JP7458885B2 - Semiconductor Optical Amplifier Integrated Laser - Google Patents

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    • H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling

Description

本発明は、半導体光増幅器集積レーザに関する。 The present invention relates to semiconductor optical amplifier integrated lasers.

半導体光増幅器集積レーザは、半導体レーザと半導体光増幅器が一体形成された半導体デバイスである。半導体光増幅器集積レーザは、小型、低電力、１．３μｍと１．５５μｍ波長帯のいずれでも動作可能で、波長変換等の非線形動作が可能であることから近年注目されている。 A semiconductor optical amplifier integrated laser is a semiconductor device in which a semiconductor laser and a semiconductor optical amplifier are integrally formed. Semiconductor optical amplifier integrated lasers have attracted attention in recent years because they are small, have low power, can operate in both 1.3 μm and 1.55 μm wavelength bands, and are capable of nonlinear operations such as wavelength conversion.

特許文献１は、ノイズをより低減した光送信モジュールとして、第１電極が設けられた第１半導体層と、前記第１半導体層の上に、ストライプ状に形成された活性層と、前記活性層の上にストライプ状に形成され、第２電極が設けられ、前記活性層の延伸方向に沿って設けられた回折格子を含む第２半導体層と、を有し、前記活性層は、一方の端面から第１のストライプ幅で延伸する第１部分と、前記一方の端面の反対側から前記第１のストライプ幅よりも小さい第２のストライプ幅で延伸する第２部分と、ストライプ幅が変化して前記第１部分と前記第２部分を接続する接続部分と、を含み、前記回折格子は、平面視において、前記第１部分と重畳し、前記第２部分と重畳しない光送信モジュールを開示している。 Patent Document 1 discloses an optical transmission module with further reduced noise, which includes a first semiconductor layer provided with a first electrode, an active layer formed in a stripe shape on the first semiconductor layer, and the active layer. a second semiconductor layer formed in a stripe shape thereon, provided with a second electrode, and including a diffraction grating provided along the extending direction of the active layer, the active layer having one end face. The stripe width varies, with a first portion extending from the opposite end surface to a first stripe width, and a second portion extending from the opposite side of the one end surface to a second stripe width smaller than the first stripe width. A connection part connecting the first part and the second part, and the diffraction grating overlaps with the first part and does not overlap with the second part in plan view. There is.

特開２０１７－１５７５８３号公報JP 2017-157583 Publication

半導体レーザ又は変調器集積半導体レーザに集積する半導体光増幅器が注目されるにつれて、半導体光増幅器の特性改善が求められてきている。具体的には半導体光増幅器のへの注入電流に対する光出力増加量（光増幅器の入出力差）をより大きくすることが求められている。 As semiconductor optical amplifiers integrated into semiconductor lasers or modulator-integrated semiconductor lasers have attracted attention, improvements in the characteristics of semiconductor optical amplifiers have been sought. Specifically, it is required to increase the amount of increase in optical output (difference between input and output of the optical amplifier) with respect to the current injected into the semiconductor optical amplifier.

半導体レーザのレーザ光を効率よく増幅するためには、半導体光増幅器の利得帯域（利得スペクトルの波長範囲）と半導体レーザの利得帯域は近しいほうが好ましい。またウェハプロセスの簡便性、ウェハプロセスコストを考慮すると、半導体光増幅器と半導体レーザは、同一の活性層を有することが望ましい In order to efficiently amplify the laser light of the semiconductor laser, it is preferable that the gain band of the semiconductor optical amplifier (the wavelength range of the gain spectrum) and the gain band of the semiconductor laser be close to each other. Also, considering the simplicity of the wafer process and the cost of the wafer process, it is desirable that the semiconductor optical amplifier and the semiconductor laser have the same active layer.

単一波長出力が得ることができる分布帰還型レーザーダイオード（DFB-LD：Distributed Feed-Back Laser Diode)に半導体光増幅器を集積する場合には、DFB-LD部のみに回折格子が作成され、半導体光増幅器部には回折格子は作成されない。半導体光増幅器部に回折格子が形成されることで、半導体光増幅器部からのDFB-LD部への戻り光が発生し、DFB-LDの発振を不安定にしてしまうからである。 When integrating a semiconductor optical amplifier into a distributed feedback laser diode (DFB-LD) that can obtain a single wavelength output, a diffraction grating is created only in the DFB-LD section, and the semiconductor No diffraction grating is created in the optical amplifier section. This is because the formation of the diffraction grating in the semiconductor optical amplifier section causes return light from the semiconductor optical amplifier section to the DFB-LD section, making the oscillation of the DFB-LD unstable.

作製上の構造制御性の良い回折格子構造として、フローティング型構造が知られている。フローティング型回折格子構造は、例えばｐ型のクラッド層中にクラッド層とは異なる材料で回折格子が形成されたものである。回折格子を構成する層は多層成長中での膜厚制御が可能であるため、回折格子層の厚さの制御性が高く、DFB-LD部の回折格子構造に広く適用されている。 A floating structure is known as a diffraction grating structure that allows for good structural control during fabrication. In the floating diffraction grating structure, for example, a diffraction grating is formed in a p-type cladding layer using a material different from that of the cladding layer. Since the thickness of the layers constituting the diffraction grating can be controlled during multilayer growth, the thickness of the diffraction grating layer is highly controllable and is widely applied to the diffraction grating structure of the DFB-LD section.

例えばDFB-LD部と半導体光増幅器部の活性層部分を共通とするために、一回の多層成長で同時に作成する方法がある。この時、多層成長された半導体層の信頼性の観点から、一度の多層成長でのちに回折格子を形成する回折格子層までを成長するほうが好ましい。回折格子層はDFB-LB部のみに所望の発振波長に対応する周期となるようエッチングされ、回折格子構造が形成される。一方、半導体光増幅器部では回折格子層はすべてエッチングにより除去されるなどされる。 For example, in order to make the active layer part of the DFB-LD part and the semiconductor optical amplifier part common, there is a method of forming them simultaneously by one multilayer growth. At this time, from the viewpoint of reliability of the multi-layer grown semiconductor layer, it is preferable to grow up to the diffraction grating layer that will later form the diffraction grating in one multi-layer growth. The diffraction grating layer is etched only in the DFB-LB portion to have a period corresponding to a desired oscillation wavelength, thereby forming a diffraction grating structure. On the other hand, in the semiconductor optical amplifier section, the entire diffraction grating layer is removed by etching.

しかしながら、上記フローティング型回折格子を持つDFB-LD部に半導体光増幅器を集積する構造では、以下の問題がある。 However, the structure in which a semiconductor optical amplifier is integrated in a DFB-LD section having a floating type diffraction grating has the following problems.

