JPH1027936A - 変調器付きレーザの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変調器付きレーザアレイを簡便に作製できる
方法を提供する。 【解決手段】 基板12の上面にグレーティング区域14a
を設ける工程と、予定させる導波路方向に沿って第１区
域28、グレーティング区域14a 及び第２区域32の順で配
列しかつ導波路方向と直交する方向に沿う幅と等幅でグ
レーティング区域とそれぞれ連続する当該第１及び第２
区域の、導波路方向と平行な互いに対向する２辺16a,18
b,20a,22b を画成する第１、第２、第３及び第４マスク
16、18、20、22 を基板の上面に設ける工程と、第１、第
２、第３及び第４マスクが設けられ基板の上面側に、有
機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて多重量子井戸
層（ＭＱＷ層）34を設けて、第１区域に活性領域35、グ
レーティング区域に分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域37
及び第２区域に変調領域39をそれぞれ形成する工程とを
含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、変調器付きレー
ザアレイに適用して好適な変調器付き分布ブラッグ反射
（ＤＢＲ）型レーザの形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光波長分割多重通信や光交換の分
野に使用される変調器付きレーザアレイとして、文献Ｉ
（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏ
ｆ Ｉｎｄｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ ａｎｄ Ｒｅ
ｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，（１９９５），ｐ．
５３〜５６）に開示されているものがある。この変調器
付きレーザアレイは、分布帰還（ＤＦＢ）型レーザと電
界吸収型変調器を集積化した構造のものであり、通常、
変調器付き分布帰還形レーザアレイと呼ばれている。

【０００３】この変調器付きＤＦＢレーザアレイを形成
するには、各レーザの発振波長を変えるため各レーザの
活性領域（レーザ領域）の導波路の膜厚を変える必要が
ある。そのため、従来は、共通基板の上面に、活性領域
とすべき区域毎に一対の同じ大きさ及び四角形状のマス
クを導波路方向と直交する方向にこの区域を挟んで離間
対向させて配設させている。そして、マスク対毎に、導
波路方向と直交する方向に沿う幅を変えている。例え
ば、上記の文献では、あるレーザ用のマスク対のそれぞ
れのマスク幅を１６μｍとし、これを基準にして、順次
に配列するレーザ用のマスク対のそれぞれのマスク幅を
順次に１．５μｍづつ大きくして最大マスク幅を２５μ
ｍとしている。

【０００４】このように、順次に幅の異なるマスク対を
含む基板の上面に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法
を用いて多量子井戸層（ＭＱＷ層）を形成すると、各マ
スク対を構成する２つのマスク間で挟まれた区域に成長
されたＭＱＷ層の膜厚は、使用したマスク対のマスク幅
に対応して区域毎すなわち活性領域毎に異なっている。
このＭＱＷ層を変調領域となる区域にも同時にそれぞれ
形成することにより、変調器付きレーザアレイを形成し
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構造の変調
器付きレーザアレイを実際に使用して波長多重通信を行
う場合は、レーザアレイの個々のレーザ素子（単にレー
ザと称する場合がある。）から発振するレーザ発振波長
を微調整できることが求められる。しかし、上述した変
調器付き分布帰還型レーザアレイは、発振波長を微調整
する機能を持っていないため、発振波長の微調整機能を
もった単一モードレーザ（ここでは、定常状態、過渡状
態のいずれにおいても縦単一モードで動作するレーザを
単一モードレーザという。）アレイが注目され、その一
つとして分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型レーザアレイが
実用化されている。

【０００６】この種のＤＢＲレーザの構造及び形成方法
については、文献ＩＩ（沖電気研究開発、１６５、ＶＯ
Ｌ．６２，ＮＯ．１，１９９５、ｐｐ．９５〜９８）に
開示されているものがある。このＤＢＲレーザは、光を
発生させる活性領域と、等価屈折率（等価屈折率とは、
導波路の結晶組成、形状（幅及び厚さ）、及び導波路の
クラッドの結晶組成により決まる値をいう。）を変化さ
せて発振波長を選択するＤＢＲ領域とを有する導波路に
よって構成されている。

【０００７】しかし、同一の基板上に、活性領域及びＤ
ＢＲ領域とレーザ光を変調する変調領域とを同時に形成
する場合、活性領域、ＤＢＲ領域及び変調器領域のそれ
ぞれの領域に最適な異なるバンドギャップを有する結晶
組成の導波路を形成する必要があり、このようなバンド
ギャップを変えた導波路を一回の工程で形成することが
大変難しかった。

