JPH08255947A - 半導体レーザ装置，及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置，及びその製造方法

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JPH08255947A
JPH08255947A JP7058721A JP5872195A JPH08255947A JP H08255947 A JPH08255947 A JP H08255947A JP 7058721 A JP7058721 A JP 7058721A JP 5872195 A JP5872195 A JP 5872195A JP H08255947 A JPH08255947 A JP H08255947A
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layer
diffraction grating
semiconductor
semiconductor laser
resonator
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Yoshihiro Hisa
義浩 久
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一半導体基板上に形成されたそれぞれ異な
る波長の光を安定に単一モード発振する複数のＤＦＢ半
導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置，及びその製
造方法を提供する。 【構成】 利得結合型回折格子４１は同一周期０．２μ
ｍで、同一方向に一様に形成されている。これに対して
ＤＦＢ半導体レーザ素子２ａ，２ｂ，・・・ ，２ｅの共振
器３はその中心軸方向が回折格子４１の方向に垂直な方
向となす角度θがそれぞれ異なるように形成されてお
り、これらの角度θは図１に示すように、レーザ素子２
ａにおいてはゼロ，２ｂにおいてはθ1 ，・・・ ，２ｅに
おいてはθ4であり、０＜θ1 ＜・・・ ＜θ4 となってい
る。 【効果】 各ＤＦＢ半導体レーザ素子において発振され
る光の波長を異なったものにでき、かつそのレーザ光の
発振を安定な単一モード発振とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ装置，
及びその製造方法に関し、特に周波数多重光通信等の超
高速光通信に用いる半導体レーザ装置，及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】将来の通信は、数百Gbpsの大容量の伝送
速度が必要となり、これに対応できる通信方式として
は、波長多重光通信方式が有望である。この波長多重光
通信方式には、波長の異なる複数の光を供給できる半導
体レーザ光源が必要となるが、そのようなレーザ光源に
用いられる半導体レーザ装置の一例の上面図を図１０に
示す。図１０において、１は半導体基板、２ａ，２ｂ，
・・・ ，２ｈは半導体レーザ素子、３は共振器、４ａ，４
ｂ，・・・ ，４ｈは回折格子、５は光導波路、６は反射端
面である。この半導体レーザ素子は複数個あり、それぞ
れ発振波長が異なっている。それぞれの半導体レーザ素
子から出た図中の矢印で示すレーザ光を導波路５で１つ
にまとめることによって、レーザ光の波長を多重化して
大容量の伝送速度に対応できるレーザ光源を得ることが
できる。
【０００３】一般に光通信用の光源においては、長距離
の伝送に耐えることができるように、それぞれの半導体
レーザ素子から放射される光が単一波長である必要があ
り、このようなレーザ素子としては分布帰還型レーザ
（Distributed Feedback LASER: 以下ＤＦＢレーザと略
記する）が用いられる。このＤＦＢレーザは、レーザ共
振器方向のモードを選択するために、図１０に示すよう
に、共振器３に対して垂直な方向に形成された回折格子
４ａ，４ｂ，・・・ ，４ｈを備えている。回折格子が無い
場合は、共振器の結晶のエネルギーバンド構造と共振器
長により決まる複数のモードによりレーザ発振が起こ
り、レーザ光の波長は複数になる。この複数の波長の光
から１つの波長の光を選択するのが回折格子の役目で、
回折格子が有る場合の発振光の波長は次式(1) で表され
る。
【０００４】λ＝２×ｎ×Λ …(1) ただし、λ：発振光の波長，ｎ：共振器の屈折率，Λ：
回折格子の周期である。
【０００５】ＤＦＢレーザに用いる上記回折格子として
は、レーザ光を吸収する材質を用いて回折格子を形成す
る利得結合型回折格子と、周囲の媒質の屈折率と異なる
屈折率の材質を用いて回折格子を形成する屈折率結合型
回折格子の２種類がよく用いられる。このうち利得結合
型回折格子を用いる場合は、レーザ共振器全体にわたっ
て一定の格子周期を有し、かつ同位相の回折格子を形成
すれば良い。しかし、屈折率結合型回折格子を用いる場
合は、レーザ共振器の前端面及び後端面の反射の影響を
避けて単一モードの発振を得るために、共振器中央部
で、回折格子の位相をπだけ、すなわち格子周期の１／
２だけずらしてやる必要がある。これは、活性層中の光
の波長λの１／４だけずらすことと同じであるため、こ
の回折格子の位相がずれている領域はλ／４シフト領域
と呼ばれている。このため、回折格子パターンを半導体
基板に転写する工程が若干複雑になる。なお、半導体基
板上に形成された回折格子の位相はずらさずに、図１１
に示すように、共振器中央部を曲げることによって、実
質的に回折格子の位相をπだけずらすのと同様の効果を
得る方法もある。この方法の場合、回折格子形成時の上
記転写工程に通常の干渉露光法が適用できるため、これ
に価格の非常に安い露光装置を用いることができ、かつ
作製される半導体レーザ装置の信頼性が高くなる。
【０００６】上記の波長多重光通信に用いる半導体レー
ザ装置において、各レーザ素子にＤＦＢレーザを用いる
場合、それぞれのＤＦＢレーザの発振波長を変える方法
としては、(1) 式から、回折格子の周期Λを変えるか、
共振器の結晶の組成を変えて屈折率ｎを変える方法が考
えられる。
【０００７】回折格子の周期を変える方法においては、
０．２μｍ程度と非常に微小な回折格子の周期をこれよ
りさらに微小な寸法で変化させなくてはならない。この
ため、回折格子パターンを半導体基板に転写する工程に
は電子ビーム（ＥＢ）直接描画法か、Ｘ線露光法のみが
適用可能である。波長多重光通信において、最も近い二
波長の最小の波長差は１ｎｍ程度が適当であり、活性層
がＩｎＧａＡｓＰからなるとすると、屈折率ｎ＝３．４
００であるから、この波長差に対応する回折格子の周期
の差は(1) 式より０．１５ｎｍとなる。ところが、ＥＢ
直接描画法を用いる場合、一般的な仕様のＥＢ描画装置
の電子ビームの最小ステップが１０ｎｍであり、上記の
ような１ｎｍ単位のレーザ発振波長制御を行うために
は、この最小ステップを０．１ｎｍまでに対応できるよ
う特殊な装置改造を行わなければならない。しかし、こ
れは技術的に非常に困難であり、またこのような改造を
行ったとしても、隣合う共振器で回折格子の周期をずら
す場合、描画制御用の装置パラメータを設定するための
ｊｏｂファイルを共振器毎に複数作製する必要があるた
め、ファイル管理及びこれを用いた描画操作が非常に煩
雑になり、描画処理時間も非常に長くなるという問題が
ある。また、Ｘ線露光方法を用いる場合は、Ｘ線露光装
置が非常に高額であるという問題がある。
【０００８】一方、共振器を構成する結晶の屈折率を変