まず第１の問題としては、回折格子層の有無が、ドーピングプロファイルを異ならせてしまうことである。上側クラッド層内のフローティング型回折格子層は一般的にドーパントの拡散を抑制するため、ドーパントの拡散プロファイルはフローティング型回折格子層の有無の影響を受けることになる。ドーピングプロファイルはレーザ特性、利得特性（たとえば光出力強度、閾値電流など）に対して最も重要なパラメータの一つであり、ドーピングプロファイルが異なることは、DFB-LD部と半導体光増幅器部の両方に対して同時にドーピングプロファイルを最適化することが不可能であることを意味する。これは上側クラッド層がｐ型の場合により顕著な問題となる。 The first problem is that the presence or absence of a diffraction grating layer makes the doping profile different. Since the floating grating layer in the upper cladding layer generally suppresses dopant diffusion, the dopant diffusion profile will be affected by the presence or absence of the floating grating layer. The doping profile is one of the most important parameters for laser characteristics and gain characteristics (e.g. optical output intensity, threshold current, etc.), and different doping profiles affect both the DFB-LD section and the semiconductor optical amplifier section. This means that it is impossible to simultaneously optimize the doping profile. This becomes a more serious problem when the upper cladding layer is p-type.

第２の問題としては、回折格子層の有無が、同一電圧に対する活性層の電流密度を異ならせてしまうことである。半導体光増幅器集積レーザでは、DFB-LD部と半導体光増幅器部への電流注入は、単一の電極を介して行われる場合がある。単一電極でDFB-LD部と半導体光増幅器部を駆動する場合、フローティング型回折格子層は電流注入障壁となるため、回折格子層の有無により同一電圧に対して活性層の電流密度が異なってしまう。電流密度は半導体光増幅器集積レーザ信頼性を決める非常に重要なパラメータであり、電流密度の不均一は信頼性に対して悪影響がある。 The second problem is that the presence or absence of the diffraction grating layer causes the current density of the active layer to differ for the same voltage. In a semiconductor optical amplifier integrated laser, current injection into the DFB-LD section and the semiconductor optical amplifier section may be performed through a single electrode. When driving the DFB-LD section and the semiconductor optical amplifier section with a single electrode, the floating diffraction grating layer acts as a current injection barrier, so the current density in the active layer will differ for the same voltage depending on the presence or absence of the diffraction grating layer. Put it away. Current density is a very important parameter that determines the reliability of semiconductor optical amplifier integrated lasers, and non-uniformity of current density has a negative effect on reliability.

（１） 本願の第１態様による半導体光増幅器集積レーザは、利得帯域に含まれる波長のレーザ光を発振させる半導体レーザ発振器部と、該半導体レーザ発振器部から出力されるレーザ光を増幅させる半導体光増幅器部、を備える。当該半導体光増幅器集積レーザでは、前記半導体レーザ発振器部と前記半導体光増幅器部は、一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造を有し、前記一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造は、活性層、前記活性層から離間して設けられるクラッド層、及び前記クラッド層中に形成された一の共通の機能層を有し、前記一の共通の機能層は、前記半導体レーザ発振器部内において、前記利得帯域内の波長を有する光を反射させる第１部分を有し、前記半導体光増幅器部内において、前記利得帯域内の波長を有する光を透過させる第２部分を有する、ことを特徴とする。 (1) The semiconductor optical amplifier integrated laser according to the first aspect of the present application includes a semiconductor laser oscillator section that oscillates laser light with a wavelength included in a gain band, and a semiconductor laser oscillator section that amplifies the laser light output from the semiconductor laser oscillator section. An amplifier section is provided. In the semiconductor optical amplifier integrated laser, the semiconductor laser oscillator section and the semiconductor optical amplifier section have one common pin structure, and the one common pin structure has an active layer. , a cladding layer provided spaced apart from the active layer, and a common functional layer formed in the cladding layer, wherein the common functional layer controls the gain in the semiconductor laser oscillator section. It is characterized by having a first portion that reflects light having a wavelength within the gain band, and a second portion that transmits light having a wavelength within the gain band within the semiconductor optical amplifier section.

（２） （１）に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記一の共通の機能層は、層が形成される領域と、層が形成されない領域を含み、前記一の共通の機能層の平面視において、前記第１部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合と、前記第２部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合との差は１０％以内である、ことを特徴とする。 (2) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to (1), the one common functional layer includes a region where a layer is formed and a region where no layer is formed, and the plane of the one common functional layer In visual terms, the ratio of the area of the region where the layer is formed and the area of the region where the layer is not formed in the first part, and the area of the region where the layer is formed and the area of the region where the layer is not formed in the second part. It is characterized in that the difference between the ratio and the ratio is within 10%.

（３） （１）又は（２）に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記第１部分は、前記利得帯域内の波長を有する光を反射させる第１回折格子構造を有し、前記第２部分は、前記利得帯域内の波長を有する光を透過させる第２回折格子構造を有する、ことを特徴とする。 (3) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to (1) or (2), the first part has a first diffraction grating structure that reflects light having a wavelength within the gain band, and the second part has a first diffraction grating structure that reflects light having a wavelength within the gain band. The portion is characterized in that it has a second grating structure that transmits light having a wavelength within the gain band.

（４） （３）に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記第２回折格子構造の周期は、前記第１回折格子構造の周期の１．１倍以上又は０．９倍以下である、ことを特徴とする。 (4) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to (3), the period of the second diffraction grating structure is 1.1 times or more or 0.9 times or less the period of the first diffraction grating structure. It is characterized by

（５） （１）乃至（４）のいずれか一に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造はメサ構造で形成し、前記メサ構造の両側を埋め込む埋め込み半導体層をさらに備える、ことを特徴とする。 (5) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of (1) to (4), the one common pin structure is formed as a mesa structure, and the both sides of the mesa structure are embedded. It is characterized by further comprising a semiconductor layer.

（６） （１）乃至（５）のいずれか一に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記クラッド層は、前記機能層とは異なる組成を有する、ことを特徴とする。 (6) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of (1) to (5), the cladding layer has a composition different from that of the functional layer.

（７） （１）乃至（６）のいずれか一に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記半導体レーザ発振器部と前記半導体光増幅器部に電流を注入するための一の電極をさらに有する、ことを特徴とする。 (7) The semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of (1) to (6), further comprising one electrode for injecting current into the semiconductor laser oscillator section and the semiconductor optical amplifier section. It is characterized by

（８） （１）乃至（７）のいずれか一に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記半導体光増幅器部は、前記半導体レーザ発振器部と接する近端と、前記半導体レーザ発振器部から最も離れた遠端を有し、当該半導体光増幅器集積レーザの平面視において、前記遠端の幅は、前記近端の幅の1.2倍以上又は0.8倍以下である、ことを特徴とする。 (8) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of (1) to (7), the semiconductor optical amplifier section has a proximal end in contact with the semiconductor laser oscillator section and a farthest end from the semiconductor laser oscillator section. In a plan view of the semiconductor optical amplifier integrated laser, the width of the far end is 1.2 times or more or 0.8 times or less the width of the near end.

