JP7206393B2 - 半導体レーザ、光伝送部品、光回線端末および光ネットワークユニット - Google Patents

半導体レーザ、光伝送部品、光回線端末および光ネットワークユニット Download PDF

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Description

本出願は光通信技術に関し、特に、半導体レーザ、光伝送部品、光回線端末（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ、ＯＬＴ）、および光ネットワークユニット（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ、ＯＮＵ）に関する。
インターネット技術の発展および４Ｋ／８Ｋ高解像度、ホームクラウド、およびビデオ通話などの高帯域幅サービスの継続的な発展に伴い、ユーザは帯域幅要件を増大させる。ユーザの帯域幅要件を満たすために、受動光ネットワーク（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＰＯＮ）システムは、銅線ブロードバンドアクセスに徐々に取って代わり、アクセスネットワークの主流技術になっている。ＰＯＮシステムは通常、中央局（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｏｆｆｉｃｅ、ＣＯ）に位置するＯＬＴと、ユーザエンドに位置するＯＮＵと、ＯＬＴとＯＮＵとの間に接続された光分配ネットワーク（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＯＤＮ）とを含み得る。
現在、イーサネット受動光ネットワーク（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＥＰＯＮ）およびギガビット対応受動光ネットワーク（Ｇｉｇａｂｉｔ－Ｃａｐａｂｌｅ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＧＰＯＮ）が大規模に展開され、普及している。より高速なＰＯＮネットワーク規格の策定により、ＥＰＯＮやＧＰＯＮから円滑に進化できる１０Ｇ ＰＯＮが徐々に普及しつつある。高速ＰＯＮシステムにおける信号源は、主に直接変調レーザ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ、ＤＭＬ）および電界吸収変調半導体レーザ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ）を含む。ＤＭＬの出力光パワーは、注入される変調電流を変更することによって変調され得る。ＤＭＬは、構造が単純であり、実装が容易であり、費用効果が高く、ＰＯＮシステムにとって理想的な光源である。しかしながら、電流変調は、レーザの導波路の実効屈折率を変化させ、その結果、光の位相が変調される。この場合、レーザの動作周波数が広がる、すなわち、比較的大きな周波数チャープが存在する。変調速度の増加に伴い、チャープ現象が深刻化し、送信される光パルスの分散が大きくなる。その結果、信号伝送距離が制限される。
高速ＰＯＮにおける信号伝送効果および信号伝送距離は保証されるが、ＤＭＬのチャープを低減して、ＤＭＬが比較的低い分散ペナルティで光ファイバ伝送距離の要件を満たすようにすることが特に重要である。
本出願の実施形態は、ＰＯＮシステムにおける変調チャープを低減し、伝送された光パルスの分散を低減し、光信号の伝送距離を増加させるために、半導体レーザ、光伝送部品、光回線端末、および光ネットワークユニットを提供する。
本出願の一実施形態は、基板および層本体を含む半導体レーザを提供する。層本体は、基板上に予め設定された方向に順次形成された下部導波路層、下部閉じ込め層、中央層、上部閉じ込め層、格子層、上部導波路層、および第１の電極層を含む。予め設定された方向は、基板に近い端部から基板から遠い端部への方向である。層本体は、空洞長方向において、レーザ領域、第１の分離領域、およびフィルタリング領域に分割される。第１の分離領域は、レーザ領域とフィルタリング領域との間に位置し、第１の分離領域は、第１の電極層を垂直方向にエッチングすることによって形成された溝を含む。
レーザ領域内の第１の電極層は、第１の電気励起信号を受信するように構成される。レーザ領域内の上部閉じ込め層、中央層、および下部閉じ込め層は、レーザ領域の活性層を形成し、第１の電気励起信号の作用下で光信号を生成および送信する。フィルタリング領域内の上部閉じ込め層、中央層、および下部閉じ込め層は、フィルタリングされた光信号を伝送するために、フィルタリング領域のコア層を形成する。
レーザ領域内の格子層はブラッグ格子を含み、ブラッグ格子は単一の縦モードを選択するように構成される。フィルタリング領域内の格子層は傾斜格子を含み、傾斜格子は光学フィルタリングを実行するように構成される。
一実施態様では、レーザ領域内の各積層の材料構造は、フィルタリング領域内の対応する積層の材料構造と同じである。
本実施形態の半導体レーザでは、半導体レーザの製造プロセスの難易度を低減するために、レーザ領域における積層された各層の材料構造は、フィルタリング領域における積層された各層の材料構造と同じである。
ブラッグ格子は、λ／４の波長を有する位相シフト格子であり、λはレーザ領域のレーザ発振波長である。
ブラッグ格子の空洞長方向の長さは、１００マイクロメートル～４００マイクロメートルの任意の長さである。
別の実施態様では、ブラッグ格子は、均一屈折率結合格子、利得結合格子、および複合結合格子のうちのいずれか１つである。
利得結合格子は、周期的に変化する利得または損失媒体を含む格子である。複合結合格子は、屈折率結合格子と利得結合格子とを含む格子である。
傾斜格子は、予め設定された傾斜角を有する均一な格子であり、傾斜格子の傾斜方向は、導波路方向に対して垂直または導波路方向と反対である。
予め設定された傾斜角は、２°～１０°の任意の角度である。
この実施形態では、レーザ領域に対する傾斜格子の反射光の影響を低減するために、傾斜格子の傾斜角として２°～１０°の任意の角度が選択される。
ブラッグ格子は、次式（１）を満たす。
２Ｎｅｆｆ１Λ１＝λ１ 式（１）ここで、
Ｎｅｆｆ１はレーザ領域の実効的な導波路屈折率であり、Λ１は単一周期のブラッグ格子の格子長であり、λ１はブラッグ格子のブラッグ波長である。
傾斜格子は、次式（２）を満たす。
２Ｎｅｆｆ２Λ２＝λ２ 式（２）ここで、
Ｎｅｆｆ２は、フィルタリング領域の実効的な導波路屈折率であり、Λ２は、単一周期における傾斜格子の格子長であり、λ２は、傾斜格子のフィルタリング波長である。
さらに別の可能な実施態様では、ブラッグ格子がλ／４の波長を有する位相シフト格子である場合、λはレーザ領域のレーザ発振波長であり、λ２はλ１に等しい。
本実施形態では、ブラッグ格子として波長λ／４の位相シフト格子を用いることにより、半導体レーザの単一モード収率を実現することができ、半導体レーザが出力する光信号の波長制御を簡素化することができる。