えてレーザ素子の発振波長を変える方法においては、共
振器の結晶組成を変える必要があるため、この結晶の成
長には選択成長技術が用いられる。これは、半導体基板
上の各共振器が形成されるべき領域の両脇の領域に、そ
れぞれの共振器が形成されるべき領域を挟んで相対する
距離が異なるように、絶縁膜からなる選択成長マスクを
形成した後、共振器の結晶を選択成長させるものであ
り、上記マスク間の距離に依存して各共振器の結晶の組
成が異なったものとなる。このように、共振器の結晶の
屈折率を変える方法を採用した場合には、上記の選択成
長技術を用いる必要があり、成長方法が非常に煩雑にな
るとともに、半導体基板上の選択成長部と成長を行って
いない部分でその表面に段差ができてしまうために、そ
の後の工程が不安定なものになるという問題がある。
【０００９】上記のような問題を避けるための半導体レ
ーザ装置として、特開昭５８−４８９８１号公報に記載
された半導体レーザ装置がある。この半導体レーザ装置
の上面図を図１２(a) に、この上面図におけるＣ−Ｃ’
での断面図を図１２(b) に示す。図１２で、７は活性層
であり、これ以外の図１０と同一部分には同一符号を付
してある。この半導体レーザ装置においては、半導体レ
ーザ素子２ａ，２ｂ，２ｃから発振された光は、光導波
路５によって一本の導波路に導かれ、レーザ光の波長の
多重化がなされている。また、回折格子４は同一周期Λ
で、同一方向に形成されており、これに対して波長制御
半導体レーザ素子２ａ，２ｂ，２ｃはその方向が回折格
子４の方向に垂直な方向とそれぞれ異なる角度θをなす
ように形成されている。すなわち、これらの角度θは図
１２(a) に示すように、レーザ素子２ａにおいてはゼ
ロ，２ｂにおいてはθ1 ，２ｃにおいてはθ2 であり、
０＜θ1 ＜θ2 となっている。このため、各レーザ素子
の中心軸方向の回折格子の周期は、２ａにおいてはΛ，
２ｂにおいてはΛ／cos θ1 ，２ｃにおいてはΛ／cos
θ2 となる。これに応じて各レーザ素子２ａ，２ｂ，２
ｃにおいて発振される光の波長は、上記の(1) 式より、
λ0 ＝２ｎΛとすると、それぞれλ0 ，λ0 ／cos
θ1 ，λ0 ／cos θ2 となる。すなわち、同一周期，同
一方向に形成された回折格子４に対して、各半導体レー
ザ素子の中心軸の角度を変えることにより、これら各素
子において発振される光の波長を異なったものとするこ
とができる。実際、波長多重光通信に用いるＤＦＢ半導
体レーザ素子の回折格子の周期の差の最小値は、前述の
ように０．１５ｎｍ程度であり、これに対応する上記の
角度θの差は約２．２度となり、充分実現できる値であ
る。従って、この半導体レーザ装置においては、前述の
図１０に示した半導体レーザ装置のように、各レーザ素
子ごとに回折格子の周期を変える必要がなく、その製造
工程は簡易なものとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図１２に示した従来の半導体レーザ装置において、回折
格子に上記の屈折率結合型回折格子を用いる場合、回折
格子は同一周期で一様に形成されており、共振器中心部
にλ／４シフト領域が設けられていないため、各半導体
レーザ素子での光の発振は共振器の前端面及び後端面で
の反射による光の位相変化の影響を受け、各素子が単一
モード（単一波長）で発振する確率は７０％程度にまで
低下する。このため、半導体レーザ装置の全レーザ素子
が単一モード発振する確率は、Ｎをレーザ素子の数とす
ると、０．７N となり、レーザ素子数が多くなるほど単
一モード発振確率は小さくなる。従って、このようなλ
／４シフト領域を有さない屈折率結合型回折格子を用い
る限り、すべての半導体レーザ素子が単一モード発振す
る半導体レーザ装置を歩留まり良く得ることはできな
い。
【００１１】また、上記の図１２の半導体レーザ装置に
おいては、それぞれのレーザ素子に接続されている光導
波路５は、それらの合流点に到るまでに、屈曲部を有し
ているため、ここで光の損失が生じてしまう。
【００１２】この発明は上記のような問題に鑑みなされ
たものであり、同一半導体基板上に形成されたそれぞれ
異なる波長の光を安定に単一モード発振する複数のＤＦ
Ｂ半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置，及びそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
かかる半導体レーザ装置は、同一半導体基板上に形成さ
れ、回折格子が設けられた共振器を有する複数の分布帰
還型半導体レーザ素子を備え、上記回折格子の格子方向
及びこの回折格子の周期が同一であり、かつ上記共振器
の中心軸方向と上記格子方向に垂直な方向の交差角をそ
れぞれ異なる角度に設定してなる半導体レーザ装置にお
いて、上記回折格子が、利得結合型回折格子であるもの
である。
【００１４】この発明（請求項２）にかかる半導体レー
ザ装置は、同一半導体基板上に形成され、回折格子が設
けられた共振器を有する複数の分布帰還型半導体レーザ
素子を備え、上記回折格子の格子方向及びこの回折格子
の周期が同一であり、かつ上記共振器の中心軸方向と上
記格子方向に垂直な方向の交差角をそれぞれ異なる角度
に設定してなる半導体レーザ装置において、上記回折格
子が、屈折率結合型回折格子であり、それぞれのこの回
折格子が上記共振器の中央部に境界を有する二つの部分
からなり、この二つの部分における上記格子方向及び上
記格子周期は同一であり、その一方の部分における位相
が他の部分に対して上記格子周期の１／２ずれているも
のである。
【００１５】この発明（請求項３）にかかる半導体レー
ザ装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１または
２）において、上記各半導体レーザ素子の共振器の一端
面と接続し、かつこの共振器の中心軸と同一の中心軸を
有する光導波路を備えており、この光導波路は、上記共
振器端面から、この光導波路が他の上記半導体レーザ素
子に接続された光導波路と合流する位置まで直線状に形
成されているものである。
【００１６】この発明（請求項４）にかかる半導体レー
ザ装置の製造方法は、半導体基板上の全面に、レーザ光
の発振が生じる半導体層である活性層、この活性層を構
成する半導体よりバンドギャップの大きい半導体からな
る第１の中間層、上記活性層を構成する半導体のバンド
ギャップより小さいバンドギャップを有する半導体から
なる回折格子層を順に結晶成長させた後、この回折格子
層の表面に所定の周期を有する縞状のレジストを形成
し、このレジストをマスクとして上記第１中間層が露出
するまで上記回折格子層をエッチングする工程と、上記
レジストを除去した後、全面に上記第１中間層を構成す
る半導体と同一の半導体からなる第２の中間層を結晶成
長させて、縞状に残った上記回折格子層を上記第１中間
層及び上記第２中間層からなる半導体層中に埋め込み、
上記所定の周期を有する上記回折格子層からなる利得結
合型回折格子を形成する工程と、上記第２中間層上に、
絶縁膜からなり、上記回折格子の格子方向と垂直な方向
に対してそれぞれ異なる角度を有する方向に伸びる複数
のエッチングマスクを形成する工程と、上記エッチング
マスクをマスクとして、上記半導体基板が露出するま
で、上記第２中間層，上記回折格子層，上記第１中間
層，及び上記活性層をエッチングし、上記エッチングマ
スク下に残った半導体層からなる共振器を形成する工程
と、このエッチングにより除去された半導体層の部分に
電流ブロック層を選択成長させ、上記エッチングマスク
