送信機が実現できる。   The lens-integrated semiconductor laser converts the emission direction of the output light of the semiconductor laser having a resonator in the horizontal direction of the substrate by a tilt mirror, and transmits and outputs a lens formed of InP. As a result, the output light converted into the desired spot size is efficiently coupled to the fiber or other optical element without using an external lens, and a low cost and low power consumption optical transmitter can be realized.

一般的なレンズ集積型の半導体レーザは出力光を傾斜ミラーによって基板裏面側に反射させ、裏面に形成されたレンズにより所望のスポットサイズに変換して出力する(非特許文献1参照)。図1に非特許文献1に示されたレンズ集積型の半導体レーザを示す。図1は、レーザ共振器102および45°傾斜ミラー104が形成されたInP基板の裏面にInPレンズ106を集積した半導体レーザ素子(以下、裏面出射型半導体レーザ素子)100を裏面から見た図である。   A general lens-integrated semiconductor laser reflects output light toward the rear surface of the substrate by a tilted mirror, converts the output light into a desired spot size with a lens formed on the rear surface, and outputs it (see Non-Patent Document 1). FIG. 1 shows a lens integrated semiconductor laser shown in Non-Patent Document 1. As shown in FIG. FIG. 1 is a back view of a semiconductor laser device (hereinafter referred to as a back emission type semiconductor laser device) 100 in which an InP lens 106 is integrated on the back surface of an InP substrate on which a laser resonator 102 and a 45 ° inclined mirror 104 are formed. is there.

これに対して、レーザからの光出力を傾斜ミラーによって基板の表面(おもてめん)に跳ね上げることで基板表面から光出力を得る構造も提案されている(非特許文献2参照)。図2に非特許文献2に示された基板表面から光出力を得る構造のレーザ素子(以下、表面出射型半導体レーザ素子)を示す。図2の表面出射型半導体レーザ素子200は、基板上に形成されたDistributed FeedBack(DFB)回折格子付活性層213に対して基板の表面に形成されたp型電極220および基板の裏面に形成されたn型電極222から電流が印加される。活性層213からの出力光は、45°傾斜ミラー204で進行方向が変換され、基板の表面の反射防止膜を形成した小領域217から出力する。   On the other hand, there is also proposed a structure in which the light output from the surface of the substrate is obtained by jumping the light output from the laser to the surface (top) of the substrate by the tilt mirror (see Non-Patent Document 2). FIG. 2 shows a laser device (hereinafter, surface emission type semiconductor laser device) having a structure for obtaining light output from the substrate surface shown in Non-Patent Document 2. As shown in FIG. The surface emission type semiconductor laser device 200 of FIG. 2 is formed on the p-type electrode 220 formed on the surface of the substrate and the back surface of the substrate with respect to the Distributed FeedBack (DFB) diffraction grating provided active layer 213 formed on the substrate. A current is applied from the n-type electrode 222. The traveling direction of the output light from the active layer 213 is converted by the 45 ° tilt mirror 204, and the light is output from the small area 217 where the anti-reflection film is formed on the surface of the substrate.

図3に示すように、表面出射型半導体レーザ素子においても基板表面にInPレンズを集積することで、出力光を所望のスポットサイズに変換することが可能になる。図3の表面出射型半導体レーザ素子は、半導体基板の表面にレンズを集積した半導体レーザ素子(レンズ集積型半導体レーザ素子とも言う。)であり、表面に集積されたレンズを介して出力光を得る。図3の表面出射型半導体レーザ素子300は、InP基板301の表面側に該InP基板に水平な方向に形成されたレーザ共振器302と、光導波路330と、傾斜ミラー304と、InPレンズ306とを備える。レーザ共振器302は、下部分離閉じ込め(SCH)層310と、活性層(多重量子井戸)312と、上部SCH314と、回折格子316と、レーザ共振器302に電流を印加する電極320とを備える。レーザ共振器302からの出力光は、導波路330を伝搬し、45°傾斜ミラー204で進行方向が変換され、基板の表面に集積されたInPレンズ306により所望のスポットサイズに変換される。この場合は傾斜ミラー304およびInPレンズ306の位置合わせと作製プロセスを半導体基板表面で行うため、一般的なステッパプロセスによって高い位置決め精度でレンズを集積することが可能である。   As shown in FIG. 3, in the surface emission type semiconductor laser device, by integrating InP lenses on the substrate surface, it is possible to convert output light into a desired spot size. The surface emission type semiconductor laser device of FIG. 3 is a semiconductor laser device (also referred to as a lens integrated type semiconductor laser device) in which a lens is integrated on the surface of a semiconductor substrate, and output light is obtained through the lens integrated on the surface. . The surface emission type semiconductor laser device 300 of FIG. 3 includes a laser resonator 302 formed on the surface side of an InP substrate in a direction parallel to the InP substrate, an optical waveguide 330, an inclined mirror 304, and an InP lens 306. Equipped with The laser resonator 302 includes a lower separated confinement (SCH) layer 310, an active layer (multiple quantum well) 312, an upper SCH 314, a diffraction grating 316, and an electrode 320 for applying a current to the laser resonator 302. The output light from the laser resonator 302 propagates through the waveguide 330, the traveling direction is converted by the 45 ° tilt mirror 204, and is converted into a desired spot size by the InP lens 306 integrated on the surface of the substrate. In this case, since alignment and fabrication processes of the tilt mirror 304 and the InP lens 306 are performed on the surface of the semiconductor substrate, it is possible to integrate the lens with high positioning accuracy by a general stepper process.

K. Adachi et al., “A 1.3-μm Lens-Integrated Horizontal-Cavity Surface-Emitting Laser with Direct and Highly Efficient Coupling to Optical Fibers,” Proc. of Optical Fiber Communication, JThA31, Mar. 22-26, 2009K. Adachi et al., “A 1.3-μm Lens-Integrated Horizontal-Cavity Surface-Emitting Laser with Direct and Highly Efficient Coupling to Optical Fibers,” Proc. Of Optical Fiber Communication, JThA31, Mar. 22-26, 2009 M.Mohrle et al., “1300-nm Horizontal-cavity surface-emitting BH-DFB lasers for uncooled operation,” IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 18, No. 8, Apr. 2006M. Mohrle et al., "1300-nm Horizontal-cavity surface-emitting BH-DFB lasers for uncooled operation," IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 18, No. 8, Apr. 2006

しかしながら、半導体基板の裏面にレンズを集積した裏面出射型半導体レーザ素子においては、レンズ形成時に裏面を加工する特殊なプロセスが必要なため量産が困難であった。さらに、表面に形成された光の進行方向を変換する傾斜ミラーと裏面のレンズとの位置合わせが困難であることから、光軸ずれによる光損失が生じることが避けられなかった。   However, in a back emission type semiconductor laser device in which a lens is integrated on the back surface of a semiconductor substrate, mass production is difficult because a special process for processing the back surface is required at the time of lens formation. Furthermore, since it is difficult to align the tilt mirror for converting the traveling direction of light formed on the front surface with the lens on the back surface, it is inevitable that optical loss due to optical axis deviation occurs.