（９） （１）乃至（８）のいずれか一に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記半導体レーザ発振器部によって発振される前記レーザ光を変調させる変調器部をさらに備える、ことを特徴とする。 (9) The semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of (1) to (8), further comprising a modulator section that modulates the laser light oscillated by the semiconductor laser oscillator section. do.

（１０） （１）乃至（９）のいずれか一に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、前記クラッド層はｐ型である、ことを特徴とする。 (10) The semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of (1) to (9), characterized in that the cladding layer is p-type.

（１１） 本願の第２態様による半導体光増幅器集積レーザは、第１導電型を有する基板と、前記基板の第１面上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、前記クラッド層内に形成されて前記活性層から離間する一の共通の機能層と、前記基板の第１面とは反対の第２面上に設けられた第１導電型の電極と、前記クラッド層上に設けられた第２導電型の電極と、を備える。当該半導体光増幅器集積レーザは、第１領域と、該第１領域と光学的に接続する第２領域を有し、前記機能層は、前記第１領域内において、前記活性層の利得帯域内の特定の波長を有する光を反射させる第１部分と、前記第２領域内において、前記活性層の利得帯域内の特定の波長を有する光を透過させる第２部分を有する、ことを特徴とする。 (11) A semiconductor optical amplifier integrated laser according to a second aspect of the present application includes a substrate having a first conductivity type, an active layer formed on a first surface of the substrate, and a second active layer formed on the active layer. a cladding layer of a conductive type; a common functional layer formed within the cladding layer and spaced apart from the active layer; and a first conductive layer provided on a second surface of the substrate opposite to the first surface. and a second conductivity type electrode provided on the cladding layer. The semiconductor optical amplifier integrated laser has a first region and a second region optically connected to the first region, and the functional layer is arranged within the gain band of the active layer in the first region. The active layer is characterized in that it has a first portion that reflects light having a specific wavelength, and a second portion that transmits light that has a specific wavelength within the gain band of the active layer in the second region.

（１２） （１１）に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記一の共通の機能層は、層が形成される領域と、層が形成されない領域を含み、前記一の共通の機能層の平面視において、前記第１部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合と、前記第２部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合との差は１０％以内である、ことを特徴とする。 (12) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to (11), the one common functional layer includes a region where a layer is formed and a region where no layer is formed, and the plane of the one common functional layer In visual terms, the ratio of the area of the region where the layer is formed and the area of the region where the layer is not formed in the first part, and the area of the region where the layer is formed and the area of the region where the layer is not formed in the second part. It is characterized in that the difference between the ratio and the ratio is within 10%.

（１３） （１１）又は（１２）に記載の半導体光増幅器集積レーザにおいて、前記第１部分は、前記活性層の利得帯域内の特定の波長を有する光を反射させる第１回折格子構造を有し、前記第２部分は、前記活性層の利得帯域内の特定の波長を有する光を透過させる第２回折格子構造を有する、ことを特徴とする。 (13) In the semiconductor optical amplifier integrated laser according to (11) or (12), the first portion has a first diffraction grating structure that reflects light having a specific wavelength within the gain band of the active layer. The second portion is characterized in that it has a second diffraction grating structure that transmits light having a specific wavelength within the gain band of the active layer.

本発明により、半導体光増幅器と半導体レーザを集積した半導体光増幅器集積レーザにおいて、光学特性と信頼性に優れた素子を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an element with excellent optical characteristics and reliability in a semiconductor optical amplifier integrated laser that integrates a semiconductor optical amplifier and a semiconductor laser.

第１実施形態による半導体光増幅器集積レーザの平面図の例である。1 is an example of a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser according to a first embodiment; 図１の半導体光増幅器集積レーザのA-A’線に沿う概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier integrated laser of FIG. 1 taken along line A-A'. 図１の半導体光増幅器集積レーザのB-B’線に沿う概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier integrated laser of FIG. 1 taken along line B-B'. 図１の半導体光増幅器集積レーザのC-C’線に沿う概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor optical amplifier integrated laser of FIG. 1 taken along line C-C'. 変形例による半導体光増幅器集積レーザの平面図の例である。FIG. 6 is an example of a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser according to a modified example. 第２実施形態による半導体光増幅器集積レーザの平面図の例である。FIG. 7 is an example of a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser according to a second embodiment. 図６の半導体光増幅器集積レーザの半導体光増幅器部の拡大平面図である。7 is an enlarged plan view of the semiconductor optical amplifier section of the semiconductor optical amplifier integrated laser of FIG. 6. FIG. 変調器を集積した半導体光増幅器集積レーザの平面図の例である。1 is an example of a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser with an integrated modulator.

図１は、半導体光増幅器集積レーザの平面図を表す。図２は図１のＡ－Ａ’線に沿う概略断面図を表す。図３は図１のB-B’線に沿う概略断面図を表し、図４は図１のC-C’線に沿う概略断面図を表す。 FIG. 1 represents a top view of a semiconductor optical amplifier integrated laser. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view along line B-B' in FIG. 1, and FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view along line C-C' in FIG.

図１を参照すると、半導体光増幅器集積レーザ１００は、所定の波長の光をレーザ発振させる半導体レーザ発振器部２０と、前記のレーザ発振した光を増幅させる半導体光増幅器部１０とからなる。本実施形態では、半導体レーザ発振器部２０はＤＦＢレーザ（ＤＦＢ－ＬＤ）である。 Referring to FIG. 1, the semiconductor optical amplifier integrated laser 100 includes a semiconductor laser oscillator section 20 that lases light of a predetermined wavelength, and a semiconductor optical amplifier section 10 that amplifies the laser oscillated light. In this embodiment, the semiconductor laser oscillator section 20 is a DFB laser (DFB-LD).

半導体レーザ発振器部２０と半導体光増幅器部１０は一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造を有する。「一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造」とは、本願においては、同一材料で構成され、かつ、同一プロセスで形成されたｐ－ｉ－ｎ構造を意味する。半導体レーザ発振器部２０と半導体光増幅器部１０は一の共通の構造を有するため、半導体レーザ発振器部２０の利得帯域と半導体光増幅器部１０の利得帯域は略同一である。ここで利得帯域とは、利得スペクトルの波長範囲を示す。半導体光増幅器集積レーザ１００はまた、レーザ出射面に設けられる低反射端面コーティング膜１１と、前記レーザ出射面とは反対側の面に高反射端面コーティング膜１２を有する。本実施形態では、半導体レーザ発振器部２０の発振波長は１．３μｍ帯だが、１．５５μｍ帯であってもよい。 The semiconductor laser oscillator section 20 and the semiconductor optical amplifier section 10 have one common pin structure. In the present application, "one common pin structure" means pin structures made of the same material and formed by the same process. Since the semiconductor laser oscillator section 20 and the semiconductor optical amplifier section 10 have one common structure, the gain band of the semiconductor laser oscillator section 20 and the gain band of the semiconductor optical amplifier section 10 are substantially the same. Here, the gain band refers to the wavelength range of the gain spectrum. The semiconductor optical amplifier integrated laser 100 also has a low reflection end face coating film 11 provided on the laser emission surface, and a high reflection end face coating film 12 on the opposite side to the laser emission surface. In this embodiment, the oscillation wavelength of the semiconductor laser oscillator section 20 is in the 1.3 μm band, but may be in the 1.55 μm band.