を除去した後、全面にコンタクト層を結晶成長させる工
程と、上記共振器の間の所定の領域の上記コンタクト層
及び上記電流ブロック層を上記半導体基板が露出するま
でエッチングして、上記共振器を電気的に分離する分離
溝を形成し、上記コンタクト層表面にこのコンタクト層
とオーミック性接触をなす表面電極，上記半導体基板裏
面にこの半導体基板とオーミック性接触をなす裏面電極
を形成して、それぞれ上記共振器を備えた複数の半導体
レーザ素子を形成する工程とを含むものである。
【００１７】この発明（請求項５）にかかる半導体レー
ザ装置の製造方法は、半導体基板上の全面に、レーザ光
の発振が生じる半導体層である活性層、この活性層を構
成する半導体よりバンドギャップの大きい半導体からな
る第１の中間層、この第１中間層を構成する半導体の屈
折率と異なる屈折率を有する半導体からなる回折格子層
を順に結晶成長させた後、この回折格子層の表面に所定
の周期を有する縞状のレジストを、その中央部にこの縞
の方向と同一方向に伸びる境界を有する二つの部分から
なり、この二つの部分における上記縞の方向及び上記縞
の周期は同一であり、その一方の部分における位相が他
の部分に対して上記縞の周期の１／２ずれるように形成
し、このレジストをマスクとして上記第１中間層が露出
するまで上記回折格子層をエッチングする工程と、上記
レジストを除去した後、全面に上記第１中間層を構成す
る半導体と同一の半導体からなる第２の中間層を結晶成
長させて、縞状に残った上記回折格子層を上記第１中間
層及び上記第２中間層からなる半導体層中に埋め込み、
上記所定の周期を有する上記回折格子層からなる屈折率
結合型回折格子を形成する工程と、上記第２中間層上
に、絶縁膜からなり、上記回折格子の格子方向と垂直な
方向に対してそれぞれ異なる角度を有する方向に伸びる
複数のエッチングマスクを形成する工程と、上記エッチ
ングマスクをマスクとして、上記半導体基板が露出する
まで、上記第２中間層，上記回折格子層，上記第１中間
層，及び上記活性層をエッチングし、上記エッチングマ
スク下に残った半導体層からなる共振器を形成する工程
と、このエッチングにより除去された半導体層の部分に
電流ブロック層を選択成長させ、上記エッチングマスク
を除去した後、全面にコンタクト層を結晶成長させる工
程と、上記共振器の間の所定の領域の上記コンタクト層
及び上記電流ブロック層を上記半導体基板が露出するま
でエッチングして、上記共振器を電気的に分離する分離
溝を形成し、上記コンタクト層表面にこのコンタクト層
とオーミック性接触をなす表面電極，上記半導体基板裏
面にこの半導体基板とオーミック性接触をなす裏面電極
を形成して、それぞれ上記共振器を備えた複数の半導体
レーザ素子を形成する工程とを含むものである。
【００１８】この発明（請求項６）にかかる半導体レー
ザ装置の製造方法は、上記の半導体レーザ装置の製造方
法（請求項４または５）において、上記各半導体レーザ
素子の共振器の一端面に接続し、かつこの共振器の中心
軸と同一の中心軸を有する光導波路を、上記各共振器端
面から、この光導波路が他の上記半導体レーザ素子に接
続する光導波路と合流する位置まで直線状に形成する工
程を含むものである。
【００１９】
【作用】この発明（請求項１）にかかる半導体レーザ装
置では、同一半導体基板上に形成され、回折格子が設け
られた共振器を有する複数の分布帰還型半導体レーザ素
子を備え、上記回折格子の格子方向及びこの回折格子の
周期が同一であり、かつ上記共振器の中心軸方向と上記
格子方向に垂直な方向の交差角をそれぞれ異なる角度に
設定してなる半導体レーザ装置において、上記回折格子
が、利得結合型回折格子であるから、それぞれの半導体
レーザ素子において発振する光の波長を異なったものと
することができるとともに、上記のようにλ／４シフト
領域が設けられていない回折格子を用いても、各半導体
レーザ素子における光の発振は、共振器の前端面及び後
端面での反射による光の位相変化の影響を受けることな
く、これを容易に単一モード発振とすることができる。
【００２０】この発明（請求項２）にかかる半導体レー
ザ装置では、同一半導体基板上に形成され、回折格子が
設けられた共振器を有する複数の分布帰還型半導体レー
ザ素子を備え、上記回折格子の格子方向及びこの回折格
子の周期が同一であり、かつ上記共振器の中心軸方向と
上記格子方向に垂直な方向の交差角をそれぞれ異なる角
度に設定してなる半導体レーザ装置において、上記回折
格子が、屈折率結合型回折格子であり、それぞれのこの
回折格子が上記共振器の中央部に境界を有する二つの部
分からなり、この二つの部分における上記格子方向及び
上記格子周期は同一であり、その一方の部分における位
相が他の部分に対して上記格子周期の１／２ずれている
から、それぞれの半導体レーザ素子において発振する光
の波長を異なったものとすることができるとともに、上
記のようにλ／４シフト領域が設けられた回折格子を用
いることにより、各半導体レーザ素子における光の発振
は、共振器の前端面及び後端面での反射による光の位相
変化の影響を受け難く、各レーザ素子を容易に単一モー
ドで発振させることができる。
【００２１】この発明（請求項３）にかかる半導体レー
ザ装置では、上記の半導体レーザ装置（請求項１または
２）において、上記各半導体レーザ素子の共振器の一端
面と接続し、かつこの共振器の中心軸と同一の中心軸を
有する光導波路を備えており、この光導波路は、上記共
振器端面から、この光導波路が他の上記半導体レーザ素
子に接続された光導波路と合流する位置まで直線状に形
成されているから、各半導体レーザ素子から光導波路の
合流点までに導波路の屈曲部が存在せず、導波路での光
の損失を低減できる。
【００２２】この発明（請求項４）にかかる半導体レー
ザ装置の製造方法では、半導体基板上の全面に、レーザ
光の発振が生じる半導体層である活性層、この活性層を
構成する半導体よりバンドギャップの大きい半導体から
なる第１の中間層、上記活性層を構成する半導体のバン
ドギャップより小さいバンドギャップを有する半導体か
らなる回折格子層を順に結晶成長させた後、この回折格
子層の表面に所定の周期を有する縞状のレジストを形成
し、このレジストをマスクとして上記第１中間層が露出
するまで上記回折格子層をエッチングする工程と、上記
レジストを除去した後、全面に上記第１中間層を構成す
る半導体と同一の半導体からなる第２の中間層を結晶成
長させて、縞状に残った上記回折格子層を上記第１中間
層及び上記第２中間層からなる半導体層中に埋め込み、
上記所定の周期を有する上記回折格子層からなる利得結
合型回折格子を形成する工程と、上記第２中間層上に、
絶縁膜からなり、上記回折格子の格子方向と垂直な方向
に対してそれぞれ異なる角度を有する方向に伸びる複数
のエッチングマスクを形成する工程と、上記エッチング
マスクをマスクとして、上記半導体基板が露出するま
で、上記第２中間層，上記回折格子層，上記第１中間
層，及び上記活性層をエッチングし、上記エッチングマ
スク下に残った半導体層からなる共振器を形成する工程
と、このエッチングにより除去された半導体層の部分に
電流ブロック層を選択成長させ、上記エッチングマスク
を除去した後、全面にコンタクト層を結晶成長させる工
程と、上記共振器の間の所定の領域の上記コンタクト層
及び上記電流ブロック層を上記半導体基板が露出するま
でエッチングして、上記共振器を電気的に分離する分離
溝を形成し、上記コンタクト層表面にこのコンタクト層
とオーミック性接触をなす表面電極，上記半導体基板裏
面にこの半導体基板とオーミック性接触をなす裏面電極