また、基板表面にレンズを集積した表面出射型半導体レーザ素子においては、傾斜ミラー及びレンズを表面に形成することから、通常のステッパプロセスによる高精度な位置合わせが可能であるが、導波路のクラッド層厚とInPレンズ径に制約が生じ、所望の曲率を有するレンズ形状を高精度に作製することが困難であった。これに関して図4を参照して説明する。   Further, in the surface emission type semiconductor laser device in which the lens is integrated on the substrate surface, since the inclined mirror and the lens are formed on the surface, high precision alignment by the normal stepper process is possible, but the cladding of the waveguide is The layer thickness and the InP lens diameter are restricted, and it is difficult to manufacture a lens shape having a desired curvature with high accuracy. This will be described with reference to FIG.

図4は、表面に傾斜ミラー404及びInPレンズ406を有するレンズ集積型半導体レーザ素子(表面出射型半導体レーザ素子)400の光出力部を示す。図4には、レーザ共振器(不図示)からの光が伝搬する導波路430も示されている。基板に垂直な方向に光の進行方向を変換する傾斜ミラー400は、基板に水平方向に形成された導波路430を伝搬する光に対して45°の角度をなすようにミラー面が形成される。したがって図4に示すように、進行方向を変換された光が基板表面に向かって伝搬するクラッド層の厚さ(以下、クラッド層厚ともいう)dに対してInPレンズの半径(以下、レンズ半径ともいう)rは、r<dである必要がある。さらに、InPレンズ406はこのクラッド層の一部をエッチングにより削り出して作製されるためInPレンズの高さも含めたクラッド層厚が必要であった。InPレンズ半径は作製精度を向上させるために可能な限り大きく設計する必要がある。しかし、一般的な光半導体デバイスの導波路の上部のクラッド層厚は1.5μm程度であるため、InPレンズ半径も1.5μm以下に制約されることから、十分な作製精度で加工することが困難であった。また、レンズ半径rを増加させるためにクラッド層厚を厚膜化した場合は、レーザ共振器部分のクラッド層厚の増加によるレーザの高抵抗化等の特性劣化の要因となっていた。また、傾斜ミラー作製時のエッチングを深く行う必要が生じることから作製プロセスの複雑化の要因にもなっていた。   FIG. 4 shows a light output portion of a lens integrated semiconductor laser device (surface emission type semiconductor laser device) 400 having a tilted mirror 404 and an InP lens 406 on its surface. Also shown in FIG. 4 is a waveguide 430 through which light from a laser resonator (not shown) propagates. The inclined mirror 400, which changes the traveling direction of light in the direction perpendicular to the substrate, forms a mirror surface at an angle of 45 ° to the light propagating through the waveguide 430 formed in the horizontal direction on the substrate . Therefore, as shown in FIG. 4, the radius of the InP lens (hereinafter referred to as lens radius) with respect to the thickness (hereinafter also referred to as cladding layer thickness) d of the cladding layer where the light whose traveling direction is changed propagates toward the substrate surface. Also, r) needs to be r <d. Furthermore, since the InP lens 406 is manufactured by etching away a part of the cladding layer, it is necessary to have a cladding layer thickness including the height of the InP lens. The InP lens radius needs to be designed as large as possible to improve the fabrication accuracy. However, since the cladding layer thickness of the upper part of the waveguide of a general optical semiconductor device is about 1.5 μm, the radius of the InP lens is also restricted to 1.5 μm or less, so it is difficult to process with sufficient fabrication accuracy there were. In addition, when the cladding layer thickness is increased in order to increase the lens radius r, the increase in the cladding layer thickness of the laser resonator portion causes the characteristic deterioration such as high resistance of the laser. In addition, since it is necessary to perform deep etching at the time of producing a tilted mirror, it has also become a factor of complication of the production process.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半導体基板の表面に任意の曲率を有するレンズを集積した半導体レーザ素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which a lens having an arbitrary curvature is integrated on the surface of a semiconductor substrate.

このような目的を達成するために、本発明の第一の態様は、半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子は、InP基板上に、InP基板に対して水平方向に光を出射するレーザ共振器、レーザ共振器から出力光の出射方向を変換する傾斜ミラー、およびInP基板の表面の光軸上に誘電体材料によって形成したレンズを備える。傾斜ミラーはInP基板の表面の凹部の傾斜面に形成されている。InP基板の表面の凹部は誘電体材料を用いて平坦化されていて、レンズは平坦化された凹部を含むInP基板の表面に位置する。   In order to achieve such an object, a first aspect of the present invention is a semiconductor laser device. The semiconductor laser device includes a laser resonator emitting light in the horizontal direction with respect to the InP substrate, an inclined mirror converting the emission direction of the output light from the laser resonator, and an optical axis on the surface of the InP substrate. And a lens formed of a dielectric material. The inclined mirror is formed on the inclined surface of the recess on the surface of the InP substrate. The recesses in the surface of the InP substrate are planarized using a dielectric material, and the lens is located on the surface of the InP substrate including the planarized recesses.

一実施形態では、誘電体材料はベンゾシクロブテンである。一実施形態では、凹部の平坦化に用いる誘電体材料とレンズを形成する誘電体材料とは同一である。一実施形態では、凹部の平坦化に用いる誘電体材料とレンズを形成する誘電体材料とは異なる。一実施形態では、InP基板上に、レーザ共振器とレンズの組が複数配列されている。   In one embodiment, the dielectric material is benzocyclobutene. In one embodiment, the dielectric material used to planarize the recess and the dielectric material forming the lens are identical. In one embodiment, the dielectric material used to planarize the recess and the dielectric material forming the lens are different. In one embodiment, a plurality of sets of laser resonators and lenses are arranged on an InP substrate.