傾斜格子の空洞長方向の長さは１５０ナノメートルである。
半導体レーザは、レーザ領域側の端面に高反射のＨＲ膜がメッキされている。半導体レーザは、フィルタリング領域側の端面に反射防止ＡＲ膜がメッキされている。
本実施形態では、半導体レーザにおいて、レーザ領域側の端面にさらにＨＲ膜がメッキされ、フィルタリング領域側の端面にさらにＡＲ膜がメッキされている。これにより、半導体レーザの光出力効率を効果的に向上させることができる。
本実施形態では、レーザ領域のレーザ発振波長の中央値は、フィルタリング領域のフィルタリング波長の中央値に対応する周波数を５０ＧＨｚ増減させた範囲内にある。
第１の電極層と上部導波路層との間には、接触層がさらに形成されている。溝は、第１の電極層および接触層を完全にエッチングし、上部導波路層を部分的または完全にエッチングすることによって形成される。レーザ領域とフィルタリング領域との間の分離抵抗は１０００オームより大きい。層本体において、フィルタリング領域に対応する部分は、受信した第２の電気励起信号に基づいて光信号を増幅およびフィルタリングするために、予め設定された方向において上部導波路層上に順次形成された接触層および第２の電極層をさらに含む。
本実施形態で提供される半導体レーザでは、フィルタリング領域のキャリア密度が透明キャリア密度よりも大きくなるように、フィルタリング領域内の接触層に光電流が注入されてもよい。光電流は、光出力利得を形成するために、フィルタリング領域内の接触層に連続的に注入される。これにより、フィルタリングを行いつつ、半導体レーザの光出力効率が向上する。
別の例では、レーザ領域の活性層は、フィルタリング領域のコア層とは異なり、フィルタリング領域のコア層のフォトルミネッセンス波長は、レーザ領域の活性層のフォトルミネッセンス波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い。
層本体において、フィルタリング領域に対応する部分は、光信号をフィルタリングするために、予め設定された方向において上部導波路層上に形成されるが、第２の電極層を含まない接触層をさらに含む。
任意選択的に、中央層は、半導体材料で作られたコア層、多重量子井戸層、量子細線層、または量子ドット層である。
さらに別の可能な実施態様では、レーザ領域は、空洞長方向において後方反射領域、利得領域、位相領域、および前方反射領域に順次分割される。２つの隣接する領域の間に第２の分離領域が存在し、第２の分離領域は、第１の電極層を完全にエッチングし、上部導波路層を部分的または完全にエッチングすることによって形成される。隣接する領域間の分離抵抗は１０００オームより大きい。
レーザ領域は、後方反射領域および前方反射領域に垂直な格子層がブラッグ格子を含み、レーザ領域は、後方反射領域および前方反射領域の少なくとも一方を含む。
位相領域および反射領域の活性層のフォトルミネッセンス波長は、利得領域の活性層のフォトルミネッセンス波長より少なくとも１００ ｎｍ短い。反射領域は、前方反射領域または後方反射領域である。
本出願の一実施形態は、前述の半導体レーザのいずれか１つを含む光伝送部品をさらに提供することができる。
本出願の一実施形態は、光伝送部品を含む光回線端末ＯＬＴをさらに提供することができる。光伝送部品は、前述の半導体レーザのいずれか１つを含む。
本出願の一実施形態は、光伝送部品を含む光ネットワークユニットＯＮＵをさらに提供することができる。光伝送部品は、前述の半導体レーザのいずれか１つを含む。
本出願の実施形態は、半導体レーザ、光伝送部品、光回線端末、および光ネットワークユニットを提供する。半導体レーザは、基板と、層本体とを備えている。層本体は、基板上に予め設定された方向に順次形成された下部導波路層、下部閉じ込め層、中央層、上部閉じ込め層、格子層、上部導波路層、および第１の電極層を含む。予め設定された方向は、基板に近い端部から基板から遠い端部への方向である。層本体は、空洞長方向において、レーザ領域、第１の分離領域、およびフィルタリング領域に分割される。第１の分離領域は、レーザ領域とフィルタリング領域との間に位置し、第１の分離領域は、第１の電極層をエッチングすることによって形成された溝を含む。レーザ領域内の第１の電極層は、第１の電気励起信号を受信するように構成される。レーザ領域内の上部閉じ込め層、中央層、および下部閉じ込め層は、レーザ領域の活性層を形成し、第１の電気励起信号の作用下で光信号を生成および送信する。フィルタリング領域内の上部閉じ込め層、中央層、および下部閉じ込め層は、フィルタリングされた光信号を伝送するために、フィルタリング領域のコア層を形成する。レーザ領域の格子層はブラッグ格子を含む。フィルタリング領域内の格子層は、傾斜格子を含む。ブラッグ格子は、単一の縦モードを選択するように構成され、傾斜格子は、光学フィルタリングを実行するように構成される。実施形態で提供される半導体レーザでは、レーザ領域内の格子層に含まれるブラッグ格子を使用して単一の縦モードを選択することができ、フィルタリング領域内の格子層に含まれる傾斜格子を使用して光学フィルタリングを実行することができる。このようにして、半導体レーザの変調チャープが低減され、消光比が増大され、光パルスの分散が低減され、光信号の伝送距離が増大され、したがって、光ファイバ伝送距離の要件が比較的低い分散ペナルティで満たされる。
本出願の一実施形態によるＰＯＮシステムの概略図である。 本出願の一実施形態による空洞長方向における半導体レーザの断面概略図１である。 本出願の一実施形態による空洞長方向における半導体レーザの断面概略図２である。 本出願の一実施形態による空洞長方向における半導体レーザの断面概略図３である。 本出願の一実施形態による空洞長方向における半導体レーザの断面概略図４である。 本出願の一実施形態による光伝送部品の概略構造図である。 本出願の一実施形態によるＯＬＴの概略構造図である。 本出願の一実施形態によるＯＮＵの概略構造図である。
本出願の実施形態で提供される半導体レーザ、光伝送部品、ＯＬＴ、ＯＮＵなどは、ＰＯＮシステムに適用され得る。以下は、添付の図面を参照して、本出願の実施形態におけるＰＯＮシステムの例を説明する。図１は、本出願の実施形態によるＰＯＮシステムの概略図である。図１に示すように、ＰＯＮシステムは、中央局に位置するＯＬＴと、ユーザエンドに位置するＮ個のＯＮＵとを含む。Ｎ個のＯＮＵは、図１に示されているＯＮＵ＃１からＯＮＵ＃Ｎであり得る。ＯＬＴは、ＯＤＮを使用してＮ個のＯＮＵに接続され得る。ＯＤＮは、ＯＬＴとＯＮＵとの間の光信号伝送を担当する。ＰＯＮシステムでは、中央局に位置するＯＬＴの信号源およびユーザエンドに位置する各ＯＮＵの信号源の各々は、送信されるべき光信号を出力するために、ＤＭＬを使用して変調され得る。
本出願の実施形態で提供される半導体レーザは、光信号の変調チャープを低減し、伝送された光パルスの分散を低減して光信号の伝送距離を確保するために、図１のＯＬＴに適用されてもよいし、図１のＯＮＵに適用されてもよい。