を形成して、それぞれ上記共振器を備えた複数の半導体
レーザ素子を形成する工程とを含むから、回折格子にλ
／４シフト領域を設ける必要が無く、これを同一周期で
一様に形成するため、その形成工程は簡易なものとな
り、半導体レーザ装置の歩留まりを向上させることがで
きるとともに、その信頼性も向上させることができる。
また、この製造方法により作製されるそれぞれの半導体
レーザ素子において発振する光の波長を異なったものと
することができるとともに、そのレーザ光発振は共振器
の前端面及び後端面での反射による光の位相変化の影響
を受けることなく、これを容易に単一モード発振とする
ことができる。
【００２３】この発明（請求項５）にかかる半導体レー
ザ装置の製造方法では、半導体基板上の全面に、レーザ
光の発振が生じる半導体層である活性層、この活性層を
構成する半導体よりバンドギャップの大きい半導体から
なる第１の中間層、この第１中間層を構成する半導体の
屈折率と異なる屈折率を有する半導体からなる回折格子
層を順に結晶成長させた後、この回折格子層の表面に所
定の周期を有する縞状のレジストを、その中央部にこの
縞の方向と同一方向に伸びる境界を有する二つの部分か
らなり、この二つの部分における上記縞の方向及び上記
縞の周期は同一であり、その一方の部分における位相が
他の部分に対して上記縞の周期の１／２ずれるように形
成し、このレジストをマスクとして上記第１中間層が露
出するまで上記回折格子層をエッチングする工程と、上
記レジストを除去した後、全面に上記第１中間層を構成
する半導体と同一の半導体からなる第２の中間層を結晶
成長させて、縞状に残った上記回折格子層を上記第１中
間層及び上記第２中間層からなる半導体層中に埋め込
み、上記所定の周期を有する上記回折格子層からなる屈
折率結合型回折格子を形成する工程と、上記第２中間層
上に、絶縁膜からなり、上記回折格子の格子方向と垂直
な方向に対してそれぞれ異なる角度を有する方向に伸び
る複数のエッチングマスクを形成する工程と、上記エッ
チングマスクをマスクとして、上記半導体基板が露出す
るまで、上記第２中間層，上記回折格子層，上記第１中
間層，及び上記活性層をエッチングし、上記エッチング
マスク下に残った半導体層からなる共振器を形成する工
程と、このエッチングにより除去された半導体層の部分
に電流ブロック層を選択成長させ、上記エッチングマス
クを除去した後、全面にコンタクト層を結晶成長させる
工程と、上記共振器の間の所定の領域の上記コンタクト
層及び上記電流ブロック層を上記半導体基板が露出する
までエッチングして、上記共振器を電気的に分離する分
離溝を形成し、上記コンタクト層表面にこのコンタクト
層とオーミック性接触をなす表面電極，上記半導体基板
裏面にこの半導体基板とオーミック性接触をなす裏面電
極を形成して、それぞれ上記共振器を備えた複数の半導
体レーザ素子を形成する工程とを含むから、回折格子を
同一周期で形成するため、その形成工程は簡易なものと
なり、半導体レーザ装置の歩留まりを向上させることが
できるとともに、その信頼性も向上させることができ
る。また、この製造方法により作製されるそれぞれの半
導体レーザ素子において発振する光の波長を異なったも
のとすることができるとともに、そのレーザ光発振は共
振器の前端面及び後端面での反射による光の位相変化の
影響を受け難く、各レーザ素子を容易に単一モードで発
振させることができる。
【００２４】この発明（請求項６）にかかる半導体レー
ザ装置の製造方法では、上記の半導体レーザ装置の製造
方法（請求項４または５）において、上記各半導体レー
ザ素子の共振器の一端面に接続し、かつこの共振器の中
心軸と同一の中心軸を有する複数の光導波路を、上記各
共振器端面から、この光導波路が他の上記半導体レーザ
素子に接続する光導波路と合流する位置まで直線状に形
成する工程を含むから、この製造方法により作製される
半導体レーザ装置においては、各半導体レーザ素子から
光導波路の合流点までに導波路の屈曲部が存在せず、導
波路での光の損失を低減できる。
【００２５】
【実施例】
実施例１．この発明の第１の実施例について説明する。
本実施例の半導体レーザ装置の上面図を図１に示す。図
において、１は半導体基板、２ａ，２ｂ，・・・ ，２ｅは
半導体レーザ素子、３は共振器、４１は利得結合型回折
格子、５は光導波路、６は共振器の後端面である。各半
導体レーザ素子は、利得結合型回折格子を有する共振器
を備えたＤＦＢレーザとなっている。また、一点鎖線は
各半導体レーザ素子の共振器の中心軸であり、矢印は光
の進む方向である。利得結合型回折格子４１は同一周期
０．２μｍで、同一方向に一様に形成されている。これ
に対してＤＦＢ半導体レーザ素子２ａ，２ｂ，・・・ ，２
ｅの共振器３はその中心軸方向が回折格子４１の方向に
垂直な方向となす角度θがそれぞれ異なるように形成さ
れており、これらの角度θは図１に示すように、レーザ
素子２ａにおいてはゼロ，２ｂにおいてはθ1 ，・・・ ，
２ｅにおいてはθ4であり、０＜θ1 ＜・・・ ＜θ4 とな
っている。図２は、この半導体レーザ装置の図１におけ
るＡ−Ａ´での断面図である。半導体基板１上に活性層
１０，中間層１１及びコンタクト層１３が積層されてお
り、同一周期で一様な回折格子４１は中間層１１内に埋
め込まれている。また、コンタクト層１３上に表面電極
１５、半導体基板裏面に裏面電極１６が形成されてい
る。回折格子４１は、活性層１０で発振された光を吸収
するように、活性層１０を構成する材料よりバンドキバ
ャップの小さい材料で構成されており、利得結合型回折
格子となっている。図３は半導体レーザ素子２ｅの共振
器の一部分を拡大して示す上面図である。この図からわ
かるように、半導体レーザ素子２ｅの共振器の中心軸方
向に進む光に対する回折格子の周期は（０．２／cos θ
4 ）μｍとなる。他の半導体レーザ素子についてもまっ
たく同じであり、レーザ素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの
中心軸方向の回折格子の周期は、それぞれ０．２μｍ，
（０．２／cos θ1 ）μｍ，（０．２／cos θ2 ）μ
ｍ，（０．２／cos θ3 ）μｍとなる。これに応じて各
レーザ素子２ａ，２ｂ，・・・ ，２ｅにおいて発振される
光の波長は、θ＝０の場合の発振波長をλ0 とすると、
上記の(1) 式より、それぞれλ0 ，λ0 ／cos θ1 ，・・
・，λ0 ／cos θ4 となる。
【００２６】次に、本実施例１の半導体レーザ装置の製
造方法について説明する。図４(a)-(h) は、本実施例の
半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図及び上面図で
ある。（図４(e) のみ上面図であり、他はすべて断面図
である。）まず図４(a) に示すように、半導体基板１上
の全面に活性層１０、第１中間層１１ａ、利得結合型回
折格子層４１を順に結晶成長させる。第１中間層１１ａ
を構成する半導体は、活性層１０を構成する半導体より
バンドギャップが大きいものとする。また、利得結合型
回折格子層４１を構成する半導体は、活性層１０を構成
する半導体よりバンドギャップが小さく、活性層から放
射される光を吸収するものとする。次に、全面にレジス
ト５０を塗布し、干渉露光法により、図４(b) に示すよ
うに、位相の揃った単色光６１，６２を２方向からレジ
スト５０に照射する。この際、光の干渉によりレジスト
５０上の光強度が位置によって周期的に変化する。この
ため、露光後このレジスト５０を現像すると、回折格子
層４１上に周期的にレジストが残る。この周期は、単色