以上説明したように、本発明によれば、半導体基板の表面にレンズを集積する表面出射型半導体レーザ素子において、傾斜ミラー作製時に生じる凹部を誘電体材料で平坦化し、さらに誘電体材料を用いたレンズを形成することで、任意の曲率を有するレンズを集積することができる。その結果、レンズ半径はクラッド層厚に依存せず任意の形状を作製可能であるため、所望のスポットサイズ径に変換することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in the surface emission type semiconductor laser device in which the lens is integrated on the surface of the semiconductor substrate, the recess formed in the preparation of the inclined mirror is planarized with a dielectric material, and a dielectric material is used. By forming the lens, it is possible to integrate lenses having arbitrary curvatures. As a result, the lens radius can be made into an arbitrary shape without depending on the cladding layer thickness, so that it can be converted into a desired spot size diameter.

基板裏面にレンズが形成された半導体レーザを説明するため図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor laser by which the lens was formed in the board | substrate back surface. 基板表面にレンズが形成された半導体レーザを説明するため断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the semiconductor laser by which the lens was formed in the substrate surface. 表面にInPレンズを有するレンズ集積型半導体レーザの断面図である。It is sectional drawing of a lens integrated type semiconductor laser which has an InP lens on the surface. 表面にInPレンズを有するレンズ集積型半導体レーザの光出射部の断面図である。It is sectional drawing of the light emission part of a lens integrated type semiconductor laser which has an InP lens on the surface. 誘電体材料による平坦化部分と誘電体レンズを有する半導体レーザの光出射部の断面図である。It is sectional drawing of the light emission part of the semiconductor laser which has the planarization part by a dielectric material, and a dielectric lens. レンズの半径および高さの設計範囲を説明するグラフである。It is a graph explaining the design range of the radius and height of a lens. レンズの半径の許容誤差範囲を説明する図であり、(a)はレンズの半径の設計値rと許容誤差範囲Δrを示す図、(b)はレンズ半径rの許容誤差範囲Δrとの関係を示すグラフである。It is a figure explaining the tolerance range of the radius of a lens, (a) is a figure which shows the design value r of a lens radius, and the tolerance range Δr, (b) shows the relationship between the tolerance range Δr of the lens radius r and FIG. BCBによる平坦化プロセスを用いBCBレンズを集積したレンズ集積型半導体レーザの図である。It is a figure of the lens integrated type semiconductor laser which integrated the BCB lens using the planarization process by BCB. (a)〜(d)は、BCB平坦化プロセスを用い作製したBCBレンズを有するレンズ集積型半導体レーザの作製プロセスを説明する図である。(A)-(d) is a figure explaining the preparation processes of a lens integration type semiconductor laser which has a BCB lens produced using a BCB planarization process. コリメート光による石英系PLCとBCBレンズ集積型レーザを用いた光送信機の図である。It is a figure of the optical transmitter which used quartz system PLC by collimated light, and a BCB lens integrated type laser.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の種々の実施形態の説明においては、具体的な数値例を用いるが、本願発明は、このような具体的な数値例に限定されるものではなく、一般性を失うことは他の数値においても実施することもできることは言うまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although specific numerical examples will be used in the following description of the various embodiments, the present invention is not limited to such specific numerical examples, and loss of generality is due to other numerical values. It goes without saying that it can also be implemented.

図5は、本実施形態の表面出射型半導体レーザ素子500の光出射部の断面図である。図5に示す表面出射型半導体レーザ素子500は、基板に水平な方向に形成された光導波路530と、傾斜ミラー504と、誘電体レンズ506とを備える。傾斜ミラー504は、凹部の傾斜面に形成されている。凹部は光導波路530よりも深く、凹部の傾斜面は光導波路530の断面を含む。凹部は、誘電体540を用いて平坦化され、誘電体レンズ506は、平坦化された凹部を含む基板の表面に位置する。誘電体レンズ506は、基板の表面の光軸上に位置する。例えば、傾斜ミラー504を作製する時に生じる凹部を誘電体材料540で平坦化した後、さらに誘電体材料を用いてレンズ部分506を形成する。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the light emitting portion of the surface emission type semiconductor laser device 500 of the present embodiment. The surface emission type semiconductor laser device 500 shown in FIG. 5 includes an optical waveguide 530 formed in a direction horizontal to the substrate, an inclined mirror 504, and a dielectric lens 506. The inclined mirror 504 is formed on the inclined surface of the recess. The recess is deeper than the optical waveguide 530, and the inclined surface of the recess includes the cross section of the optical waveguide 530. The recess is planarized using dielectric 540, and dielectric lens 506 is located on the surface of the substrate including the planarized recess. The dielectric lens 506 is located on the optical axis of the surface of the substrate. For example, after planarizing the recess that is generated when the inclined mirror 504 is manufactured with the dielectric material 540, the dielectric material is further used to form the lens portion 506.

図6は、InPレンズおよび誘電体材料としてベンゾシクロブテン(BCB)を用いた誘電体レンズの設計可能範囲を示す。設計したレンズは半導体から出射され光ファイバ(開口数NA=0.12)へ光結合する場合を想定し、レンズ曲面を設計した。図6からInPレンズを設計する場合、前述した通りレンズ半径rはクラッド層厚dに対してr<dの制約がある。また、InPレンズはクラッド層の一部をエッチングして形成することからレンズ高さもクラッド層厚より小さい必要がある。一般的な半導体レーザのクラッド層厚は1.5μm程度であることから、InPレンズの半径および高さの設計可能な範囲は図6中の破線内の範囲に限定される。したがって、光ファイバ用のInPレンズを設計した場合、半径rは1.5μm以下、高さは0.5μm以下の極めて小型のレンズを作製する必要がある。これに対して、本発明では凹部の平坦化とレンズの作製に誘電体材料を用いることからレンズのサイズへの構造上の制約はなく、任意の大きさのレンズが作製可能である。図6では屈折率n=1.5のBCBを用いており、半導体(n=3.21)に対して屈折率が小さいためInPよりも急峻なレンズ曲面が必要となるが、レンズの半径または高さを任意に決定することができる。   FIG. 6 shows a designable range of an InP lens and a dielectric lens using benzocyclobutene (BCB) as a dielectric material. The designed lens surface was designed on the assumption that it was emitted from a semiconductor and optically coupled to an optical fiber (numerical aperture NA = 0.12). When designing an InP lens from FIG. 6, as described above, the lens radius r has a restriction of r <d with respect to the cladding layer thickness d. Further, since the InP lens is formed by etching a part of the cladding layer, the lens height needs to be smaller than the cladding layer thickness. Since the cladding layer thickness of a general semiconductor laser is about 1.5 μm, the designable range of the radius and height of the InP lens is limited to the range within the broken line in FIG. Therefore, when designing an InP lens for an optical fiber, it is necessary to produce an extremely small lens having a radius r of 1.5 μm or less and a height of 0.5 μm or less. On the other hand, in the present invention, since the dielectric material is used for flattening of the concave portion and production of the lens, there is no structural restriction on the size of the lens, and a lens of any size can be produced. In FIG. 6, a BCB with a refractive index n = 1.5 is used, and a lens surface having a steeper curve than InP is required because the refractive index is smaller than that of a semiconductor (n = 3.21). It can be decided.