以下、複数の例を参照して、本出願の実施形態で提供される半導体レーザについて説明する。図２は、本出願の一実施形態による、空洞長方向における半導体レーザの断面概略図１である。図２に示すように、半導体レーザは、基板１８および層本体を含む。層本体は、基板上に予め設定された方向に順次形成された下部導波路層１７、下部閉じ込め層１６、中央層１５、上部閉じ込め層１４、格子層１３、上部導波路層１２、および第１の電極層１１を含む。予め設定された方向は、基板１８に近い側の端部から基板１８から遠い側の端部に向かう方向である。層本体は、空洞長方向において、レーザ領域、分離領域、およびフィルタリング領域に分割される。分離領域は、レーザ領域とフィルタリング領域との間に位置する。レーザ領域とフィルタリング領域との間の分離領域は、第１の分離領域と呼ばれてもよく、分離領域は、第１の電極層１１をエッチングすることによって形成される溝を含んでもよい。溝は、第１の電極層１１を予め設定された方向とは逆方向にエッチングして形成された溝であってもよい。
レーザ領域、分離領域、およびフィルタリング領域は、基板１８上に位置する。レーザ領域は、光信号を生成して送信するように構成される。フィルタリング領域は、フィルタ領域とも呼ばれ、光信号をフィルタリングするように構成される。
レーザ領域内の第１の電極層１１は、第１の電気励起信号を受信するように構成されている。レーザ領域内の上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、レーザ領域の活性層を形成し、第１の電気励起信号の作用下で光信号を生成および送信する。フィルタリング領域内の上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、フィルタリングされた光信号を伝送するために、フィルタリング領域のコア層を形成する。
レーザ領域の格子層１３はブラッグ格子を含む。任意選択的に、分離領域内の格子層１３はブラッグ格子を含んでもよい。レーザ領域内のブラッグ格子および分離領域内のブラッグ格子は、図１に示す格子１を形成することができる。フィルタリング領域内の格子層１３は、傾斜格子（ｓｌａｎｔｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ）、例えば、図１に示す格子２を含む。
ブラッグ格子は、単一の縦モードを選択するように構成され、傾斜格子は、光学フィルタリングを実行するように構成される。
具体的には、レーザ領域は、分布帰還型レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ、ＤＦＢ）領域または分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ、ＤＢＲ）領域であってもよい。レーザ領域がＤＦＢ領域である場合、第１の電気励起信号は、バイアスティー（Ｂｉａｓ－Ｔｅｅ）を使用してレーザ領域内の第１の電極層１１にロードされ得る。第１の電気励起信号は、直接変調信号とも呼ばれる。本出願のこの実施形態で提供される半導体レーザについて、半導体レーザの過渡チャープおよび断熱チャープの大きさは、第１の電気励起信号、すなわち変調信号のバイアス電流および変調電流の強度を制御することによって制御することができる。
レーザ領域内の格子層１３に含まれるブラッグ格子は、単一の縦モード光信号を選択し、レーザ領域の活性層を使用して選択された単一の縦モード光信号を伝送するように構成される。
傾斜格子は、光信号をフィルタリングするために、フィルタリング領域に傾斜格子フィルタを形成することができる。傾斜格子によるフィルタリングにより、半導体レーザの変調チャープが低減され、消光比が増加する。
１０Ｇｂｐｓの変調速度では、フィルタリング領域の帯域幅が変調速度の半分（５ＧＨｚ）であり、レーザ領域の断熱チャープが５ＧＨｚであることを必要とせずに、２０ｋｍのファイバ伝送距離の分散ペナルティ要件を満たすことができる。任意選択的に、小さいフィルタリング損失を達成するために、レーザ領域の断熱チャープおよびフィルタリング領域の帯域幅は、１ＧＨｚ～２０ＧＨｚであってもよい。本出願のこの実施形態では、フィルタリング領域によってレーザ領域に生じる導波路損失を回避するために、傾斜格子を使用してフィルタリングが実施される。
本出願のこの実施形態で提供される半導体レーザは、基板および層本体を含むことができる。層本体は、基板上に予め設定された方向に順次形成された下部導波路層、下部閉じ込め層、中央層、上部閉じ込め層、格子層、上部導波路層、および第１の電極層を含む。予め設定された方向は、基板に近い端部から基板から遠い端部への方向である。層本体は、空洞長方向において、レーザ領域、第１の分離領域、およびフィルタリング領域に分割される。第１の分離領域は、レーザ領域とフィルタリング領域との間に位置し、第１の分離領域は、第１の電極層をエッチングすることによって形成された溝を含む。レーザ領域内の第１の電極層は、第１の電気励起信号を受信するように構成される。レーザ領域内の上部閉じ込め層、中央層、および下部閉じ込め層は、レーザ領域の活性層を形成し、第１の電気励起信号の作用下で光信号を生成および送信する。フィルタリング領域内の上部閉じ込め層、中央層、および下部閉じ込め層は、フィルタリングされた光信号を伝送するために、フィルタリング領域のコア層を形成する。レーザ領域の格子層はブラッグ格子を含む。フィルタリング領域内の格子層は、傾斜格子を含む。ブラッグ格子は、単一の縦モードを選択するように構成され、傾斜格子は、光学フィルタリングを実行するように構成される。本実施形態で提供される半導体レーザでは、レーザ領域の格子層に含まれるブラッグ格子を用いて単一の縦モードを選択することができ、フィルタリング領域の格子層に含まれる傾斜格子を用いて光学フィルタリングを行うことができる。このようにして、半導体レーザの変調チャープが低減され、消光比が増大され、光パルスの分散が低減され、光信号の伝送距離が増大され、したがって、光ファイバ伝送距離の要件が比較的低い分散ペナルティで満たされる。
加えて、本実施形態で提供される半導体レーザでは、傾斜格子によるフィルタリングによって変調チャープが低減される場合、追加のデバイス製造の困難さおよびコストはない。さらに、標準デバイスを使用せずに従来のカプセル化方式で、高い単一モード収率を達成することができ、高電力動作を同時に実施することができる。半導体レーザは、光電力バジェットの要求が高いＰＯＮシステムに適用することができる。
任意選択的に、半導体レーザにおいて、レーザ領域の空洞長方向の長さは２００マイクロメートル（μｍ）であってもよく、第１の分離領域の空洞長方向の長さは２０μｍであってもよく、フィルタリング領域の空洞長方向の長さは１５０μｍであってもよい。
任意選択的に、半導体レーザにおいて、レーザ領域内の各積層の材料構造は、フィルタリング領域内の対応する積層の材料構造と同じである。