光６１，６２の波長によって決まり、これによって形成
される周期的なレジストパターンは、一方向からフォト
マスクを通してレジストに光を照射する通常の写真製版
法の解像限界の１／２程度の微細なものとなる。次に、
図４(c) に示すように、このレジスト５０をマスクに利
得結合型回折格子層４１及び第１中間層１１ａをエッチ
ングする。ただし、第１中間層１１ａは、一定の厚さだ
け残るようにする。これにより、一定の周期を有する利
得結合型回折格子４１が形成される。さらに、レジスト
５０を除去した後、図４(d) に示すように、全面に上記
第１中間層と同じ半導体からなる第２中間層１１ｂを結
晶成長させて、上記利得結合型回折格子４１を上記第１
及び第２中間層からなる中間層１１の中に埋め込む。次
に、図４(e) に示すように、中間層１１表面の半導体レ
ーザ素子の共振器を形成すべき領域にエッチングマスク
５１を形成する。ただし、図中の破線は回折格子４１の
形成されている部分を示す。この際、各エッチングマス
ク５１の中心軸の方向は同一周期、同一方向に一様に形
成された回折格子４１の格子方向（破線）に垂直な方向
に対して、それぞれ異なる角度をなすようにする。この
後、図４(f) に示すように、上記エッチングマスク５１
をマスクとして、中間層１１，利得結合型回折格子４
１，活性層１０を半導体基板１が露出するまでエッチン
グして、エッチングマスク５１の下に残った半導体層か
らなる共振器３を形成する。ただし、図４(f),(g),(h)
は、図４(e) のＢ- Ｂ´における断面図である。次に、
図４(g) に示すように、このエッチングされた部分を埋
め込むように、電流ブロック層１２を選択成長させ、さ
らに上記エッチングマスク５１をエッチング除去した
後、全面にコンタクト層１３を結晶成長させる。次に、
図４(h) に示すように、各半導体レーザ素子間を電気的
に分離するための分離溝１４をエッチングにより形成
し、さらにコンタクト層１３上にこれとオーミック性接
触をなす表面電極１５、半導体基板裏面にこれとオーミ
ック性接触をなす裏面電極１６を形成する。これによ
り、上記共振器の中心軸方向が、回折格子４１の格子方
向に垂直な方向となす角度がそれぞれ異なるように形成
された複数のＤＦＢ半導体レーザ素子からなる上記の半
導体レーザ装置が作製される。
【００２７】本実施例１においては、同一周期，同一方
向に一様に形成された利得結合型回折格子４１に対し
て、各半導体レーザ素子の中心軸のなす角度が異なるた
め、これら各レーザ素子において発振される光の波長を
異なったものとすることができる。前述のように、波長
多重光通信における相異なる二波長の差の最小値として
は、１ｎｍ程度が適当である。これに対応する回折格子
の周期の差は、活性層がＩｎＧａＡｓＰからなるとする
と、屈折率ｎ＝３．４００であるから、(1) 式より０．
１５ｎｍとなり、さらにこの周期の差に対応する共振器
中心軸と回折格子の格子方向のなす角の差は、本実施例
１の同一周期０．２μｍで形成された回折格子４１の場
合、約２．２度となり、十分実現できる値となる。この
角度の最小値は、上記共振器形成用エッチングマスク５
１を形成するための写真製版工程で用いられるフォトマ
スクに依存する。通常このフォトマスクは、ＥＢ描画装
置を用いて作製される。ＥＢ描画装置においては、電子
ビームの照射は、矩形領域を単位として行われており、
上記の共振器のように特定の方向に対してある角度をも
って傾いた形状を描画する際は、図５(a) に示すよう
に、上記の矩形の描画領域を少しづつずらすようにして
描画している。ただし、この図において、一点鎖線は共
振器の中心軸、二点鎖線は上記回折格子４１の格子方向
に垂直な方向、θはこれらの間の角度とする。一般的な
ＥＢ描画装置において、上記矩形描画領域をずらすこと
ができる距離の最小値は、０．０１μｍ程度である。本
実施例１によれば、この一般的なＥＢ描画装置を用いて
形成できる共振器の上記角度θの最小値は、共振器の長
さを３００μｍとすると、図５(b) に示すＥＢ描画領域
形状を用いて実現され、Tan -1（０．０１／３００）＝
０．００１９度と上記の２．２度より充分小さい値とな
る。従って、同一周期で一様に形成された回折格子４１
の周期は０．２μｍであるから、この共振器の中心軸方
向の回折格子周期は、 0.2/cos(Tan -1(0.01/300))=0.20000000011 μｍ となり、これとθがゼロの共振器の回折格子周期０．２
μｍとの差の０．００００００１１ｎｍが回折格子周期
差の最小値となる。従来の半導体レーザ素子ごとに回折
格子周期を変える方法を用いた場合に、前述の特殊な装
置改造を行ったＥＢ描画装置によって回折格子を形成し
たとしても、設定可能な回折格子周期の差の最小値は装
置の制約から０．０５ｎｍであるのに対し、本実施例１
に示した方法を用いた場合は、上記のような改造をして
いない一般的なＥＢ描画装置を用いて共振器形成用エッ
チングマスク５１を形成するための上記フォトマスクを
作製しても、上記のような非常に微小な回折格子周期差
の最小値が得られる。
【００２８】また、本実施例１においては、上記のよう
に各レーザ素子において発振される光の波長を異なった
ものとすることができるとともに、回折格子が利得結合
型であるため、回折格子にλ／４シフト領域が設けられ
ていなくても、各半導体レーザ素子における光の発振を
安定な単一モード発振とすることができる。また、この
ように共振器中央部において回折格子のλ／４シフト領
域を設ける必要が無いため、この半導体レーザ装置の製
造においては、上記の干渉露光法のような一般的な回折
格子形成用転写技術を用いることができ、これにＥＢ直
接描画法を用いた場合に比べて、露光に要する時間が桁
違いに少なくなるとともに、その工程は非常に簡単でか
つ信頼性の高いものとなり、歩留まりも向上する。この
ため、半導体レーザ装置自身の信頼性も高くなる。
【００２９】なお、上記の回折格子の形成にＥＢ直接描
画法を用いてもよい。この場合、その描画時間は、上記
の干渉露光法を用いた場合の露光時間よりは長くなる
が、ＥＢ直接描画法により各半導体レーザ素子における
回折格子を異なる周期で形成する従来の方法を用いた場
合の描画時間に比べると、短いものとなる。さらに、そ
の描画操作も、各共振器に対応した複数のｊｏｂファイ
ルを作る必要がないため、上記の従来の方法と比較する
と簡単なものとなる。
【００３０】実施例２．この発明の第２の実施例につい
て説明する。本実施例の半導体レーザ装置は、同一半導
体基板上に形成され、同一周期で同一方向に形成された
屈折率結合型回折格子を有する共振器が設けられた複数
のＤＦＢ半導体レーザ素子を備えており、各レーザ素子
の共振器の中心軸方向と回折格子方向に垂直な方向のな
す角をそれぞれ異なる角度に設定している。このＤＦＢ
レーザ素子と回折格子の配置は、実施例１において図１
に示した半導体レーザ装置とまったく同様である。図６
は、この半導体レーザ装置の断面図である。半導体基板
１上に活性層１０，中間層１１及びコンタクト層１３が
積層されており、同一周期の回折格子４２は中間層１１
内に埋め込まれている。また、コンタクト層１３上に表
面電極１５、半導体基板１裏面に裏面電極１６が形成さ
れている。回折格子４２は、中間層１１を構成する材料
とは屈折率の異なる材料で構成されており、屈折率結合
型回折格子となっている。また、この回折格子４２は、
共振器３の中央部においてその位相がπだけ、すなわち
回折格子周期の１／２だけずれている。この位相のずれ
ている位置を図６では点線で示している。これは、前述