図7(a)示すようにレンズ半径の設計値rに対する作製誤差の許容範囲を許容誤差範囲Δrとした場合、レンズ半径の設計値rとレンズ半径の許容誤差範囲Δrとの関係は、図7(b)のようになる。ここでは、レンズの設計は図6と同じく光ファイバへの結合を想定し、理想的なレンズ曲率に対して損失が1dB増加してしまうようなレンズ半径誤差の範囲を計算した。図7からレンズ半径を大きく設計するほどレンズ半径の誤差許容値を増加させることができる。InPレンズの場合、前述した通りレンズ半径は1.5μm以下に制約される。したがって、図6より許容されるレンズ半径の誤差は約150nm以下となり、高精度で再現性良くレンズ集積構造を量産することが困難であった。これに対して、本実施形態のように誘電体材料であるBCBを用いたレンズではその半径を大型化することが可能であり、一般的なステッパプロセスで十分作製可能である200nm以上の誤差許容値を十分確保できる。   As shown in FIG. 7A, assuming that the tolerance range of the manufacturing error with respect to the design value r of the lens radius is the tolerance range Δr, the relationship between the design value r of the lens radius and the tolerance range Δr of the lens radius is shown in FIG. It becomes like (b). Here, the lens design assumes coupling to the optical fiber as in FIG. 6, and the range of the lens radius error is calculated such that the loss increases by 1 dB with respect to the ideal lens curvature. From FIG. 7, it is possible to increase the error allowance of the lens radius as the lens radius is designed to be larger. In the case of an InP lens, as described above, the lens radius is limited to 1.5 μm or less. Therefore, the error of the lens radius permitted from FIG. 6 is about 150 nm or less, and it is difficult to mass-produce the lens integrated structure with high accuracy and reproducibility. On the other hand, in the lens using BCB which is a dielectric material as in this embodiment, the radius can be increased, and an error tolerance of 200 nm or more, which can be sufficiently produced by a general stepper process, A sufficient value can be secured.

(実施例1)
図8は、本発明の実施形態に係るBCBによる平坦化プロセスを用いBCBレンズを集積したレンズ集積型半導体レーザ素子(表面出射型半導体レーザ素子)を示す。図8の表面出射型半導体レーザ素子800は、InP基板801の表面側に該InP基板に水平な方向に形成されたレーザ共振器802と、光導波路830と、傾斜ミラー804と、BCBレンズ806とを備える。レーザ共振器802は、下部分離閉じ込め(SCH)層810と、活性層(多重量子井戸)812と、上部SCH814と、回折格子816と、レーザ共振器802に電流を印加する電極820とを備える。傾斜ミラー804は、凹部の傾斜面に形成されている。凹部は光導波路830よりも深く、凹部の傾斜面は光導波路830の断面を含む。凹部は、誘電体(BCB)840を用いて平坦化され、誘電体レンズ806は、平坦化された凹部を含む基板の表面に位置する。誘電体レンズ806は、基板の表面の光軸上に位置する。レーザ共振器802からの出力光は、導波路830を伝搬し、45°傾斜ミラー804で進行方向が変換され、基板の表面に集積されたBCBレンズ806により所望のスポットサイズに変換される。
Example 1
FIG. 8 shows a lens integrated semiconductor laser device (surface emission type semiconductor laser device) in which BCB lenses are integrated using a planarization process by BCB according to an embodiment of the present invention. The surface emission type semiconductor laser device 800 of FIG. 8 includes a laser resonator 802 formed on the surface side of an InP substrate in a direction parallel to the InP substrate, an optical waveguide 830, an inclined mirror 804, and a BCB lens 806. Equipped with The laser resonator 802 includes a lower separated confinement (SCH) layer 810, an active layer (multiple quantum well) 812, an upper SCH 814, a diffraction grating 816, and an electrode 820 for applying a current to the laser resonator 802. The inclined mirror 804 is formed on the inclined surface of the recess. The recess is deeper than the optical waveguide 830, and the inclined surface of the recess includes the cross section of the optical waveguide 830. The recess is planarized using dielectric (BCB) 840, and dielectric lens 806 is located on the surface of the substrate including the planarized recess. The dielectric lens 806 is located on the optical axis of the surface of the substrate. The output light from the laser resonator 802 propagates through the waveguide 830, the traveling direction is converted by the 45 ° tilt mirror 804, and the desired spot size is converted by the BCB lens 806 integrated on the surface of the substrate.

表面出射型半導体レーザ素子800の作製にはn-InP基板801上に、下部SCH層810、多重量子井戸層812、上部SCH層814を成長した初期基板を用いる。その作製プロセスを図9に示す。   In order to manufacture the surface emission type semiconductor laser device 800, an initial substrate in which the lower SCH layer 810, the multiple quantum well layer 812 and the upper SCH layer 814 are grown on the n-InP substrate 801 is used. The production process is shown in FIG.