具体的には、上部導波路層１２および下部導波路層１７は、光信号の伝送導波路を形成するように構成されており、リン化インジウム（ＩｎＰ）材料から成る構成とすることができる。上部導波路層１２および下部導波路層１７のそれぞれの予め設定された方向の厚さは、１．５μｍ～２μｍの任意の厚さであってもよい。リン化インジウムのドーピング濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３以上であってもよい。レーザ領域における上部導波路層１２の材料構造は、フィルタリング領域における上部導波路層１２の材料構造と同じであり、両方ともリン化インジウム材料で形成されてもよい。リン化インジウム材料のドーピング濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３以上の任意の濃度値であってもよい。レーザ領域における下部導波路層１７の材料構造は、フィルタリング領域における下部導波路層１７の材料構造と同じであり、両方ともリン化インジウム材料で形成されてもよい。リン化インジウム材料のドーピング濃度は、１Ｅ１８ｃｍ－３以上の任意の濃度値であってもよい。
なお、レーザ領域における上部導波路層１２の厚さは、フィルタリング領域における上部導波路層１２の厚さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。レーザ領域における下部導波路層１７の厚さは、フィルタリング領域における上部導波路層１７の厚さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
レーザ領域における上部導波路層１２の厚さは、レーザ領域における下部導波路層１７の厚さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。フィルタリング領域における上部導波路層１２の厚さは、フィルタリング領域における下部導波路層１７の厚さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
レーザ領域における格子層１３の材料構造は、フィルタリング領域における格子層１３の材料構造と同じであり、すなわち、ブラッグ格子の材料構造は、傾斜格子の材料構造と同じである。例えば、ブラッグ格子および傾斜格子の材料構造は、リン化インジウムとインジウムガリウムヒ素リン化物（ＩｎＧａＡｓＰ）との交互材料であってもよい。
上部閉じ込め層１４および下部閉じ込め層１６は、予め設定された方向および予め設定された方向の反対方向にキャリアおよび光子を制限するように構成され、意図せずにドープされる屈折率分布型（ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ、ＧＲＩＮ）インジウム・ガリウム・アルミニウムヒ素（ＩｎＧａＡｌＡｓ）などの四級材料からなる屈折率分布型別個の閉じ込めヘテロ構造（ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ ｓｅｐａｒａｔｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、ＧＲＩＮ－ＳＣＨ）であってもよい。予め設定された方向における上部閉じ込め層１４および下部閉じ込め層１６のそれぞれの厚さは、５０ナノメートル（ｎｍ）～１００ｎｍの任意の厚さであってもよい。レーザ領域内の上部閉じ込め層１４の材料構造は、フィルタリング領域内の上部閉じ込め層１４の材料構造と同じであってもよく、両方とも、意図せずにドープされたインジウム・ガリウム・アルミニウムヒ素などの四級材料からなる屈折率分布型分離閉じ込めヘテロ構造であってもよい。
中央層１５は、電気エネルギーを光子に変換するように構成され、中央層１５は、意図せずにドープされたインジウム・ガリウム・アルミニウムヒ素などの四級材料で作られる。予め設定された方向における中央層１５の厚さは、１００ｎｍ～２００ｎｍの任意の厚さであってもよい。任意選択的に、中央層１５は、多重量子井戸層、量子細線層、量子ドット層、または半導体材料で作られたコア層であってもよい。レーザ領域の中央層１５の材料構造は、フィルタリング領域の中央層１５の材料構造と同じであってもよく、両方とも、意図せずにドープされたインジウム・ガリウム・アルミニウムヒ素などの四元系材料で作製されてもよい。
本実施形態の半導体レーザでは、半導体レーザの製造プロセスの難易度を低減するために、レーザ領域における積層された各層の材料構造は、フィルタリング領域における積層された各層の材料構造と同じである。また、上部閉じ込め層１４および下部閉じ込め層１６として、意図せずにドーピングされたＧＲＩＮインジウム・ガリウム・アルミニウムヒ素（ＩｎＧａＡｌＡｓ）等の四元系材料からなるＧＲＩＮ－ＳＣＨが用いられる。これにより、半導体レーザの損失を効果的に低減することができる。
任意選択的に、半導体レーザにおいて、基板１８は、ＩｎＰ（リン化インジウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）のいずれかの材料で形成されてもよい。
任意選択的に、前述の半導体レーザのいずれか１つに基づいて、本出願の一実施形態は、半導体レーザをさらに提供することができる。図３は、本出願の一実施形態による、空洞長方向における半導体レーザの断面概略図２である。図３は、活性フィルタリング領域を有する半導体レーザの一例を示す図である。図３に示すように、第１の電極層１１と上部導波路層１２との間に接触層１９がさらに形成されている。第１の分離領域の溝は、第１の電極層１１および接触層１９を全面エッチングし、上部導波路層１２を部分的または全面的にエッチングすることにより形成される。レーザ領域とフィルタリング領域との間の分離抵抗は１０００オーム以上である。
接触層１９は、レーザ領域と金属との間に抵抗接点を形成するように構成され、通常、高濃度にドープされたＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓからなる。Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓのドーピング濃度は、１Ｅ１９ｃｍ－３以上であってもよい。接触層１９の垂直方向の厚さは、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であればよい。
分離領域は、電気分離領域とも呼ばれ、レーザ領域とフィルタリング領域との間で電気信号を分離するように構成される。第１の電極層１１および接触層１９を完全にエッチングするとは、予め設定された方向とは逆方向に第１の電極層１１および接触層１９を完全にエッチングすることを意味する。
場合により、いくつかの例では、分離領域内の溝は、注入された予め設定された電気イオンをさらに含み、分離抵抗の抵抗値を増加させる。
例えば、第１の電極層１１および接触層１９を完全にエッチングし、上部導波路層１２を部分的にエッチングすることによって溝を形成した後、レーザ領域とフィルタリング領域との間の分離抵抗が１０００オーム以上になり得ない場合、分離抵抗の抵抗値を増加させるために、予め設定された電気イオンを分離領域内の溝に注入することができる。