のλ／４シフト領域である。
【００３１】次に、本実施例２の半導体レーザ装置の製
造方法について説明する。図７(a),(b) は、本実施例の
半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。ま
ず、半導体基板１上の全面に活性層１０、第１中間層１
１ａ、屈折率結合型回折格子層４２を順に結晶成長させ
る。第１中間層１１ａを構成する半導体は、活性層１０
を構成する半導体よりバンドギャップが大きいものとす
る。また、屈折率結合型回折格子層４２を構成する半導
体は、中間層を構成する半導体とは異なる屈折率を有す
るものとする。次に、全面にレジスト５０を塗布し、位
相シフト法を用いた干渉露光法により、図７(a) に示す
ように、位相の揃った単色光６１，６２を２方向からレ
ジスト５０に照射する。ただし、単色光６１は位相シフ
ター６３を通してレジストに照射し、レジスト５０の表
面における単色光６１の位相を図中のレジスト中央部の
右側と左側の領域でずれようにする。このため、光６１
と光６２との干渉によって生ずるレジスト５０表面の位
置による光強度の周期的変化の位相を、図中のレジスト
中央部を境にπだけずらすことができる。さらに、露光
後このレジスト５０を現像し、これをマスクに屈折率結
合型回折格子層４２及び第１中間層１１ａをエッチング
することにより、図７(b) に示すように、上記のλ／４
シフト領域（図中の点線）を有する屈折率結合型回折格
子４２を形成する。ただし、第１中間層１１ａは、一定
の厚さだけ残るようにする。これ以降は、実施例１の図
４(d)-(h) に示した工程とまったく同様の工程により、
第２中間層１１ｂを結晶成長させて、上記利得結合型回
折格子４１を上記第１及び第２中間層からなる中間層１
１の中に埋め込み、半導体レーザ素子の共振器を形成
し、電流ブロック層１２，コンタクト層１３を結晶成長
させ、各半導体レーザ素子間を電気的に分離するための
分離溝１４を形成し、さらに、表面電極１５，裏面電極
１６を形成する。これにより、上記共振器の中心軸方向
が、屈折率結合型回折格子４２の格子方向に垂直な方向
となす角度がそれぞれ異なるように形成された複数のＤ
ＦＢ半導体レーザ素子からなる上記の半導体レーザ装置
が作製される。
【００３２】本実施例２においても、上記の実施例１と
同様に、同一周期，同一方向に形成された回折格子４２
に対して、各半導体レーザ素子の中心軸のなす角度が異
なるため、これら各レーザ素子において発振される光の
波長を異なったものとすることができるとともに、回折
格子４２は屈折率結合型回折格子であり、かつ共振器３
の中央部においてλ／４シフト領域を有しているため、
共振器の前端面及び後端面における光の反射の影響を低
減でき、各半導体レーザ素子における光の発振を安定な
単一モード発振とすることができる。
【００３３】また、本実施例２においては、上記のよう
に位相シフト法を用いた干渉露光法によりλ／４シフト
領域を有する回折格子を形成することができ、ＥＢ直接
描画法によって回折格子を形成した場合に比べて、露光
に要する時間が桁違いに少なくなるとともに、その工程
は非常に簡単でかつ信頼性の高いものとなり、歩留まり
も向上する。このため、半導体レーザ装置自身の信頼性
も高くなる。
【００３４】なお、上記の回折格子の形成にＥＢ直接描
画法を用いてもよい。この場合、その描画時間は、上記
の位相シフト法を用いた干渉露光法による場合の露光時
間よりは長くなるが、ＥＢ直接描画法により各半導体レ
ーザ素子における回折格子を異なる周期で形成する従来
の方法を用いた場合の描画時間に比べると短いものとな
る。さらに、その描画操作も従来の方法と比較すると簡
単なものとなる。
【００３５】また、上記回折格子をポジネガ法を用いた
干渉露光法によって形成してもよい。この場合も、上記
の位相シフト法を用いた干渉露光法による場合と同様に
容易にλ／４シフト領域を有する回折格子を形成するこ
とができる。
【００３６】実施例３．この発明の第３の実施例につい
て説明する。図８は本実施例３の半導体レーザ装置を示
す上面図である。この半導体レーザ装置は、実施例１ま
たは２に示したＤＦＢ半導体レーザ素子２ａ，２ｂ，・・
・ ，２ｅと、これらの共振器３のレーザ光出射側に接続
する光導波路５を備えており、この光導波路５は各共振
器の中心軸に沿って直線的に伸びるように形成されてい
る。さらに、全ての光導波路が結合されて、その先は一
本の導波路となる。
【００３７】図９は本実施例３の半導体レーザ装置の製
造方法を示す上面図である。この図に示すように、実施
例１または２に示した工程により、半導体基板１上にＤ
ＦＢ半導体レーザ素子２ａ，２ｂ，・・・ ，２ｅを形成し
た後、図中の破線で示す領域に光導波路となる半導体層
を形成する。
【００３８】本実施例３においては、各半導体レーザ素
子の共振器の中心軸方向が全て異なっているために、こ
れらの中心軸に沿って各光導波路を直線的に延長するこ
とにより、光導波路を容易に結合できる。前述のよう
に、図１０及び図１２に示す従来例の場合、光導波路を
結合させるために、これに屈曲部が設けられており、こ
の部分でのレーザ光の損失が問題となるが、本実施例の
半導体レーザ装置によれば光導波路に屈曲部が無いた
め、光導波路におけるレーザ光の損失を低減できる。
【００３９】
【発明の効果】以上のようにこの発明（請求項１）にか
かる半導体レーザ装置によれば、同一半導体基板上に形
成され、回折格子が設けられた共振器を有する複数の分
布帰還型半導体レーザ素子を備え、上記回折格子の格子
方向及びこの回折格子の周期が同一であり、かつ上記共
振器の中心軸方向と上記格子方向に垂直な方向の交差角
をそれぞれ異なる角度に設定してなる半導体レーザ装置
において、上記回折格子が、利得結合型回折格子である
ので、それぞれの半導体レーザ素子において発振する光
の波長を異なったものとすることができるとともに、各
半導体レーザ素子における光の発振を容易に単一モード
発振とすることができる。
【００４０】また、この発明（請求項２）にかかる半導
体レーザ装置によれば、同一半導体基板上に形成され、
回折格子が設けられた共振器を有する複数の分布帰還型
半導体レーザ素子を備え、上記回折格子の格子方向及び
この回折格子の周期が同一であり、かつ上記共振器の中
心軸方向と上記格子方向に垂直な方向の交差角をそれぞ
れ異なる角度に設定してなる半導体レーザ装置におい
て、上記回折格子が、屈折率結合型回折格子であり、そ
れぞれのこの回折格子が上記共振器の中央部に境界を有
する二つの部分からなり、この二つの部分における上記
格子方向及び上記格子周期は同一であり、その一方の部
分における位相が他の部分に対して上記格子周期の１／
２ずれているので、それぞれの半導体レーザ素子におい
て発振する光の波長を異なったものとすることができる
とともに、各半導体レーザ素子における光の発振を容易
に単一モード発振とすることができる。
【００４１】また、この発明（請求項３）にかかる半導
体レーザ装置によれば、上記の半導体レーザ装置（請求
項１または２）において、上記各半導体レーザ素子の共
振器の一端面と接続し、かつこの共振器の中心軸と同一
の中心軸を有する光導波路を備えており、この光導波路
は、上記共振器端面から、この光導波路が他の上記半導
体レーザ素子に接続された光導波路と合流する位置まで
直線状に形成されているので、導波路での光の損失を低
減できる。
【００４２】また、この発明（請求項４）にかかる半導
体レーザ装置の製造方法によれば、半導体基板上の全面
に、レーザ光の発振が生じる半導体層である活性層、こ