初めに、初期基板のうちの導波路となる部分を選択的にエッチングし、例えばInGaAsPを用いて、バットジョイント再成長によって導波路830を形成する(図9(a))。続いて、レーザ共振器802の部分に1.3μm帯を発振波長として動作するように調節された回折格子816を形成し、再成長によってp-InPクラッド層(上部クラッド層)を形成することで、回折格子を埋め込んだ。クラッド層の厚さは一般的な半導体レーザで用いられる1.5μmとした。次に、メサ構造をエッチングによって形成し、再び埋め込み再成長によってメサ両脇にFeをドーピングした半絶縁性InP層を形成した。共振器802の垂直方向は多重量子井戸812と上下SCH層(810,812)からなるコア層(層厚の合計200nm)と、コア層を上下から挟み込むInPクラッド層からなる積層構造を有し、水平方向にはメサ両脇にInP層が形成された埋め込みヘテロ構造を有する。また、共振器802は、共振器長を200μm、ストライプ幅を1.5μmとし、共振器802内に形成した回折格子816に起因するDFBモードで動作する。続いて、n側(820)、p側の電極(不図示)を形成した後、エッチングマスク972を形成し、導波路830の終端にInP基板801の表面となす角45°を設計値としてエッチングを施した。この際のエッチングによる凹部の深さは導波路830が完全に露出し、さらに導波路830の下部を2μm程度露出するまで行った(図9(b))。次に、半導体光デバイスに一般的に用いられる誘電体材料であるベンゾシクロブテン(以下BCB)を基板上に塗布し、ベーキングにより固化させたのち、傾斜ミラー804の部分が形成された凹部(BCB)840が平坦になり且つその他の部分でInP基板表面が露出するようにBCBのエッチングを行った(図9(c))。続いて、スパッタリングにより基板表面(基板表面とBCBレンズとの間に相当する位置)に無反射コーティング(不図示)を施し、再びBCB974を基板全面に塗布して(図9(d))、パターニングとエッチングを行うことでBCBレンズ806を作製した(図9(e))。ここでは出力光を光ファイバ(開口数NA=0.12)へ直接結合させるようなBCBレンズを設計し、直径5μm、高さ5.2μmとした。図5を参照して説明したように、誘電体レンズの一部が傾斜ミラー作製時の凹部にかかる大きさであるが、前述した凹部の平坦化プロセスを施しているためレンズ形状に影響はなく均一な球面が得られた。なお、ここでは凹部の平坦化およびレンズの形成に同一の誘電体材料BCBを用いているが、本発明では誘電体材料による凹部平坦化とレンズ形成の組み合わせによって効果を発揮するため、それぞれに別の誘電体材料を用いることも可能である。例えば、凹部の平坦化にBCBを用いて、レンズの形成に二酸化ケイ素(SiO2)やポリメタクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂(PMMA)等の誘電体を用いてもよい。   First, the waveguide portion of the initial substrate is selectively etched, and waveguides 830 are formed by butt joint regrowth using, for example, InGaAsP (FIG. 9A). Subsequently, a diffraction grating 816 adjusted to operate at a 1.3 μm band as an oscillation wavelength is formed in the portion of the laser resonator 802, and a p-InP cladding layer (upper cladding layer) is formed by regrowth. I embedded the diffraction grating. The thickness of the cladding layer was 1.5 μm used in a general semiconductor laser. Next, a mesa structure was formed by etching, and a semi-insulating InP layer doped with Fe was formed on both sides of the mesa again by buried regrowth. The vertical direction of the resonator 802 has a laminated structure including a core layer (total layer thickness of 200 nm) consisting of a multiple quantum well 812 and upper and lower SCH layers (810 and 812) and an InP cladding layer sandwiching the core layer from the top and bottom In the horizontal direction, it has a buried hetero structure in which InP layers are formed on both sides of the mesa. The resonator 802 has a resonator length of 200 μm, a stripe width of 1.5 μm, and operates in the DFB mode due to the diffraction grating 816 formed in the resonator 802. Subsequently, an n-side (820) and a p-side electrode (not shown) are formed, and then an etching mask 972 is formed, and etching is performed at the end of the waveguide 830 with a 45 ° angle with the surface of the InP substrate 801 as a design value. Applied. At this time, the depth of the recess due to the etching was performed until the waveguide 830 was completely exposed and the lower portion of the waveguide 830 was exposed by about 2 μm (FIG. 9 (b)). Next, benzocyclobutene (hereinafter referred to as BCB), which is a dielectric material generally used for semiconductor optical devices, is coated on a substrate and solidified by baking, and then a concave portion (BCB) in which a portion of inclined mirror 804 is formed The BCB was etched so that the 840 became flat and the InP substrate surface was exposed in the other part (FIG. 9 (c)). Subsequently, a nonreflective coating (not shown) is applied on the substrate surface (a position corresponding to the surface of the substrate and the BCB lens) by sputtering, and BCB 974 is applied over the entire surface of the substrate again (FIG. 9D). Then, the BCB lens 806 was manufactured by performing and etching (FIG. 9 (e)). Here, a BCB lens was designed to couple the output light directly to the optical fiber (numerical aperture NA = 0.12), and the diameter was 5 μm and the height was 5.2 μm. As described with reference to FIG. 5, although the dielectric lens has a size that a part of the dielectric lens is applied to the concave when producing the inclined mirror, the lens shape is not affected because the above-described flattening process of the concave is performed. A uniform spherical surface was obtained. Here, although the same dielectric material BCB is used for flattening of the concave portion and formation of the lens, in the present invention, since the effect is exhibited by the combination of the flattening of the concave portion by the dielectric material and the lens formation It is also possible to use a dielectric material of For example, BCB may be used to planarize the recess, and a dielectric such as silicon dioxide (SiO 2) or an acrylic resin (PMMA) such as polymethyl methacrylate resin may be used to form the lens.

最後に、BCBレンズ上にBCBと空気との境界で反射光を抑制する無反射コーティングを施した。半導体レーザ共振器の終端から出射された出力光はまず導波路830に光結合し伝搬された後、傾斜ミラー804によって進行方向が基板垂直方向に変換され、BCBレンズ806に到達する。出力光はBCBレンズを透過することで光ファイバ(NA=0.12)に合わせたスポットサイズに集光される。   Finally, a non-reflective coating was applied on the BCB lens to suppress reflected light at the boundary between BCB and air. First, the output light emitted from the end of the semiconductor laser resonator is optically coupled to the waveguide 830 and propagated, and then the traveling direction is converted to the substrate vertical direction by the inclined mirror 804 and reaches the BCB lens 806. The output light is condensed to a spot size matched to the optical fiber (NA = 0.12) by transmitting through the BCB lens.