任意選択的に、図３に示す半導体レーザでは、層本体において、フィルタリング領域に対応する部分は、受信した第２の電気励起信号に基づいて光信号を増幅およびフィルタリングするために、予め設定された方向に上部導波路層上に順次形成された接触層２１および第２の電極層２０をさらに含む。
第１の電極層１１は、Ｐ型電極層であってもよく、チタン合金、白金合金または金属からなっていてもよい。第１の電極層１１の予め設定された方向における厚みは、５００ｎｍ以上２μｍ以下であればよい。
第２の電極層２０は、Ｎ型電極層であってもよく、金－ゲルマニウム－ニッケル合金または金属からなっていてもよい。第２の電極層２０の予め設定された方向における厚みは、２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。
図２および図３に示す半導体レーザでは、フィルタリング領域は、第２の電気励起信号を受信することができる第２の電極層を含むことに留意されたい。この場合、フィルタリング領域は活性領域であってもよい。
任意選択的に、活性フィルタリング領域を有する半導体レーザにおいて、レーザ領域の活性層は、フィルタリング領域のコア層とは異なり、フィルタリング領域のコア層のフォトルミネッセンス波長は、レーザ領域の活性層のフォトルミネッセンス波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い。
本実施形態で提供される半導体レーザでは、フィルタリング領域のキャリア密度が透明キャリア密度よりも大きくなるように、フィルタリング領域内の接触層に光電流が注入されてもよい。光電流は、光出力利得を形成するために、フィルタリング領域内の接触層に連続的に注入される。これにより、フィルタリングを行いつつ、半導体レーザの光出力効率が向上する。
任意選択的に、前述の半導体レーザのいずれか１つに基づいて、本出願の一実施形態は、半導体レーザをさらに提供することができる。図４は、本出願の一実施形態による、空洞長方向における半導体レーザの断面概略図３である。図４は、受動フィルタリング領域を有する半導体レーザの一例を示す図である。図４に示すように、半導体レーザでは、層本体において、フィルタリング領域に対応する部分は、光信号をフィルタリングするために、予め設定された方向において上部導波路層上に形成された接触層２１をさらに含むが、図３の第２の電極層２０を含まない。
接触層２１は、フィルタリング領域と金属との間に抵抗接点を形成するように構成され、通常、高濃度ドープＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓからなる。Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓのドーピング濃度は、１Ｅ１９ｃｍ－３以上であってもよい。接触層２１の垂直方向の厚さは、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であればよい。
図４に示す半導体レーザでは、レーザ領域内の上部導波路層１２とフィルタリング領域内の上部導波路層１２とは、予め設定された方向において厚さが異なっていてもよく、レーザ領域内の上部閉じ込め層１４とフィルタリング領域内の上部閉じ込め層１４とは、予め設定された方向において厚さが異なっていてもよく、レーザ領域内の中央層１５とフィルタリング領域内の中央層１５とは、予め設定された方向において厚さが異なっていてもよく、レーザ領域内の下部閉じ込め層１６とフィルタリング領域内の下部閉じ込め層１６とは、予め設定された方向において厚さが異なっていてもよく、レーザ領域内の下部導波路層１７とフィルタリング領域内の下部導波路層１７とは、予め設定された方向において厚さが異なっていてもよい。
受動フィルタリング領域を有する半導体レーザでは、フィルタリング領域内の中央層１５のバンドギャップ波長は、レーザ領域内の中央層１５のバンドギャップ波長よりも少なくとも１５０ｎｍ小さく、フィルタリング領域内の上部導波路層１２および下部導波路層１７による光の吸収を低減する。これにより、半導体レーザの光出力効率が確保される。
任意選択的に、図３または図４に示す半導体レーザでは、レーザ領域側の端面は、高反射（Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、ＨＲ）膜でさらにメッキされる。図３または図４に示す半導体レーザでは、フィルタリング領域側の端面に反射防止（Ａｎｔｉ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、ＡＲ）膜がメッキされている。レーザ領域側端面は、レーザ領域に近い空洞長方向の端面であり、フィルタリング領域側端面は、フィルタリング領域に近い空洞長方向の端面であってもよい。
フィルタリング領域側端面は、半導体レーザによって出力される光信号を出力するために、半導体レーザの出力端として使用されてもよい。
本実施形態では、半導体レーザにおいて、レーザ領域側の端面にさらにＨＲ膜がメッキされ、フィルタリング領域側の端面にさらにＡＲ膜がメッキされている。これにより、半導体レーザの光出力効率を効果的に向上させることができる。
任意選択的に、半導体レーザにおいて、レーザ領域のレーザ発振波長の中央値は、フィルタリング領域のフィルタリング波長の中央値に対応する周波数を５０ＧＨｚ増減させた範囲内にある。
任意選択的に、半導体レーザでは、格子層１３内のブラッグ格子は、位相シフト格子である。位相シフト格子は、λ／４の波長を有する位相シフト格子であり、λはレーザ領域のレーザ発振波長である。
波長λ／４の位相シフト格子の位相シフト領域は、半導体レーザにおいて、レーザ領域から空洞長方向に１／３離れた位置に位置してもよい。
本実施形態では、ブラッグ格子として波長λ／４の位相シフト格子を用いることにより、半導体レーザの単一モード収率を実現することができ、半導体レーザが出力する光信号の波長制御を簡素化することができる。
任意選択的に、ブラッグ格子の空洞長方向の長さは、１００マイクロメートル～４００マイクロメートルの任意の長さである。例えば、ブラッグ格子の空洞長方向の長さは、２２０μｍであってもよい。
本実施形態では、半導体レーザにおけるブラッグ格子の空洞長方向の長さとして、１００マイクロメートル以上４００マイクロメートル以下の任意の長さが用いられているので、半導体レーザの変調率を１０Ｇｂｐｓ以上とすることができる。
任意選択的に、ブラッグ格子は、均一屈折率結合格子、利得結合格子、および複合結合格子のうちのいずれか１つである。利得結合格子は、周期的に変化する利得または損失媒体を含む格子である。複合結合格子は、屈折率結合格子と利得結合格子とを含む格子である。
レーザ領域は、半導体レーザにおける利得・モード選択領域であってもよい。レーザ領域内の格子層１３に含まれるブラッグ格子は、単一の縦モード光信号を選択して、単一の縦モード信号、すなわち単一波長信号のレーザ発振を実施するように構成されてもよい。