図３，４に示されているように、半導体光増幅器集積レーザ１００は、メサ部１と該メサ部１を両側から埋め込む埋め込み層２７を有する。半導体光増幅器集積レーザ１００は、埋め込み層２７の一部を覆う絶縁膜２６と、メサ部１と絶縁膜２６の一部を覆う電極１３をさらに有する。メサ部１を画定する実線はメサ部１の輪郭を表す。 As shown in FIGS. 3 and 4, the semiconductor optical amplifier integrated laser 100 has a mesa portion 1 and a buried layer 27 that buries the mesa portion 1 from both sides. The semiconductor optical amplifier integrated laser 100 further includes an insulating film 26 that covers part of the buried layer 27 and an electrode 13 that covers part of the mesa portion 1 and the insulating film 26. A solid line defining the mesa portion 1 represents the outline of the mesa portion 1.

図２を参照すると、半導体光増幅器集積レーザ１００は、第１導電型の基板２１と、該第１導電型基板２１上に設けられるｐ－ｉ－ｎ構造を有する。本実施形態では、ｐ－ｉ－ｎ構造は、第１導電型のＳＣＨ層２２、活性層２３、第２導電型のＳＣＨ層２４、及び第２導電型のクラッド層２５を有するが、これに限定されない。本実施形態では、第１導電型はｎ型で、第２導電型はｐ型で、第１導電型の基板２１はｎ－ＩｎＰである。また第１導電型のＳＣＨ層２２はｎ－ＩｎＧａＡｓＰで、活性層２３はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｌＡｓで構成された多重量子井戸で、第２導電型のＳＣＨ層２４はｐ－ＩｎＧａＡｓＰで、第２導電型のクラッド層２５はｐ－ＩｎＰである。また本実施形態では、第２導電型ドーパントはＺｎである。また本実施形態では、活性層２３内のＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｌＡｓの組成は、１．３μｍで発光するように調整されるが、他の波長で発光させる場合には、その波長で発光するように調整される。 Referring to FIG. 2, the semiconductor optical amplifier integrated laser 100 has a substrate 21 of a first conductivity type and a pin structure provided on the substrate 21 of the first conductivity type. In this embodiment, the pin structure includes a first conductivity type SCH layer 22, an active layer 23, a second conductivity type SCH layer 24, and a second conductivity type cladding layer 25. Not limited. In this embodiment, the first conductivity type is n type, the second conductivity type is p type, and the first conductivity type substrate 21 is n-InP. The SCH layer 22 of the first conductivity type is made of n-InGaAsP, the active layer 23 is a multiple quantum well made of InGaAsP or InGaAlAs, and the SCH layer 24 of the second conductivity type is made of p-InGaAsP. The cladding layer 25 is p-InP. Further, in this embodiment, the second conductivity type dopant is Zn. Further, in this embodiment, the composition of InGaAsP or InGaAlAs in the active layer 23 is adjusted so that it emits light at 1.3 μm, but when emitting light at another wavelength, it is adjusted so that it emits light at that wavelength. Ru.

半導体光増幅器集積レーザ１００はさらに、第１導電型の基板２１の下面に設けられる第１導電型の電極１４と、ｐ－ｉ－ｎ構造上に設けられる第２導電型の電極１３を有する。電極１３，１４は、外部電源（不図示）からの電流を半導体光増幅器集積レーザ１００（半導体レーザ発振器部２０と半導体光増幅器部１０）へ注入するのに用いられる。電極１３，１４はそれぞれ、一の部材で構成される。つまり、半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０とは共通の電極により通電がなされる。本実施形態では、基板２１とＳＣＨ層２２がｎ型でＳＣＨ層２４とクラッド層２５がｐ型だが、ｐ型とｎ型は反対であってもよい。 The semiconductor optical amplifier integrated laser 100 further includes a first conductivity type electrode 14 provided on the lower surface of the first conductivity type substrate 21, and a second conductivity type electrode 13 provided on the pin structure. The electrodes 13 and 14 are used to inject current from an external power source (not shown) into the semiconductor optical amplifier integrated laser 100 (semiconductor laser oscillator section 20 and semiconductor optical amplifier section 10). Each of the electrodes 13 and 14 is made of one member. That is, the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20 are energized through a common electrode. In this embodiment, the substrate 21 and the SCH layer 22 are n-type, and the SCH layer 24 and cladding layer 25 are p-type, but the p-type and n-type may be reversed.

半導体光増幅器集積レーザ１００はさらに、ｐ－ｉ－ｎ構造のｐ型クラッド層２５内に一の共通の機能層２を含む。機能層２は、ｐ－ｉ－ｎ構造の活性層２３から離間する。機能層２は第１部分４と第２部分３で構成される。機能層２はｐ型クラッド層２５とは異なる組成で構成される。ここでは機能層２はＩｎＧａＡｓＰで構成される。なお、後述するように機能層２は成膜領域と非成膜領域で構成され、成膜領域がＩｎＧａＡｓＰであり、非成膜領域はｐ型クラッド層２５と同一のｐ－ＩｎＰである。 The semiconductor optical amplifier integrated laser 100 further includes one common functional layer 2 within the p-type cladding layer 25 of the pin structure. The functional layer 2 is spaced apart from the active layer 23 having a pin structure. The functional layer 2 is composed of a first part 4 and a second part 3. The functional layer 2 has a composition different from that of the p-type cladding layer 25. Here, the functional layer 2 is made of InGaAsP. As will be described later, the functional layer 2 is composed of a film-formed region and a non-film-formed region, the film-formed region is made of InGaAsP, and the non-film-formed region is made of the same p-InP as the p-type cladding layer 25.