試作したBCBレンズを集積した表面出射型半導体レーザ素子と光ファイバを直接光結合することで、BCBレンズによる効果を見積もった。この結果、外部レンズ等を用いることなく結合損失は約3.0dBであり、レンズを集積していない表面出射型半導体レーザ素子と比較して約10dBの損失改善が得られた。前述した通りクラッド層厚は一般的な半導体レーザに合わせて設計されており、レーザ特性の劣化を招くことなくレンズ集積構造が実現されている。   The effect of the BCB lens was estimated by directly optically coupling the surface emission type semiconductor laser device integrated with the prototyped BCB lens and the optical fiber. As a result, the coupling loss was about 3.0 dB without using an external lens or the like, and a loss improvement of about 10 dB was obtained as compared to the surface emission type semiconductor laser device in which the lens is not integrated. As described above, the cladding layer thickness is designed in accordance with a general semiconductor laser, and a lens integrated structure is realized without causing deterioration of laser characteristics.

(実施例2)
図10は、本実施例に係る複数のレーザ共振器を実装した表面出射型レーザ素子の断面図を示す。図10の表面出射型レーザ素子1000は、並列に配列された複数組のレーザ共振器1002、導波路1030、およびBCBレンズ1006を備える。傾斜ミラー1004は一括してエッチングされた凹部の傾斜面に形成されている。また、凹部はBCBにより平坦化されている。BCBレンズ1006は、BCBにより平坦化された凹部を含む基板の表面に位置する。BCBレンズ1006は、基板の表面の光軸上に位置する。
(Example 2)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a surface emission type laser device on which a plurality of laser resonators according to the present embodiment are mounted. The surface emission type laser device 1000 of FIG. 10 includes a plurality of sets of laser resonators 1002, a waveguide 1030, and a BCB lens 1006 arranged in parallel. The inclined mirror 1004 is formed on the inclined surface of the recess etched at one time. In addition, the recess is flattened by BCB. The BCB lens 1006 is located on the surface of the substrate including the recess flattened by BCB. The BCB lens 1006 is located on the optical axis of the surface of the substrate.

図10に示すレーザ共振器1002、導波路1030、傾斜ミラー1004、BCBにより平坦化された凹部、およびBCBレンズ1006は、図8を参照して説明したレーザ共振器802、光導波路830、傾斜ミラー804、BCBにより平坦化された凹部、およびBCBレンズ806にそれぞれ対応する。   The laser resonator 1002, the waveguide 1030, the inclined mirror 1004, the concave portion flattened by the BCB, and the BCB lens 1006 shown in FIG. 10 are the laser resonator 802, the optical waveguide 830, and the inclined mirror described with reference to FIG. 804, concave portions flattened by BCB, and BCB lenses 806, respectively.

図10には、表面出射型レンズ集積レーザ素子1000からの光を合波する石英系PLCからなる合波素子1050も示されている。合波素子1050は、表面出射型レンズ集積レーザ素子1000とともにマルチチャネル光送信機(WDM光送信機ともいう。)を構成する。   FIG. 10 also shows a multiplexing element 1050 made of a silica-based PLC that multiplexes the light from the surface emission type lens integrated laser element 1000. The wave combining element 1050 constitutes a multi-channel optical transmitter (also referred to as a WDM optical transmitter) together with the surface emission type lens integrated laser element 1000.

合波素子1050は、BCBレンズ1006によりコリメート光に変換された光を、石英系基板1051の表面に集積された石英系レンズ1056により傾斜ミラー1054と石英系光導波路1052との交差点に集光し、傾斜ミラー1054により進行方法を変換して、高効率で石英系光導波路1052に光結合させることができる。石英系光導波路1052は、石英系基板1051に作製されたアレイ導波路格子(AWG)に接続され、石英系レンズ1056の各々から入力された光を高効率に合波することができる。   The wave combining element 1050 condenses the light converted into collimated light by the BCB lens 1006 at the intersection of the inclined mirror 1054 and the silica based optical waveguide 1052 by the silica based lens 1056 integrated on the surface of the silica based substrate 1051. The traveling method can be converted by the tilt mirror 1054 and can be optically coupled to the silica-based optical waveguide 1052 with high efficiency. The silica-based optical waveguide 1052 is connected to an arrayed waveguide grating (AWG) manufactured on the silica-based substrate 1051, and can combine light input from each of the silica-based lenses 1056 with high efficiency.