任意選択的に、半導体レーザでは、傾斜格子は、予め設定された傾斜角を有する均一な格子であってもよい。
傾斜格子は、導波路方向に垂直な方向に対して、または導波路方向に対して傾斜しており、傾斜格子の予め設定された傾斜角は、導波路方向に対して垂直な方向の傾斜格子の傾斜角、または導波路方向の反対方向の傾斜格子の傾斜角であってもよい。導波路方向は、上部導波路層１２または下部導波路層１７の光導波路伝送方向であってもよい。導波路方向は、空洞長方向と平行であってもよいし、平行でなくてもよい。
任意選択的に、傾斜格子の予め設定された傾斜角は、２°～１０°の任意の角度であってもよい。
この実施形態では、レーザ領域に対する傾斜格子の反射光の影響を低減するために、傾斜格子の傾斜角として２°～１０°の任意の角度が選択される。
任意選択的に、格子層１３内のブラッグ格子、すなわち、レーザ領域内の格子層１３に含まれる格子は、次式（１）を満たすことができる。
Ｎｅｆｆ１Λ１＝λ１ 式（１）ここで、
Ｎｅｆｆ１はレーザ領域の実効的な導波路屈折率であり、Λ１はブラッグ格子の単周期の格子長であり、λ１はブラッグ格子のブラッグ波長である。
レーザ領域の実効的な導波路屈折率は、レーザ領域における上部導波路層１２および下部導波路層１７の実効的な屈折率であってもよい。
任意選択的に、格子層１３内の傾斜格子、すなわち、フィルタリング領域内の格子層１３に含まれる格子は、次式（２）を満たすことができる。
２Ｎｅｆｆ２Λ２＝λ２ 式（２）ここで、
Ｎｅｆｆ２は、フィルタリング領域の実効的な導波路屈折率であり、Λ２は、単一周期における傾斜格子の格子長であり、λ２は、傾斜格子のフィルタリング波長である。
フィルタリング領域の実効的な導波路屈折率は、フィルタリング領域における上部導波路層１２および下部導波路層１７の実効的な屈折率であってもよい。
任意選択的に、ブラッグ格子がλ／４の波長を有する位相シフト格子である場合、λはレーザ領域のレーザ発振波長であり、λ２はλ１に等しい。
半導体レーザの消光比が比較的小さい場合、λ１は信号０の波長であってもよい。電気励起信号の電流が異なるために特定の値の間にずれがある可能性があり、すなわち、λ１と信号０の波長との差は、予め設定された範囲内にあり得る。
半導体レーザが動作状態にあるとき、レーザ領域およびフィルタリング領域の動作電流は、λ２とλ１との間のアライメントを実施するために半導体レーザのフロントエンド光パワーに対するバックエンド光パワーの比を最大にするように調整され、それによって波長ロックを実施することができる。
任意選択的に、空洞長方向における傾斜格子の長さは、１５０ナノメートルである。
任意選択的に、レーザ領域のレーザ発振波長の中央値は、フィルタリング領域のフィルタリング波長の中央値に対応する周波数を５０ＧＨｚ増加または減少させることによって得られる範囲内にある。
任意選択的に、レーザ領域はＤＦＢ領域またはＤＢＲ領域であってもよい。レーザ領域がＤＢＲ領域である場合、レーザ領域は２セグメントＤＢＲ領域であってもよく、２セグメントＤＢＲ領域は、空洞長方向において後方反射領域と利得領域とに順次分割される。あるいは、レーザ領域は、３セグメントＤＢＲ領域であってもよく、３セグメントＤＢＲ領域は、空洞長方向において後方反射領域、利得領域、および位相領域に順次分割される。あるいは、レーザ領域は、４セグメントＤＢＲ領域であってもよく、４セグメントＤＢＲ領域は、空洞長方向において、後方反射領域、利得領域、位相領域、前方反射領域に順次分割される。
どのＤＢＲ領域が使用されても、ＤＢＲ領域内の２つの隣接する領域の間に分離領域、例えば第２の分離領域が存在する。隣接する２つの領域の間の分離領域は、第１の電極層１１を完全にエッチングし、上部導波路層１２を予め設定された方向とは反対の方向に部分的または完全にエッチングすることによって形成されてもよい。隣接する領域間の分離抵抗は１０００オームより大きい。任意選択的に、第１の電極層１１と上部導波路層１２との間に接触層１９がさらに形成される。この場合、第１の電極層１１および接触層１９を完全にエッチングし、上部導波路層１２を予め設定された方向とは逆方向に部分的または完全にエッチングすることにより、２つの隣接する領域間の分離領域を形成してもよい。
レーザ領域において、後方反射領域および前方反射領域の格子層１３はブラッグ格子を含んでもよい。
レーザは、後方反射領域および前方反射領域の少なくとも一方を含む。具体的には、レーザ領域が２セグメントＤＢＲ領域または３セグメントＤＢＲ領域である場合、レーザは後方反射領域を含む必要がある。または、レーザ領域が４セグメントＤＢＲ領域である場合、レーザ領域は後方反射領域および前方反射領域を含む必要がある。
任意選択的に、位相領域および反射領域の活性層のフォトルミネッセンス波長は、利得領域の活性層のフォトルミネッセンス波長よりも少なくとも１００ｎｍ短い。反射領域は、前方反射領域または後方反射領域である。
以下では、レーザ領域が３セグメントＤＢＲ領域である例を用いて、前述の実施形態で提供される半導体レーザについて説明する。図５は、本出願の一実施形態による、空洞長方向における半導体レーザの断面概略図４である。図５は、レーザ領域が３セグメントＤＢＲ領域である半導体レーザの一例を示す図である。図５に示すように、半導体レーザは、基板１８および層本体を含む。層本体は、基板１８上に予め設定された方向に順次形成された下部導波路層１７、下部閉じ込め層１６、中央層１５、上部閉じ込め層１４、格子層１３、上部導波路層１２、および第１の電極層１１を含む。また、第１の電極層１１と上部導波路層１２との間には、接触層１９が形成されている。
半導体レーザは、空洞長方向において、レーザ領域と、第１の分離領域と、フィルタリング領域とに区分される。レーザ領域は、空洞長方向において、後方反射領域、利得領域、および位相領域に区分される。
第１の分離領域は、第１の電極層１１および接触層１９を完全にエッチングし、予め設定された方向とは反対の方向に上部導波路層１２を部分的にまたは完全にエッチングすることによって形成される溝を含んでもよい。第１の分離領域は、レーザ領域とフィルタリング領域との間の電気的分離を実施するように構成されてもよい。
レーザ領域では、後方反射領域および利得領域または利得領域および位相領域などの２つの隣接する領域の間に第２の分離領域がある。第２の分離領域は、第１の電極層１１および接触層１９を完全にエッチングし、かつ、予め設定された方向とは反対方向に上部導波路層１２を部分的にまたは完全にエッチングすることによって形成される溝を含んでもよい。第２の分離領域は、レーザ領域内の２つの隣接する領域間の電気的分離を実施するように構成されてもよい。
レーザ領域、分離領域、およびフィルタリング領域は、基板１８上に位置する。レーザ領域は、光信号を生成して送信するように構成される。フィルタリング領域は、フィルタ領域とも呼ばれ、光信号をフィルタリングするように構成される。