図１，２に示されているように、第１部分４と第２部分３は開口を有する。換言すると、第１部分４と第２部分３は、平面視において、層が成膜された領域（以降、「成膜領域」と記載する。）と層が成膜されていない領域（以降、「非成膜領域」と記載する。）を含む。第１部分４では、ｐ－ｉ－ｎ構造の利得帯域内の特定の波長の光を反射するように周期的に成膜領域と非成膜領域が設けられる（第１回折格子構造）。本回折格子構造を有することで半導体レーザ発振器部２０は単一の発振波長（ＤＦＢ波長）のレーザ光を発振する。なお一般的には、利得帯域のピーク付近の波長で発振するような回折格子構造が設けられる。本実施形態では、第１部分４は、フローティング型回折格子で、１．３μｍで発振するように２００ｎｍの回折格子周期を有し、デューティ比は５０％である。すなわち第１部分４の平面視において、成膜領域の面積と非成膜領域の面積比は１：１である。 As shown in Figs. 1 and 2, the first portion 4 and the second portion 3 have openings. In other words, the first portion 4 and the second portion 3 include, in plan view, a region where a layer is formed (hereinafter referred to as a "film-formed region") and a region where a layer is not formed (hereinafter referred to as a "non-film-formed region"). In the first portion 4, film-formed regions and non-film-formed regions are provided periodically so as to reflect light of a specific wavelength within the gain band of the p-i-n structure (first diffraction grating structure). By having this diffraction grating structure, the semiconductor laser oscillator unit 20 oscillates laser light of a single oscillation wavelength (DFB wavelength). Generally, a diffraction grating structure is provided that oscillates at a wavelength near the peak of the gain band. In this embodiment, the first portion 4 is a floating type diffraction grating, has a diffraction grating period of 200 nm so as to oscillate at 1.3 μm, and has a duty ratio of 50%. That is, in plan view of the first portion 4, the area ratio of the film-formed region to the non-film-formed region is 1:1.

他方第２部分３には、ｐ－ｉ－ｎ構造の利得帯域内の波長の光を反射しない（利得帯域の光を透過する）ように開口が設けられる。つまり第２部分３では、ｐ－ｉ－ｎ構造の利得帯域内の波長の光を反射しない（透過する）ように成膜領域と非成膜領域が設けられる（第２回折格子構造）。第１部分４と第２部分３では、成膜領域の面積と非成膜領域の面積との比（開口比）は略同一であることが好ましい。すなわち機能層２の平面視において、第１部分４の成膜領域の合計面積と非成膜領域との合計面積の割合と、第２部分３の成膜領域の合計面積と非成膜領域の合計面積との割合は略同一であることが好ましい。本実施形態では、機能層２の平面視において、前記第１部分４における成膜領域の合計面積と非成膜領域の合計面積との割合と、前記第２部分３における成膜領域の合計面積と非成膜領域の合計面積との割合との差は１０％以内である。なお、ここでは便宜上第２部分３の構造を回折格子と呼称するが、上述したように利得帯域内の波長の光は反射しない。 On the other hand, the second portion 3 is provided with an opening so as not to reflect light having a wavelength within the gain band of the pin structure (to transmit light within the gain band). That is, in the second portion 3, a film-formed region and a non-film-formed region are provided so as not to reflect (transmit) light with a wavelength within the gain band of the pin structure (second diffraction grating structure). In the first portion 4 and the second portion 3, the ratio of the area of the film-formed region to the area of the non-film-formed region (aperture ratio) is preferably approximately the same. That is, in a plan view of the functional layer 2, the ratio of the total area of the film-formed regions of the first portion 4 to the total area of the non-film-formed regions, and the ratio of the total area of the film-formed regions of the second portion 3 to the total area of the film-formed regions It is preferable that the ratio to the total area is approximately the same. In this embodiment, in a plan view of the functional layer 2, the ratio of the total area of the film-forming regions in the first portion 4 to the total area of the non-film-forming regions, and the total area of the film-forming regions in the second portion 3 are determined. The difference between the ratio and the total area of the non-film-formed region is within 10%. Note that, for convenience, the structure of the second portion 3 is referred to as a diffraction grating here, but as described above, light having a wavelength within the gain band is not reflected.

本実施形態では、第２部分３にも周期的に成膜領域と非成膜領域が設けられるが、半導体光増幅器集積レーザ１００のｐ－ｉ－ｎ構造の利得帯域内の波長の光を反射しないように構成される。また本実施形態では、第２部分３は成膜領域と非成膜領域が同一の周期で交互に配置される構造（回折格子構造）を有するが、第２部分３の成膜領域と非成膜領域は周期的に設けられなくてもよい（図５参照）。第２部分３が成膜領域と非成膜領域が同一の周期で交互に配置される構造を有する場合では、活性層２３を構成するＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｌＡｓ等の利得スペクトルの波長範囲を考慮して、第１部分４のデューティ比は、第２部分３のデューティ比の１．１倍以上又は０．９倍以下であってよい。 In this embodiment, the second portion 3 is also periodically provided with film-formed regions and non-film-formed regions, and reflects light of a wavelength within the gain band of the pin structure of the semiconductor optical amplifier integrated laser 100. configured not to. Further, in the present embodiment, the second portion 3 has a structure (diffraction grating structure) in which film-formed regions and non-film-formed regions are arranged alternately at the same period; The membrane regions do not have to be provided periodically (see FIG. 5). When the second portion 3 has a structure in which film-formed regions and non-film-formed regions are arranged alternately at the same period, taking into consideration the wavelength range of the gain spectrum of InGaAsP or InGaAlAs, etc., constituting the active layer 23, The duty ratio of the first portion 4 may be 1.1 times or more or 0.9 times or less than the duty ratio of the second portion 3.

回折格子として機能する第１部分４を備える半導体レーザ発振器部２０内はたとえば、DFB-LD全体にわたって同一周期の回折格子を形成する均一回折格子型DFB-LD、回折格子の途中に回折格子位相πの位相シフトを導入したλ/4シフトＤＦＢ－ＬＤ、回折格子周期をわずかに変えることでλ/4と等価となる位相シフトを実現したＣＰＭ（Corrugation Pitch Modulated）-DFB-LD,λ/4シフトを複数の位相シフトで実現したマルチ位相シフトDFB-LD等であってよい。 The interior of the semiconductor laser oscillator section 20 including the first portion 4 functioning as a diffraction grating is, for example, a uniform diffraction grating type DFB-LD that forms a diffraction grating with the same period over the entire DFB-LD, and a diffraction grating with a phase π in the middle of the diffraction grating. λ/4 shift DFB-LD, which introduces a phase shift of It may be a multi-phase shift DFB-LD, etc., which realizes this with multiple phase shifts.

また第２部分３は、周期性を有する場合には、ＤＦＢ波長の光を反射しない周期である必要がある。それに加えて第２部分３は、意図しない波長でＤＦＢモード発振を抑制するためには活性層２３が利得を持つ波長帯全体にわたって反射のないような周期、回折構造であることが望ましい。 Further, if the second portion 3 has periodicity, it needs to have a periodicity that does not reflect light at the DFB wavelength. In addition, in order to suppress DFB mode oscillation at an unintended wavelength, it is desirable that the second portion 3 has a periodic and diffractive structure such that there is no reflection over the entire wavelength band in which the active layer 23 has a gain.