ここで、4つのレーザ共振器1002を実装した表面出射型半導体レーザ素子1000の作製プロセスを説明する。図8を参照して説明したのと同様に、n-InP基板上に、下部SCH層、多重量子井戸層、および上部SCH層を並列に4組(LANE1~4)成長した初期基板を用いる。初めに、導波路1030とレーザ共振器1002とをバットジョイント再成長によって形成した後、レーザ共振器1002に1.3μm帯を発振波長とし、4つのLANEの各々について、LANE0が1294.53-1296.59nmで、LANE1が1299.02-1301.09nmで、LANE2が1303.54-1305.63nmで、LANE3が1308.09-1310.19nmで動作するように調節された4チャネルのレーザアレイ回折格子(回折格子816に相当)を形成した。続いて再成長によってp-InPクラッド層を形成することで、回折格子を埋め込んだ。クラッド層の厚さは一般的な半導体レーザで用いられる1.5μmとした。次に、メサ構造をエッチングによって形成し、再び埋め込み再成長によってメサ両脇にFeをドーピングした半絶縁性InP層を形成した。共振器垂直方向は多重量子井戸と上下SCH層からなるコア層(層厚の合計200nm)と、コア層を上下から挟み込むInPクラッド層からなる積層構造を有し、水平方向にはメサ両脇にInP層が形成された埋め込みヘテロ構造を有する。また、すべてのチャネルにおいて共振器長を200μm、ストライプ幅を1.5μmとし、共振器内に形成した回折格子に起因するDFBモードで動作する。この各チャネルはそれぞれレーザ共振器1002の終端から連通した導波路1030を有し、レーザ共振器1002からの出力光は各導波路1030に光結合し伝搬される。続いて、すべてのレーザ共振器1002の部分にn側、p側の電極(不図示)を形成した後、各チャネルの導波路1020の部分の終端にInP基板1001の表面となす角を45°としてエッチングを施し一括で傾斜ミラー1004を作製した。次に、半導体光デバイスに一般的に用いられる誘電体材料であるベンゾシクロブテン(以下BCB)を基板上に塗布し、ベーキングにより固化させたのち、各チャネルに対応する傾斜ミラー1004が形成された凹部(BCB)1040が平坦になり且つその他の部分でInP基板の表面が露出するようにBCBのエッチングを行った。続いて、スパッタリングにより基板表面(基板表面とBCBレンズとの間に相当する位置)に無反射コーティングを施し、再びBCBを基板全面に塗布してパターニングとエッチングを行うことでBCBレンズ1006を作製した。ここでは出力光がコリメート光になるようなBCBレンズを設計し、すべてのチャネルで直径7.8μm、高さ4.8μmとした。BCBレンズの一部が傾斜ミラー作製時の凹部に係る大きさであるが、前述した凹部の平坦化プロセスを施しているためレンズ形状に影響はなく均一な球面が得られた。最後に、BCBレンズ上にBCBと空気との境界で反射光を抑制する無反射コーティングを施した。   Here, a manufacturing process of the surface emission type semiconductor laser device 1000 mounting the four laser resonators 1002 will be described. As described with reference to FIG. 8, an initial substrate in which four sets (LANE 1 to 4) of a lower SCH layer, a multiple quantum well layer, and an upper SCH layer are grown in parallel on an n-InP substrate is used. First, after the waveguide 1030 and the laser resonator 1002 are formed by butt joint regrowth, the laser resonator 1002 has a 1.3 μm band as an oscillation wavelength, and for each of the four LANEs, LANE0 is 1294.53-1296.59 nm, A four-channel laser array grating (corresponding to grating 816) was formed that was tuned to operate with LANE1 at 1299.02-1301.09 nm, LANE2 at 1303.54-1305.63 nm, and LANE3 at 1308.09-1310.19 nm. Subsequently, a diffraction grating was embedded by forming a p-InP cladding layer by regrowth. The thickness of the cladding layer was 1.5 μm used in a general semiconductor laser. Next, a mesa structure was formed by etching, and a semi-insulating InP layer doped with Fe was formed on both sides of the mesa again by buried regrowth. The vertical direction of the resonator has a layered structure consisting of a core layer (total thickness of 200 nm) consisting of multiple quantum wells and upper and lower SCH layers and an InP cladding layer sandwiching the core layer from the top and bottom. It has a buried heterostructure in which an InP layer is formed. In all channels, the resonator length is 200 μm, the stripe width is 1.5 μm, and the device operates in the DFB mode due to the diffraction grating formed in the resonator. Each channel has a waveguide 1030 in communication with the end of the laser resonator 1002, and the output light from the laser resonator 1002 is optically coupled to the waveguide 1030 and propagated. Subsequently, n-side and p-side electrodes (not shown) are formed on all the laser resonators 1002, and the angle between the end of the waveguide 1020 of each channel and the surface of the InP substrate 1001 is 45 ° As an etching process, the inclined mirror 1004 was manufactured collectively. Next, benzocyclobutene (hereinafter referred to as BCB), which is a dielectric material generally used for semiconductor optical devices, is coated on a substrate and solidified by baking, and then inclined mirrors 1004 corresponding to each channel are formed. The BCB was etched so that the recess (BCB) 1040 became flat and the surface of the InP substrate was exposed at the other part. Subsequently, a non-reflective coating was applied on the substrate surface (a position corresponding to the surface of the substrate and the BCB lens) by sputtering, and BCB was applied over the entire surface of the substrate again to perform patterning and etching. . Here, a BCB lens was designed so that the output light was collimated light, and the diameter was 7.8 μm and the height was 4.8 μm for all channels. Although part of the BCB lens has a size related to the concave portion at the time of preparation of the inclined mirror, since the above-described flattening process of the concave portion is performed, the lens shape is not affected and a uniform spherical surface is obtained. Finally, a non-reflective coating was applied on the BCB lens to suppress reflected light at the boundary between BCB and air.

凹部の平坦化およびレンズの形成に同一の誘電体材料BCBを用いているが、本発明では誘電体材料による凹部平坦化とレンズ形成の組み合わせによって効果を発揮するため、それぞれに別の誘電体材料を用いることも可能である。例えば、凹部の平坦化にBCBを用いて、レンズの形成に二酸化ケイ素(SiO2)やポリメタクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂(PMMA)等の誘電体を用いてもよい。   The same dielectric material BCB is used to planarize the recess and form the lens, but in the present invention, different dielectric materials are used because they are effective by combining the recess planarization with the dielectric material and the lens formation. It is also possible to use For example, BCB may be used to planarize the recess, and a dielectric such as silicon dioxide (SiO 2) or an acrylic resin (PMMA) such as polymethyl methacrylate resin may be used to form the lens.

作製した表面出射型半導体レーザ素子1000に対して、石英系基板1051上に傾斜ミラー1054と石英系材料からなるレンズ1056とを有し、基板表面から光の入出力が可能な4ch-PLC-AWG合波素子1050との結合実験を実施した。表面出射型半導体レーザ素子1000と石英系PLCからなる合波素子1050とはコリメート光で光結合されている。光軸のアライメントは表面出射型半導体レーザ素子1000の4チャネルの内2チャネルに電流を印加し合波素子1050からの出力光をモニタリングしながら位置調節を行った。表面出射型半導体レーザ素子1000と合波素子1050を固定した後、各チャネルのBCBレンズ1006からの出射光と合波素子1050の石英系PLC内の導波路への結合損失を評価した結果、すべてのチャネルにおいて結合損失が4dB以下であることが確認された。また、石英系PLCからなる合波素子1050における合波損失を含めた全体の挿入損失は各チャネル5dB以下と見積もられ、このことから外部レンズを用いることなく高効率なWDM光送信機が実現された。   4ch-PLC-AWG which has an inclined mirror 1054 and a lens 1056 made of a silica-based material on a silica-based substrate 1051 to the manufactured surface emitting type semiconductor laser device 1000 and can input and output light from the substrate surface A bonding experiment with the wave combining element 1050 was performed. The surface emission type semiconductor laser device 1000 and the multiplexing device 1050 made of silica-based PLC are optically coupled by collimated light. The alignment of the optical axis was performed by applying current to two of the four channels of the surface emission type semiconductor laser device 1000 and monitoring the output light from the multiplexing device 1050. After fixing the surface emitting type semiconductor laser element 1000 and the multiplexing element 1050, the evaluation results of the light emitted from the BCB lens 1006 of each channel and the coupling loss to the waveguide in the silica-based PLC of the multiplexing element 1050 are all It is confirmed that the coupling loss is 4 dB or less in the channel of. In addition, the total insertion loss including multiplexing loss in the multiplexing element 1050 made of silica-based PLC is estimated to be 5 dB or less for each channel, and from this, a highly efficient WDM optical transmitter is realized without using an external lens. It was done.