レーザ領域内の第１の電極層１１は、第１の電気励起信号を受信するように構成されている。レーザ領域内の上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、レーザ領域の活性層を形成し、第１の電気励起信号の作用下で光信号を生成および送信する。フィルタリング領域内の上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、フィルタリングされた光信号を伝送するために、フィルタリング領域のコア層を形成する。
レーザ領域の後方反射領域の上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、レーザ領域の後方反射領域のコア層５１を形成する。レーザ領域の位相領域における上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、レーザ領域の位相領域のコア層５１を形成する。レーザ領域の利得領域の上部閉じ込め層１４、中央層１５、および下部閉じ込め層１６は、レーザ領域の利得領域の活性層５２を形成する。
後方反射領域および位相領域のコア層５１の、フォトルミネッセンス波長とも呼ばれるバンドギャップ波長は、利得領域の活性層５２のバンドギャップ波長よりも少なくとも１００ｎｍ短くてもよい。
レーザ領域の後方反射領域の格子層１３は、ブラッグ格子を含む。レーザ領域内の後方反射領域内のブラッグ格子は、図５に示す格子１を形成することができる。フィルタリング領域内の格子層１３は、傾斜格子、例えば図５に示す格子２を含む。ブラッグ格子は、単一の縦モードを選択するように構成され、傾斜格子は、光学フィルタリングを実行するように構成される。
図５に示すブラッグ格子および傾斜格子の説明については、前述の説明を参照されたい。詳細は本明細書では繰り返し説明されない。
この半導体レーザでは、レーザ領域側の端面にさらにＨＲ膜がメッキされ、フィルタリング領域側の端面にさらにＡＲ膜がメッキされているので、半導体レーザの光出力効率を効果的に向上させることができる。
本実施形態で提供される半導体レーザでは、レーザ領域の格子層に含まれるブラッグ格子を用いて単一の縦モードを選択することができ、フィルタリング領域の格子層に含まれる傾斜格子を用いて光学フィルタリングを行うことができる。このようにして、半導体レーザの変調チャープが低減され、消光比が増大され、光パルスの分散が低減され、光信号の伝送距離が増大され、したがって、光ファイバ伝送距離の要件が比較的低い分散ペナルティで満たされる。
また、本実施形態の半導体レーザでは、傾斜格子によるフィルタリングによって変調チャープを低減する際に、追加のデバイス製造の困難さやコストが発生しない。さらに、高い単一モード収率を達成することができ、標準デバイスを使用せずに従来のカプセル化方式で高電力動作を実施することができる。半導体レーザは、光電力バジェットの要求が高いＰＯＮシステムに適用することができる。
任意選択的に、本出願の一実施形態は、光伝送部品をさらに提供することができる。図６は、本出願の一実施形態による光伝送部品の概略構成図である。図６に示すように、光伝送部品６０は、半導体レーザ６１を含むことができる。半導体レーザ６１は、図２から図５のいずれか１つに示す半導体レーザであってもよい。
伝送部品は、図２から図５のいずれか１つに示す半導体レーザを含み、したがって、レーザ領域内の格子層に含まれるブラッグ格子を使用することによって単一の縦モードを選択することができ、フィルタリング領域内の格子層に含まれる傾斜格子を使用することによって光学フィルタリングを実行することができる。このようにして、伝送部品の変調チャープが低減され、消光比が増大され、光パルスの分散が低減され、光信号の伝送距離が増大され、したがって、光ファイバ伝送距離の要件が比較的低い分散ペナルティで満たされる。
任意選択的に、本出願の一実施形態はＯＬＴをさらに提供してもよい。図７は、本出願の一実施形態によるＯＬＴの概略構造図である。図７に示すように、ＯＬＴ ７０は光伝送部品７１を含むことができる。光伝送部品７１は、半導体レーザ７１１を含む。半導体レーザ７１１は、図２から図５のいずれか１つに示す半導体レーザであってもよい。
ＯＬＴ内の光伝送部品は、図２から図５のいずれか１つに示す半導体レーザを含むことができ、したがって、レーザ領域内の格子層に含まれるブラッグ格子を使用することによって単一の縦モードを選択することができ、フィルタリング領域内の格子層に含まれる傾斜格子を使用することによって光学フィルタリングを実行することができる。このようにして、ＯＬＴの変調チャープが低減され、消光比が増大され、光パルスの分散が低減され、光信号の伝送距離が増大され、したがって、光ファイバ伝送距離の要件が比較的低い分散ペナルティで満たされる。
任意選択的に、本出願の一実施形態はＯＮＵをさらに提供してもよい。図８は本出願の一実施形態によるＯＮＵの概略構造図である。図８に示すように、ＯＮＵ ８０は、光伝送部品８１を含み得る。光伝送部品は、半導体レーザ８１１を含む。半導体レーザ８１１は、図２から図５のいずれか１つに示す半導体レーザであってもよい。
ＯＮＵ内の光伝送部品は、図２から図５のいずれか１つに示す半導体レーザを含むことができ、したがって、レーザ領域内の格子層に含まれるブラッグ格子を使用することによって単一の縦モードを選択することができ、フィルタリング領域内の格子層に含まれる傾斜格子を使用することによって光学フィルタリングを実行することができる。このようにして、ＯＮＵの変調チャープが低減され、消光比が増大され、光パルスの分散が低減され、光信号の伝送距離が増大され、したがって、比較的低い分散ペナルティで光ファイバ伝送距離の要件が満たされる。
上記の説明は、単に本発明の具体的な実施に過ぎず、本発明の保護範囲を限定することを意図するものではない。本発明において開示された技術的範囲内にあり、当業者によって容易に想到される、あらゆる変形や置き換えは、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に属する。
１１ 第１の電極層
１２ 上部導波路層
１３ 格子層
１４ 上部閉じ込め層
１５ 中央層
１６ 下部閉じ込め層
１７ 下部導波路層
１８ 基板
１９、２１ 接触層
２０ 第２の電極層
５１ コア層
５２ 活性層
６０、７１、８１ 光伝送部品
６１、７１１、８１１ 半導体レーザ
７０ ＯＬＴ
８０ ＯＮＵ

Claims (19)

  1. 基板と層本体とを含む半導体レーザであって、前記層本体は、前記基板上に予め設定された方向に順次形成された下部導波路層、下部閉じ込め層、中央層、上部閉じ込め層、格子層、上部導波路層、および第１の電極層を含み、前記予め設定された方向は、前記基板に近い端から前記基板から離れた端までの方向であり、前記層本体は、空洞長方向において、レーザ領域、第１の分離領域、およびフィルタリング領域に分割されており、前記第１の分離領域は、前記レーザ領域と前記フィルタリング領域との間に配置されており、前記第１の分離領域は、前記第１の電極層をエッチングすることによって形成された溝を含み、