の活性層を構成する半導体よりバンドギャップの大きい
半導体からなる第１の中間層、上記活性層を構成する半
導体のバンドギャップより小さいバンドギャップを有す
る半導体からなる回折格子層を順に結晶成長させた後、
この回折格子層の表面に所定の周期を有する縞状のレジ
ストを形成し、このレジストをマスクとして上記第１中
間層が露出するまで上記回折格子層をエッチングする工
程と、上記レジストを除去した後、全面に上記第１中間
層を構成する半導体と同一の半導体からなる第２の中間
層を結晶成長させて、縞状に残った上記回折格子層を上
記第１中間層及び上記第２中間層からなる半導体層中に
埋め込み、上記所定の周期を有する上記回折格子層から
なる利得結合型回折格子を形成する工程と、上記第２中
間層上に、絶縁膜からなり、上記回折格子の格子方向と
垂直な方向に対してそれぞれ異なる角度を有する方向に
伸びる複数のエッチングマスクを形成する工程と、上記
エッチングマスクをマスクとして、上記半導体基板が露
出するまで、上記第２中間層，上記回折格子層，上記第
１中間層，及び上記活性層をエッチングし、上記エッチ
ングマスク下に残った半導体層からなる共振器を形成す
る工程と、このエッチングにより除去された半導体層の
部分に電流ブロック層を選択成長させ、上記エッチング
マスクを除去した後、全面にコンタクト層を結晶成長さ
せる工程と、上記共振器の間の所定の領域の上記コンタ
クト層及び上記電流ブロック層を上記半導体基板が露出
するまでエッチングして、上記共振器を電気的に分離す
る分離溝を形成し、上記コンタクト層表面にこのコンタ
クト層とオーミック性接触をなす表面電極，上記半導体
基板裏面にこの半導体基板とオーミック性接触をなす裏
面電極を形成して、それぞれ上記共振器を備えた複数の
半導体レーザ素子を形成する工程とを含むので、回折格
子の形成工程は簡易なものとなり、半導体レーザ装置の
歩留まりを向上させることができるとともに、その信頼
性も向上させることができる。また、この製造方法によ
り作製されるそれぞれの半導体レーザ素子において発振
する光の波長を異なったものとすることができるととも
に、これを容易に単一モード発振とすることができる。
【００４３】また、この発明（請求項５）にかかる半導
体レーザ装置の製造方法によれば、半導体基板上の全面
に、レーザ光の発振が生じる半導体層である活性層、こ
の活性層を構成する半導体よりバンドギャップの大きい
半導体からなる第１の中間層、この第１中間層を構成す
る半導体の屈折率と異なる屈折率を有する半導体からな
る回折格子層を順に結晶成長させた後、この回折格子層
の表面に所定の周期を有する縞状のレジストを、その中
央部にこの縞の方向と同一方向に伸びる境界を有する二
つの部分からなり、この二つの部分における上記縞の方
向及び上記縞の周期は同一であり、その一方の部分にお
ける位相が他の部分に対して上記縞の周期の１／２ずれ
るように形成し、このレジストをマスクとして上記第１
中間層が露出するまで上記回折格子層をエッチングする
工程と、上記レジストを除去した後、全面に上記第１中
間層を構成する半導体と同一の半導体からなる第２の中
間層を結晶成長させて、縞状に残った上記回折格子層を
上記第１中間層及び上記第２中間層からなる半導体層中
に埋め込み、上記所定の周期を有する上記回折格子層か
らなる屈折率結合型回折格子を形成する工程と、上記第
２中間層上に、絶縁膜からなり、上記回折格子の格子方
向と垂直な方向に対してそれぞれ異なる角度を有する方
向に伸びる複数のエッチングマスクを形成する工程と、
上記エッチングマスクをマスクとして、上記半導体基板
が露出するまで、上記第２中間層，上記回折格子層，上
記第１中間層，及び上記活性層をエッチングし、上記エ
ッチングマスク下に残った半導体層からなる共振器を形
成する工程と、このエッチングにより除去された半導体
層の部分に電流ブロック層を選択成長させ、上記エッチ
ングマスクを除去した後、全面にコンタクト層を結晶成
長させる工程と、上記共振器の間の所定の領域の上記コ
ンタクト層及び上記電流ブロック層を上記半導体基板が
露出するまでエッチングして、上記共振器を電気的に分
離する分離溝を形成し、上記コンタクト層表面にこのコ
ンタクト層とオーミック性接触をなす表面電極，上記半
導体基板裏面にこの半導体基板とオーミック性接触をな
す裏面電極を形成して、それぞれ上記共振器を備えた複
数の半導体レーザ素子を形成する工程とを含むので、回
折格子の形成工程は簡易なものとなり、半導体レーザ装
置の歩留まりを向上させることができるとともに、その
信頼性も向上させることができる。また、それぞれの半
導体レーザ素子において発振する光の波長を異なったも
のとすることができるとともに、各レーザ素子を容易に
単一モードで発振させることができる。
【００４４】また、この発明（請求項６）にかかる半導
体レーザ装置の製造方法によれば、上記の半導体レーザ
装置の製造方法（請求項４または５）において、上記各
半導体レーザ素子の共振器の一端面に接続し、かつこの
共振器の中心軸と同一の中心軸を有する光導波路を、上
記各共振器端面から、この光導波路が他の上記半導体レ
ーザ素子に接続する光導波路と合流する位置まで直線状
に形成する工程を含むので、導波路での光の損失を低減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例による半導体レーザ
装置を示す上面図である。
【図２】 この発明の第１の実施例による半導体レーザ
装置を示す図１のＡ−Ａ´における断面図である。
【図３】 この発明の第１の実施例による半導体レーザ
装置の一部を拡大して示す上面図である。
【図４】 この発明の第１の実施例による半導体レーザ
装置の製造方法を示す断面図（図４(a)-(d),(f)-(h) ）
及び上面図（図４(e) ）である。
【図５】 共振器形成用エッチングマスクを形成するた
めのフォトマスク作製におけるＥＢ描画パターンを説明
する図である。
【図６】 この発明の第２の実施例による半導体レーザ
装置を示す断面図である。
【図７】 この発明の第２の実施例による半導体レーザ
装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】 この発明の第３の実施例による半導体レーザ
装置を示す上面図である。
【図９】 この発明の第３の実施例による半導体レーザ
装置の製造方法を示す上面図である。
【図１０】 各半導体レーザ素子の共振器毎に回折格子
の周期が異なる従来の半導体レーザ装置を示す上面図で
ある。
【図１１】 回折格子のλ／４シフト領域に代えて共振
器に屈曲部を設けた従来の半導体レーザ素子を示す上面
図である。
【図１２】 同一周期，同一方向に形成された回折格子
に対してそれぞれ異なる方向に形成された半導体レーザ
素子を備えた従来の半導体レーザ装置を示す上面図（図
１２(a) ），及び図１２(a) のＣ−Ｃ´における断面図
（図１２(b)）である。
【符号の説明】
１ 半導体基板、２ａ，２ｂ，・・・ ，２ｅ ＤＦＢ半導
体レーザ素子、３ 共振器、４，２４ 回折格子、４
ａ，４ｂ，・・・ ，４ｅ それぞれ周期の異なる回折格
子、５ 光導波路、６ 共振器後端面、７，１０ 活性
層、１１ 中間層、１１ａ 第１中間層、１１ｂ 第２
中間層、１２ 電流ブロック層、１３ コンタクト層、
１４ 分離溝、１５ 表面電極、１６ 裏面電極、４１
利得結合型回折格子、４２ 屈折率結合型回折格子、
５０ レジスト、５１ エッチングマスク、６１，６２
単色光、６３ 位相シフター。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同一半導体基板上に形成され、回折格子