図３を参照すると、メサ部１は、第１導電型の基板２１と、該第１導電型の基板２１上に設けられるｐ－ｉ－ｎ構造を有する。本実施形態では、ｐ－ｉ－ｎ構造は、第１導電型のＳＣＨ層２２、活性層２３、第２導電型のＳＣＨ層２４、及び第２導電型のクラッド層２５を有するが、これに限定されない。メサ部１は、ｐ－ｉ－ｎ構造の第２導電型の半導体層内に形成される第１部分４をさらに含む。第１部分４は、活性層２３の発振波長の光を反射する回折格子として機能する。 Referring to FIG. 3, the mesa portion 1 has a substrate 21 of a first conductivity type and a pin structure provided on the substrate 21 of the first conductivity type. In this embodiment, the pin structure includes a first conductivity type SCH layer 22, an active layer 23, a second conductivity type SCH layer 24, and a second conductivity type cladding layer 25. Not limited. The mesa portion 1 further includes a first portion 4 formed within the second conductivity type semiconductor layer having a pin structure. The first portion 4 functions as a diffraction grating that reflects light at the oscillation wavelength of the active layer 23 .

図４を参照すると、メサ部１は、第１導電型の基板２１と、該第１導電型の基板２１上に設けられるｐ－ｉ－ｎ構造を有する。本実施形態では、ｐ－ｉ－ｎ構造は、第１導電型のＳＣＨ層２２、活性層２３、第２導電型のＳＣＨ層２４、及び第２導電型のクラッド層２５を有するが、これに限定されない。メサ部１は、ｐ－ｉ－ｎ構造のｐ型半導体層内に形成される第２部分３をさらに含む。第２部分３は、活性層２３の利得帯域内の波長の光を反射しない（透過させる）。 Referring to FIG. 4, the mesa portion 1 has a substrate 21 of a first conductivity type and a pin structure provided on the substrate 21 of the first conductivity type. In this embodiment, the pin structure includes a first conductivity type SCH layer 22, an active layer 23, a second conductivity type SCH layer 24, and a second conductivity type cladding layer 25. Not limited. The mesa portion 1 further includes a second portion 3 formed within the p-type semiconductor layer having a pin structure. The second portion 3 does not reflect (transmit) light having a wavelength within the gain band of the active layer 23 .

図５は、変形例による半導体光増幅器集積レーザの平面図の例を表す。図５に示された変形例は、第２部分３を除いて図１乃至４に示された実施形態と同一である。より詳細には、図５では、第２部分３は成膜領域と非成膜領域が交互に同一の周期で配置される構造を構成していない。すなわち第２部分３内の成膜領域と非成膜領域は周期的に設けられていない。また本変形例では、成膜領域と非成膜領域の各々の面積は不均一であってよい。しかし第２部分３の開口比と第１部分４の開口比との差は、平面視において１０％以内である。 FIG. 5 shows an example of a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser according to a modified example. The variant shown in FIG. 5 is identical to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 except for the second part 3. The variant shown in FIG. More specifically, in FIG. 5, the second portion 3 does not have a structure in which film-formed regions and non-film-formed regions are alternately arranged at the same period. That is, the film-formed regions and non-film-formed regions within the second portion 3 are not provided periodically. Further, in this modification, the area of each of the film-formed region and the non-film-formed region may be non-uniform. However, the difference between the aperture ratio of the second portion 3 and the aperture ratio of the first portion 4 is within 10% in plan view.

前述したように、半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０は、機能層２を除き一の共通する構造を有する。そのため半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０では、利得帯域が略同一となる。また電極１３，１４はそれぞれ一の部材で構成されているため、半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０には同一の電圧が印加される。半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０に電圧が印加されることで、半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０にはキャリアが注入される。キャリア注入後、半導体光増幅器部１０と半導体レーザ発振器部２０は、発光再結合を生じさせる。 As described above, the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20 have one common structure except for the functional layer 2. Therefore, the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20 have substantially the same gain band. Further, since the electrodes 13 and 14 are each made of one member, the same voltage is applied to the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20. By applying a voltage to the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20, carriers are injected into the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20. After carrier injection, the semiconductor optical amplifier section 10 and the semiconductor laser oscillator section 20 cause radiative recombination.

本願の半導体光増幅器集積レーザは、半導体レーザ発振器部２０内に回折格子層として機能する第１部分４を備え、半導体光増幅器部１０内に第２部分３を備える。第１部分４は利得帯域内の特定の波長に対して高い反射率を有するため、半導体レーザ発振器部２０は単一波長の光をレーザ発振させる。他方第２部分３は、利得帯域内の波長の光を反射させない（ブラッグ反射を起こさない）ため、前記ＤＦＢ光を含む利得帯域内の波長の光を帰還させない。そのため半導体光増幅器部１０は半導体レーザ発振器部２０から出力されるレーザ光（ＤＦＢ光）を増幅させる。 The semiconductor optical amplifier integrated laser of the present application includes a first portion 4 functioning as a diffraction grating layer in a semiconductor laser oscillator section 20, and a second portion 3 in a semiconductor optical amplifier section 10. Since the first portion 4 has a high reflectance for a specific wavelength within the gain band, the semiconductor laser oscillator section 20 oscillates light of a single wavelength. On the other hand, the second portion 3 does not reflect light with a wavelength within the gain band (does not cause Bragg reflection), and therefore does not return light with a wavelength within the gain band, including the DFB light. Therefore, the semiconductor optical amplifier section 10 amplifies the laser light (DFB light) output from the semiconductor laser oscillator section 20.

第１部分４と第２部分３の開口比が略同一であることで、前記半導体レーザ発振器部と前記半導体光増幅器部とで第２導電型のドーパントの拡散プロファイルは製造ばらつきの範囲内で実質的に同一となる。そのため、半導体レーザ発振器部２０と半導体光増幅器部１０の両方に対して同時に第２導電型のドーパントの拡散プロファイルを最適化することが可能となる。その結果本願の半導体光増幅器集積レーザの特性の向上が実現される。 Since the aperture ratios of the first portion 4 and the second portion 3 are substantially the same, the diffusion profile of the second conductivity type dopant in the semiconductor laser oscillator section and the semiconductor optical amplifier section is substantially within the range of manufacturing variations. are identical. Therefore, it is possible to simultaneously optimize the diffusion profile of the second conductivity type dopant for both the semiconductor laser oscillator section 20 and the semiconductor optical amplifier section 10. As a result, the characteristics of the semiconductor optical amplifier integrated laser of the present application can be improved.

また第１部分４と第２部分３の開口比が略同一であることで、半導体レーザ発振器部２０と半導体光増幅器部１０の各々の活性層２３へ注入される電流の密度が製造ばらつきの範囲内で実質的に同一になる。そのため、半導体光増幅器部１０が第２部分を備えない半導体光増幅器集積レーザと比較して、半導体レーザ発振器部２０と半導体光増幅器部１０の電流密度の差を小さくすることができる。その結果、本願の半導体光増幅器集積レーザの動作信頼性は、半導体光増幅器部１０が第２部分を備えない従来の半導体光増幅器集積レーザよりも向上する。 Furthermore, since the aperture ratios of the first portion 4 and the second portion 3 are approximately the same, the density of the current injected into the active layer 23 of each of the semiconductor laser oscillator section 20 and the semiconductor optical amplifier section 10 is within the range of manufacturing variations. become substantially the same within. Therefore, the difference in current density between the semiconductor laser oscillator section 20 and the semiconductor optical amplifier section 10 can be reduced compared to a semiconductor optical amplifier integrated laser in which the semiconductor optical amplifier section 10 does not include the second section. As a result, the operational reliability of the semiconductor optical amplifier integrated laser of the present application is improved compared to the conventional semiconductor optical amplifier integrated laser in which the semiconductor optical amplifier section 10 does not include the second section.