    前記レーザ領域の前記第１の電極層は、第１の電気励起信号を受信するように構成され、前記レーザ領域の前記上部閉じ込め層、前記中央層、および前記下部閉じ込め層は、前記第１の電気励起信号の作用下で光信号を生成および送信するために、前記レーザ領域の活性層を形成し、前記フィルタリング領域の前記上部閉じ込め層、前記中央層、および前記下部閉じ込め層は、フィルタリングされた光信号を送信するために、前記フィルタリング領域のコア層を形成し、
    前記レーザ領域の前記格子層はブラッグ格子を含み、前記ブラッグ格子は、単一の縦モードを選択するように構成されており、前記フィルタリング領域の前記格子層は傾斜格子を含み、前記傾斜格子は光学フィルタリングを実行するように構成されており、
    前記傾斜格子は、予め設定された傾斜角を有する均一格子であり、前記傾斜格子は、導波路方向に垂直な方向に対して、または導波路方向に対して傾斜しており、
    前記予め設定された傾斜角は、２°以上１０°以下のいずれかの角度である、半導体レーザ。
  2. 前記レーザ領域の各積層の材料構造は、前記フィルタリング領域の対応する積層の材料構造と同じである、請求項１に記載の半導体レーザ。
  3. 前記ブラッグ格子は、波長λ／４の位相シフト格子であり、λは前記レーザ領域のレーザ発振波長である、請求項１に記載の半導体レーザ。
  4. 前記空洞長方向における前記ブラッグ格子の長さは、１００マイクロメートル以上４００マイクロメートル以下の任意の長さである、請求項２に記載の半導体レーザ。
  5. 前記ブラッグ格子は、均一屈折率結合格子、利得結合格子、または複合結合格子のいずれか１つであり、
    前記利得結合格子は、周期的に変化する利得または損失媒体を含む格子であり、前記複合結合格子は、前記均一屈折率結合格子と前記利得結合格子とを含む格子である、請求項１に記載の半導体レーザ。
  6. 前記ブラッグ格子は、次式（１）
    ２Ｎｅｆｆ１Λ１＝λ１ 式（１）を満たし、
    Ｎｅｆｆ１は、前記レーザ領域の実効的な導波路屈折率であり、Λ１は、単一周期における前記ブラッグ格子の格子長であり、λ１は、前記ブラッグ格子のブラッグ波長である、請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  7. 前記傾斜格子は、次式（２）
    ２Ｎｅｆｆ２Λ２＝λ２ 式（２）を満たし、
    Ｎｅｆｆ２は、前記フィルタリング領域の実効的な導波路屈折率であり、Λ２は、単一周期における前記傾斜格子の格子長であり、λ２は、前記傾斜格子のフィルタリング波長である、請求項６に記載の半導体レーザ。
  8. 前記空洞長方向における前記傾斜格子の長さは、１５０マイクロメートルである、請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  9. 前記半導体レーザは、レーザ領域側の端面に高反射のＨＲ膜がメッキされており、前記半導体レーザは、フィルタリング領域側の端面に反射防止ＡＲ膜がメッキされている、請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  10. 前記レーザ領域のレーザ発振波長の中央値は、前記フィルタリング領域のフィルタリング波長の中央値に対応する周波数を５０ＧＨｚ増減させた範囲内にある、請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  11. 前記第１の電極層と前記上部導波路層との間に接触層がさらに形成されており、前記溝は、前記第１の電極層および前記接触層を完全にエッチングし、前記上部導波路層を部分的または完全にエッチングすることによって形成され、前記レーザ領域と前記フィルタリング領域との間の分離抵抗は１０００オームより大きい、請求項１から１０のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  12. 前記レーザ領域の前記活性層は、前記フィルタリング領域の前記コア層と異なり、前記フィルタリング領域の前記コア層のフォトルミネッセンス波長は、前記レーザ領域の前記活性層のフォトルミネッセンス波長よりも少なくとも１００ナノメートル短い、請求項１から１１のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  13. 前記層本体において、前記フィルタリング領域に対応する部分は、受信した第２の電気励起信号に基づいて光信号を増幅およびフィルタリングするために、前記上部導波路層上に前記予め設定された方向に順次形成された接触層および第２の電極層をさらに含む、または
    前記層本体において、前記フィルタリング領域に対応する部分は、光信号をフィルタリングするために、前記上部導波路層上に前記予め設定された方向に形成されるが、第２の電極層を含まない接触層をさらに含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  14. 前記中央層は、半導体材料からなるコア層、多重量子井戸層、量子ライン層、または量子ドット層である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  15. 前記レーザ領域は、前記空洞長方向において、後方反射領域、利得領域、位相領域、前方反射領域に順次分割されており、２つの隣接する領域の間に第２の分離領域が存在し、前記第２の分離領域は、前記第１の電極層を完全にエッチングし、前記上部導波路層を部分的または完全にエッチングすることによって形成され、前記隣接する領域の分離抵抗は１０００オームより大きく、
    前記レーザ領域において、前記後方反射領域および前記前方反射領域の前記格子層は、前記ブラッグ格子を含み、前記レーザ領域は、前記後方反射領域および前記前方反射領域の少なくとも一方を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
  16. 前記位相領域および反射領域の前記活性層のフォトルミネッセンス波長は、前記利得領域の活性層のフォトルミネッセンス波長よりも少なくとも１００ナノメートル短く、前記反射領域は、前記前方反射領域または前記後方反射領域である、請求項１５に記載の半導体レーザ。
  17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の半導体レーザを備えた光伝送部品。
  18. 光伝送部品を備える光回線端末ＯＬＴであって、前記光伝送部品は、請求項１から１６のいずれか一項に記載の半導体レーザを備える、光回線端末ＯＬＴ。
  19. 光伝送部品を備える光ネットワークユニットＯＮＵであって、前記光伝送部品は、請求項１から１６のいずれか一項に記載の半導体レーザを備える、光ネットワークユニットＯＮＵ。
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