    が設けられた共振器を有する複数の分布帰還型半導体レ
    ーザ素子を備え、上記回折格子の格子方向及び該回折格
    子の周期が同一であり、かつ上記共振器の中心軸方向と
    上記格子方向に垂直な方向の交差角をそれぞれ異なる角
    度に設定してなる半導体レーザ装置において、 上記回折格子は、利得結合型回折格子であることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 同一半導体基板上に形成され、回折格子
    が設けられた共振器を有する複数の分布帰還型半導体レ
    ーザ素子を備え、上記回折格子の格子方向及び該回折格
    子の周期が同一であり、かつ上記共振器の中心軸方向と
    上記格子方向に垂直な方向の交差角をそれぞれ異なる角
    度に設定してなる半導体レーザ装置において、 上記回折格子は、屈折率結合型回折格子であり、 それぞれの該回折格子は上記共振器の中央部に境界を有
    する二つの部分からなり、該二つの部分における上記格
    子方向及び上記格子周期は同一であり、該二つの部分の
    一方の部分における位相が他の部分に対して上記格子周
    期の１／２ずれていることを特徴とする半導体レーザ装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
    装置において、 上記各半導体レーザ素子の共振器の一端面と接続し、か
    つ該共振器の中心軸と同一の中心軸を有する光導波路を
    備えており、 該光導波路は、上記共振器端面から、該光導波路が他の
    上記半導体レーザ素子に接続された光導波路と合流する
    位置まで直線状に形成されていることを特徴とする半導
    体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 半導体基板上の全面に、レーザ光の発振
    が生じる半導体層である活性層、該活性層を構成する半
    導体よりバンドギャップの大きい半導体からなる第１の
    中間層、上記活性層を構成する半導体のバンドギャップ
    より小さいバンドギャップを有する半導体からなる回折
    格子層を順に結晶成長させた後、該回折格子層の表面に
    所定の周期を有する縞状のレジストを形成し、該レジス
    トをマスクとして上記第１中間層が露出するまで上記回
    折格子層をエッチングする工程と、 上記レジストを除去した後、全面に上記第１中間層を構
    成する半導体と同一の半導体からなる第２の中間層を結
    晶成長させて、縞状に残った上記回折格子層を上記第１
    中間層及び上記第２中間層からなる半導体層中に埋め込
    み、上記所定の周期を有する上記回折格子層からなる利
    得結合型回折格子を形成する工程と、 上記第２中間層上に、絶縁膜からなり、上記回折格子の
    格子方向と垂直な方向に対してそれぞれ異なる角度を有
    する方向に伸びる複数のエッチングマスクを形成する工
    程と、 上記エッチングマスクをマスクとして、上記半導体基板
    が露出するまで、上記第２中間層，上記回折格子層，上
    記第１中間層，及び上記活性層をエッチングし、上記エ
    ッチングマスク下に残った半導体層からなる共振器を形
    成する工程と、 該エッチングにより除去された半導体層の部分に電流ブ
    ロック層を選択成長させ、上記エッチングマスクを除去
    した後、全面にコンタクト層を結晶成長させる工程と、 上記共振器の間の所定の領域の上記コンタクト層及び上
    記電流ブロック層を上記半導体基板が露出するまでエッ
    チングして、上記共振器を電気的に分離する分離溝を形
    成し、上記コンタクト層表面に該コンタクト層とオーミ
    ック性接触をなす表面電極，上記半導体基板裏面に該半
    導体基板とオーミック性接触をなす裏面電極を形成し
    て、それぞれ上記共振器を備えた複数の半導体レーザ素
    子を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レー
    ザ装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 半導体基板上の全面に、レーザ光の発振
    が生じる半導体層である活性層、該活性層を構成する半
    導体よりバンドギャップの大きい半導体からなる第１の
    中間層、該第１中間層を構成する半導体の屈折率と異な
    る屈折率を有する半導体からなる回折格子層を順に結晶
    成長させた後、該回折格子層の表面に所定の周期を有す
    る縞状のレジストを、その中央部に該縞の方向と同一方
    向に伸びる境界を有する二つの部分からなり、該二つの
    部分における上記縞の方向及び上記縞の周期は同一であ
    り、該二つの部分の一方の部分における位相が他の部分
    に対して上記縞の周期の１／２ずれるように形成し、該
    レジストをマスクとして上記第１中間層が露出するまで
    上記回折格子層をエッチングする工程と、 上記レジストを除去した後、全面に上記第１中間層を構
    成する半導体と同一の半導体からなる第２の中間層を結
    晶成長させて、縞状に残った上記回折格子層を上記第１
    中間層及び上記第２中間層からなる半導体層中に埋め込
    み、上記所定の周期を有する上記回折格子層からなる屈
    折率結合型回折格子を形成する工程と、 上記第２中間層上に、絶縁膜からなり、上記回折格子の
    格子方向と垂直な方向に対してそれぞれ異なる角度を有
    する方向に伸びる複数のエッチングマスクを形成する工
    程と、 上記エッチングマスクをマスクとして、上記半導体基板
    が露出するまで、上記第２中間層，上記回折格子層，上
    記第１中間層，及び上記活性層をエッチングし、上記エ
    ッチングマスク下に残った半導体層からなる共振器を形
    成する工程と、 該エッチングにより除去された半導体層の部分に電流ブ
    ロック層を選択成長させ、上記エッチングマスクを除去
    した後、全面にコンタクト層を結晶成長させる工程と、 上記共振器の間の所定の領域の上記コンタクト層及び上
    記電流ブロック層を上記半導体基板が露出するまでエッ
    チングして、上記共振器を電気的に分離する分離溝を形
    成し、上記コンタクト層表面に該コンタクト層とオーミ
    ック性接触をなす表面電極，上記半導体基板裏面に該半
    導体基板とオーミック性接触をなす裏面電極を形成し
    て、それぞれ上記共振器を備えた複数の半導体レーザ素
    子を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レー
    ザ装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の半導体レーザ
    装置の製造方法において、 上記各半導体レーザ素子の共振器の一端面に接続し、か
    つ該共振器の中心軸と同一の中心軸を有する光導波路
    を、上記各共振器端面から、該光導波路が他の上記半導
    体レーザ素子に接続する光導波路と合流する位置まで直
    線状に形成する工程を含むことを特徴とする半導体レー
    ザ装置の製造方法。
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