100 裏面出射型半導体レーザ素子
102 レーザ共振器
104 45°傾斜ミラー
106 InPレンズ
200,300,400,500,800,1000 表面出射型レーザ素子
204 45°傾斜ミラー
213 Distributed FeedBack(DFB)回折格子付活性層
217 反射防止膜を形成した小領域
220 p型電極
222 n型電極
301,801,1001 InP基板
302,802,1002 レーザ共振器
304,404,504,804,1004 傾斜ミラー
306,406 InPレンズ
310,810 下部SCH層
312,812 活性層
314,814 上部SCH層
316,816 回折格子
320,820 電極
330,430,530,830,1030 光導波路
540,840,974,1040 誘電体
506,806,1006 誘電体(BCB)レンズ
972 エッチングマスク
1050 合波素子
1051 石英系基板
1052 石英系導波路
1054 傾斜ミラー
1056 石英系レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 back emission type semiconductor laser device 102 laser resonator 104 45 ° inclined mirror 106 InP lens 200, 300, 400, 500, 800, 1000 surface emission type laser device 204 45 ° inclined mirror 213 Active with Distributed FeedBack (DFB) diffraction grating Layer 217 Small area formed with anti-reflection film 220 p-type electrode 222 n-type electrode 301, 801, 1001 InP substrate 302, 802, 1002 Laser resonator 304, 404, 504, 804, 1004 Tilting mirror 306, 406 InP lens 310 , 810 Lower SCH layer 312, 812 Active layer 314, 814 Upper SCH layer 316, 816 Diffraction grating
320, 820 Electrode 330, 430, 530, 830, 1030 Optical Waveguide 540, 840, 974, 1040 Dielectric 506, 806, 1006 Dielectric (BCB) Lens 972 Etching Mask 1050 Multiplexing Element 1051 Quartz Base Substrate 1052 Silica Base Conductor Waveguide 1054 Tilting mirror 1056 Silica-based lens

Claims (3)

InP基板上に、前記InP基板に対して水平方向に光を出射するレーザ共振器、前記InP基板の表面の凹部の前記レーザ共振器側の傾斜面に形成された傾斜ミラーであり前記レーザ共振器からの出力光の出射方向を変換する傾斜ミラー、および前記InP基板の表面の光軸上に誘電体材料によって形成したレンズを備えた半導体レーザ素子であって、
前記InP基板の表面の前記凹部は、誘電体材料を用いて平坦化され、
前記レンズは、平坦化された前記凹部を含む前記InP基板の表面における、前記凹部の平坦化された表面と前記InP基板の表面との境界を含む位置且つ前記傾斜ミラーの位置に形成されている、ことを特徴とする半導体レーザ素子。
A laser resonator for emitting light in the horizontal direction with respect to the InP substrate on an InP substrate; an inclined mirror formed on an inclined surface on the laser resonator side of a recess of a surface of the InP substrate; A semiconductor laser device comprising: an inclined mirror for converting the emission direction of output light from the laser; and a lens formed of a dielectric material on the optical axis of the surface of the InP substrate,
The recess in the surface of the InP substrate is planarized using a dielectric material,
The lens is formed on the surface of the InP substrate including the planarized concave portion at a position including the boundary between the planarized surface of the concave portion and the surface of the InP substrate and at the position of the inclined mirror. , A semiconductor laser device characterized in that.
前記レンズを形成する誘電体材料および前記凹部を平坦化する誘電体材料は、ベンゾシクロブテンである、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。   2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the dielectric material forming the lens and the dielectric material planarizing the recess are benzocyclobutene. 前記InP基板上に、前記レーザ共振器と前記レンズの組が複数配列されている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体レーザ素子。   The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a plurality of sets of the laser resonator and the lens are arranged on the InP substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63228789A (en) * 1987-03-18 1988-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Photo-semiconductor and manufacture thereof
JPH01189978A (en) * 1988-01-25 1989-07-31 Nec Corp Luminous surface type semiconductor laser
JPH02177585A (en) * 1988-12-28 1990-07-10 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk Optical semiconductor device
JPH02231786A (en) * 1989-03-06 1990-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Surface-emission laser device and manufacture thereof
JPH0485503A (en) * 1990-07-30 1992-03-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of semiconductor optical input and output circuit
JP3271202B2 (en) * 1992-12-07 2002-04-02 ソニー株式会社 Light emitting device and manufacturing method thereof
JP3477744B2 (en) * 1993-06-23 2003-12-10 ソニー株式会社 Light emitting device, stereoscopic visual device using the same, visual method thereof, and driving method thereof
JPH0846292A (en) * 1994-07-29 1996-02-16 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element and manufacture thereof
JP2000123716A (en) * 1998-10-09 2000-04-28 Fujitsu Ltd Micro electron source
US6611544B1 (en) * 2000-04-11 2003-08-26 E20 Communications, Inc. Method and apparatus for narrow bandwidth distributed bragg reflector semiconductor lasers
WO2001093385A2 (en) * 2000-05-31 2001-12-06 Nova Crystals, Inc. Surface-emitting laser devices with integrated beam-shaping optics and power-monitoring detectors
EP1813974B1 (en) * 2003-03-31 2019-02-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Integrated optical waveguide
JP2007086367A (en) * 2005-09-21 2007-04-05 Ibiden Co Ltd Optical pin, optical pin connector and optical path conversion module
JP2013236067A (en) * 2012-04-10 2013-11-21 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical semiconductor device and manufacturing method therefor
JP5904901B2 (en) * 2012-08-08 2016-04-20 日本電信電話株式会社 Optical coupling circuit element and manufacturing method thereof
JP6123452B2 (en) * 2013-04-19 2017-05-10 富士通株式会社 Ge-based nanowire optical device and manufacturing method thereof
JP2015108647A (en) * 2013-12-03 2015-06-11 住友ベークライト株式会社 Manufacturing method for optical waveguide with lens, optical waveguide with lens, photo-electric hybrid board and electronic equipment

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