図６は、第２実施形態による半導体光増幅器集積レーザの平面図を表している。図７は、図６の半導体光増幅器集積レーザの半導体光増幅器部の拡大平面図を表している。図６に示された半導体光増幅器集積レーザは、メサ部１’の幅が変化する点以外は図１の半導体光増幅器集積レーザと同一である。図１乃至図５に示された実施形態と同様に、メサ部１’を画定する実線はメサ部１’の輪郭を表し、メサ部１’の下には一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造が形成されている。 FIG. 6 shows a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser according to the second embodiment. FIG. 7 shows an enlarged plan view of the semiconductor optical amplifier section of the semiconductor optical amplifier integrated laser of FIG. The semiconductor optical amplifier integrated laser shown in FIG. 6 is the same as the semiconductor optical amplifier integrated laser shown in FIG. 1 except that the width of the mesa portion 1' is changed. Similar to the embodiments shown in FIGS. 1-5, the solid lines defining mesa 1' represent the outline of mesa 1', and below mesa 1' there is a common pin A structure is formed.

メサ部１’は、領域１０内では、領域２０と接する近端と、低反射端面コーティング膜１１と接する遠端を有する。図７に示されているように、遠端のメサストライプ幅Ｗ１は近端のメサストライプ幅Ｗ２よりも狭い。図示されているように、メサ部１’のメサストライプ幅は、領域１０内では、近端から遠端に向かって、徐々に細くなっている。そのためメサ部１’は、スポットサイズ変換器（Spot Size Converter：ＳＳＣ）としての機能を有する。 Within the region 10, the mesa portion 1' has a near end in contact with the region 20 and a far end in contact with the low reflection end face coating film 11. As shown in FIG. 7, the mesa stripe width W1 at the far end is narrower than the mesa stripe width W2 at the near end. As shown in the figure, the mesa stripe width of the mesa portion 1' gradually becomes narrower within the region 10 from the near end to the far end. Therefore, the mesa portion 1' has a function as a spot size converter (SSC).

メサ部１’の遠端の幅を近端の幅よりも狭くすることで、活性層を中心として分布している光子分布が相対的に広がり、ＦＦＰ（Far Field Pattern）を狭窄化することができる。本実施形態では、当該半導体光増幅器集積レーザの平面視において、遠端の幅は、近端の幅の0.8倍以下である。逆に、近端の幅より遠端の幅を広くしても構わない。例えば、半導体光増幅器集積レーザの平面視において、遠端の幅は近端の幅の1.2倍以上である。 By making the width of the far end of the mesa portion 1' narrower than the width of the near end, the photon distribution centered on the active layer is relatively widened, and the FFP (Far Field Pattern) can be narrowed. can. In this embodiment, the width of the far end is 0.8 times or less the width of the near end in a plan view of the semiconductor optical amplifier integrated laser. Conversely, the width at the far end may be wider than the width at the near end. For example, in a plan view of a semiconductor optical amplifier integrated laser, the width of the far end is 1.2 times or more the width of the near end.

図８は、変調器を集積した半導体光増幅器集積レーザの例の平面図を表している。図８に示された半導体光増幅器集積レーザは、半導体変調器部３０を備える点以外は図１の半導体光増幅器集積レーザと同一である。当該半導体光増幅器集積レーザは、所定の波長の光をレーザ発振させる半導体レーザ発振器部２０と、前記のレーザ発振した光を増幅させる半導体光増幅器部１０と、増幅したレーザ光を変調させる半導体変調器部３０からなる。半導体変調器部３０は電極４０を備える。半導体変調器部３０は、電極４０に電圧（変調信号）を印加することで、半導体光増幅器部１０から出力される光を変調し、低反射端面コーティング膜１１が形成された出射面より変調光を出力する。半導体変調器部３０は、電界吸収型変調器であっても、ＭＺ型変調器であってもよい。 FIG. 8 shows a plan view of an example of a semiconductor optical amplifier integrated laser with an integrated modulator. The semiconductor optical amplifier integrated laser shown in FIG. 8 is the same as the semiconductor optical amplifier integrated laser shown in FIG. 1 except that it includes a semiconductor modulator section 30. The semiconductor optical amplifier integrated laser includes a semiconductor laser oscillator section 20 that oscillates light of a predetermined wavelength, a semiconductor optical amplifier section 10 that amplifies the laser oscillated light, and a semiconductor modulator that modulates the amplified laser light. It consists of 30 parts. The semiconductor modulator section 30 includes an electrode 40 . The semiconductor modulator section 30 modulates the light output from the semiconductor optical amplifier section 10 by applying a voltage (modulation signal) to the electrode 40, and outputs the modulated light from the output surface on which the low reflection end face coating film 11 is formed. Output. The semiconductor modulator section 30 may be an electroabsorption modulator or an MZ modulator.

１，１’ メサ部、２ 機能層、１１ 低反射端面コーティング膜、１２ 高反射端面コーティング膜、１３ 第２導電型の電極、１４ 第１導電型の電極、２０ 半導体レーザ発振器部、２１ 第１導電型の基板、２２ 第１導電型のＳＣＨ層、２３ 活性層、２４ 第２導電型のＳＣＨ層、２５ 第２導電型のクラッド層、２６ 絶縁膜、２７ 埋め込み層、３０ 半導体変調器部、４０ 電極。 1, 1' mesa part, 2 functional layer, 11 low reflection end face coating film, 12 high reflection end face coating film, 13 second conductivity type electrode, 14 first conductivity type electrode, 20 semiconductor laser oscillator part, 21 first conductive type substrate, 22 first conductive type SCH layer, 23 active layer, 24 second conductive type SCH layer, 25 second conductive type cladding layer, 26 insulating film, 27 buried layer, 30 semiconductor modulator section, 40 electrodes.

Claims (10)

利得帯域に含まれる波長のレーザ光を発振させる半導体レーザ発振器部と、該半導体レーザ発振器部から出力されるレーザ光を増幅させる半導体光増幅器部、を備える半導体光増幅器集積レーザであって、
前記半導体レーザ発振器部と前記半導体光増幅器部は、一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造を有し、
前記一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造は、活性層、前記活性層から離間して設けられるクラッド層、及び前記クラッド層中に形成された一の共通の機能層を有し、
前記一の共通の機能層は、前記半導体レーザ発振器部内において、前記利得帯域内の波長を有する光を反射させる第１部分を有し、前記半導体光増幅器部内において、前記利得帯域内の波長を有する光を透過させる第２部分を有し、
前記第１部分は、前記利得帯域内の波長を有する光を反射させる第１回折格子構造を有し、
前記第２部分は、前記利得帯域内の波長を有する光を透過させる第２回折格子構造を有し、
前記第２回折格子構造は、非周期的である、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 A semiconductor optical amplifier integrated laser comprising a semiconductor laser oscillator section that oscillates laser light with a wavelength included in a gain band, and a semiconductor optical amplifier section that amplifies the laser light output from the semiconductor laser oscillator section,
The semiconductor laser oscillator section and the semiconductor optical amplifier section have one common pin structure,
The one common pin structure has an active layer, a cladding layer provided spaced from the active layer, and one common functional layer formed in the cladding layer,
The one common functional layer has a first portion that reflects light having a wavelength within the gain band within the semiconductor laser oscillator section, and has a wavelength within the gain band within the semiconductor optical amplifier section. having a second portion that transmits light;
the first portion has a first diffraction grating structure that reflects light having a wavelength within the gain band;
the second portion has a second diffraction grating structure that transmits light having a wavelength within the gain band;
the second diffraction grating structure is aperiodic;
A semiconductor optical amplifier integrated laser characterized by: 請求項１に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記一の共通の機能層は、層が形成される領域と、層が形成されない領域を含み、
前記一の共通の機能層の平面視において、前記第１部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合と、前記第２部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合との差は１０％以内である、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 The semiconductor optical amplifier integrated laser according to claim 1,
The one common functional layer includes a region where a layer is formed and a region where a layer is not formed,
In a plan view of the one common functional layer, the ratio of the area of the area where the layer is formed in the first part to the area of the area where the layer is not formed, and the area of the area where the layer is formed in the second part. The difference between the area and the ratio of the area of the region where no layer is formed is within 10%,
A semiconductor optical amplifier integrated laser characterized by: 請求項１又は２に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記一の共通のｐ－ｉ－ｎ構造はメサ構造で形成し、
前記メサ構造の両側を埋め込む埋め込み半導体層をさらに備える、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 3. The semiconductor optical amplifier integrated laser according to claim 1 ,
the common pin structure is formed as a mesa structure;
Further comprising a buried semiconductor layer burying both sides of the mesa structure.
A semiconductor optical amplifier integrated laser comprising: 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記クラッド層は、前記機能層とは異なる組成を有する、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 4. The semiconductor optical amplifier integrated laser according to claim 1 ,
The cladding layer has a different composition from the functional layer.
A semiconductor optical amplifier integrated laser comprising: 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記半導体レーザ発振器部と前記半導体光増幅器部に電流を注入するための一の電極をさらに有する、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 5. A semiconductor optical amplifier integrated laser according to claim 1 ,
further comprising an electrode for injecting a current into the semiconductor laser oscillator section and the semiconductor optical amplifier section;
A semiconductor optical amplifier integrated laser comprising: 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記半導体光増幅器部は、前記半導体レーザ発振器部と接する近端と、前記半導体レーザ発振器部から最も離れた縁端を有し、
当該半導体光増幅器集積レーザの平面視において、前記縁端の幅は、前記近端の幅の1.2倍以上又は0.8倍以下である、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 The semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of claims 1 to 5 ,
The semiconductor optical amplifier section has a proximal end in contact with the semiconductor laser oscillator section and an edge farthest from the semiconductor laser oscillator section,
In a plan view of the semiconductor optical amplifier integrated laser, the width of the edge is 1.2 times or more or 0.8 times or less the width of the near end,
A semiconductor optical amplifier integrated laser characterized by: 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記半導体レーザ発振器部によって発振される前記レーザ光を変調させる変調器部をさらに備える、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 The semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of claims 1 to 6 ,
further comprising a modulator section that modulates the laser light oscillated by the semiconductor laser oscillator section,
A semiconductor optical amplifier integrated laser characterized by: 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記クラッド層はｐ型である、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 A semiconductor optical amplifier integrated laser according to any one of claims 1 to 7 ,
the cladding layer is p-type;
A semiconductor optical amplifier integrated laser characterized by: 第１導電型を有する基板と、
前記基板の第１面上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、
前記クラッド層内に形成されて前記活性層から離間する一の共通の機能層と、
前記基板の第１面とは反対の第２面上に設けられた第１導電型の電極と、前記クラッド層上に設けられた第２導電型の電極と、を備える半導体光増幅器集積レーザであって、
当該半導体光増幅器集積レーザは、半導体レーザ発振器部と、該半導体レーザ発振器部と光学的に接続する半導体光増幅器部を有し、
前記機能層は、前記半導体レーザ発振器部内において、前記活性層の利得帯域内の特定の波長を有する光を反射させる第１回折格子構造を有する第１部分と、前記半導体光増幅器部内において、前記活性層の利得帯域内の特定の波長を有する光を透過させる第２回折格子構造を有する第２部分を有し、
前記第２回折格子構造は、非周期的である、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 a substrate having a first conductivity type;
an active layer formed on a first surface of the substrate;
a cladding layer of a second conductivity type formed on the active layer;
a common functional layer formed within the cladding layer and spaced apart from the active layer;
A semiconductor optical amplifier integrated laser comprising: an electrode of a first conductivity type provided on a second surface of the substrate opposite to the first surface; and an electrode of a second conductivity type provided on the cladding layer,
The semiconductor optical amplifier integrated laser includes a semiconductor laser oscillator section and a semiconductor optical amplifier section optically connected to the semiconductor laser oscillator section ,
the functional layer has, in the semiconductor laser oscillator section , a first portion having a first diffraction grating structure that reflects light having a specific wavelength within a gain band of the active layer, and in the semiconductor optical amplifier section , a second portion having a second diffraction grating structure that transmits light having a specific wavelength within the gain band of the active layer;
the second grating structure is non-periodic;
A semiconductor optical amplifier integrated laser comprising: 請求項９に記載の半導体光増幅器集積レーザであって、
前記一の共通の機能層は、層が形成される領域と、層が形成されない領域を含み、
前記一の共通の機能層の平面視において、前記第１部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合と、前記第２部分における層が形成される領域の面積と層が形成されない領域の面積との割合との差は１０％以内である、
ことを特徴とする半導体光増幅器集積レーザ。 The semiconductor optical amplifier integrated laser according to claim 9 ,
The one common functional layer includes a region where a layer is formed and a region where a layer is not formed,
In a plan view of the one common functional layer, the ratio of the area of the area where the layer is formed in the first part to the area of the area where the layer is not formed, and the area of the area where the layer is formed in the second part. The difference between the area and the ratio of the area of the region where no layer is formed is within 10%,
A semiconductor optical amplifier integrated laser characterized by:
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