【０００８】そこで、活性領域、ＤＢＲ領域及び変調器
領域を簡便な方法で同時に形成することが可能な変調器
付きレーザの形成方法の実現が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の変
調器付きレーザの形成方法によれば、基板の上面にグレ
ーティング区域を設ける工程と、予定させる導波路方向
に沿って第１区域、グレーティング区域及び第２区域の
順で配列しかつ導波路方向と直交する方向に沿う幅と等
幅でグレーティング区域とそれぞれ連続する当該第１及
び第２区域の、導波路方向と平行な互いに対向する２辺
を画成する、次の条件、、及びを有する第１、
第２、第３及び第４マスクを基板の上面に設ける工程
と、 第１マスクは、第１区域の２辺のうちの一方の辺を画
成する第１マスク辺を有する四角形状のマスクとするこ
と、 第２マスクは、第１マスク及び第２マスクの２辺のう
ち一方の辺を画成する第２マスク辺を有しかつ第１マス
クと合同な形状のマスクとすること、 第３マスクは、第２区域の前記２辺のうちの一方の辺
を画成する第３マスク辺を有しかつ第１及び第２マスク
より、導波路方向と直交する方向に沿う幅が幅狭の四角
形状のマスクとすること、及び 第４マスクは、第２区域の２辺のうちの他方の辺を画
成する第４マスク辺を有しかつ第３マスクと合同な形状
のマスクとすること その後、第１、第２、第３及び第４マスクが設けられ基
板の上面側に、有機金属気相成長法を用いて多重量子井
戸層（ＭＱＷ層）を設けて、第１区域に活性領域、グレ
ーティング区域に分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域及び
第２区域に変調領域をそれぞれ形成する工程とを含むこ
とを特徴とする。

【００１０】このように、この発明では、基板上に、第
１、第２、第３及び第４マスクを設けた後、有機金属気
相成長法によりそれぞれの区域（第１区域、グレーティ
ング区域及び第２区域）にＭＱＷ層を形成する。このと
き、第３及び第４マスクは、第１及び第２マスクよりも
幅狭なマスクとしてあるため、第３及び第４マスク上の
気相中からこれら第３及び第４マスクの間の第２区域上
へ濃度勾配によって拡散してくる原料種の量が、第１及
び第２マスク上の気相中からこれら第１及び第２マスク
間の第１区域上へ濃度勾配によって拡散してくる原料種
の量より減少する。このため、第２区域に形成されるＭ
ＱＷ層の膜厚は、第１及び第２マスク幅に挟まれた第１
区域に形成されるＭＱＷ層の膜厚より薄く形成される。
また、グレーティング区域に形成されるＭＱＷ層の膜厚
は、マスクが設けられていないとき、第２区域に形成さ
れるＭＱＷ層の膜厚よりも更に薄く形成される。

【００１１】このように、第１、第２、第３及び第４マ
スクを基板上に設けることにより有機金属気相法を用い
て一回の結晶成長により各領域（活性領域、ＤＢＲ領域
及び変調領域）のＭＱＷ層の膜厚を異なる膜厚として成
膜することができる。このため、それぞれの領域の膜厚
の違いによって各領域に形成されるＭＱＷ層のバンドギ
ャップ波長が決まる。すなわち、ＭＱＷ層の膜厚が厚い
とき、バンドギャップ波長は長波長となり、ＭＱＷ層の
膜厚が薄いとき、バンドギャップ波長は短波長となる。

【００１２】また、この発明では、好ましくは、グレー
ティング区域の、導波路方向と平行な互いに対向する２
辺を画成するための次の条件、、及びを有する
第５及び第６マスクを第１、第２、第３及び第４マスク
と一緒に、基板の上面に、設けても良い。ここで、〜
の条件は 第５マスクは、グレーティング区域の２辺のうちの一
方の辺を画成する第５マスク辺を有する四角形状であっ
て、第３及び第４マスクよりも導波路方向と直交する方
向に沿う幅が幅狭なマスクであること、 第６マスクは、グレーティング区域の２辺のうちの他
方の辺を画成する第６マスク辺を有しかつ第５マスクと
合同な形状のマスクであること、 第５マスクは、第１及び第３マスクと連続形成されて
いること、及び 第６マスクは、第２及び第４マスクと連続形成されて
いることとする。

【００１３】このように、グレーティング区域に第３及
び第４マスクよりも幅狭の第５及び第６マスクを設ける
ことにより、グレーティング区域には、第２区域に形成
されるＭＱＷ層の膜厚よりも膜厚が薄く、かつ第５及び
第６マスクが形成されていないときよりも膜厚の厚いＭ
ＱＷ層が形成される。また、グレーティング区域を画成
する第５及び第６マスクのマスク幅を変えれば、ＤＢＲ
領域のＭＱＷ層の膜厚を変えることができる。

【００１４】従って、上述の方法により形成されるレー
ザを並列に並べて共通基板上に形成するとき、グレーテ
ィング区域に第５及び第６マスクを設けないで形成する
レーザの他に、それぞれのレーザのグレーティング区域
毎に設ける第５及び第６マスク対毎にマスク幅を変えて
おけば、形成される各ＤＢＲ領域の膜厚がそれぞれ異な
ることになる。その結果、この膜厚の変化により各ＤＢ
Ｒ領域の等価屈折率が変わる。このＤＢＲ領域のブラッ
グ波長λ_B は次式で表されことが知られている（文献Ｉ
Ｉ：沖電気研究開発、１６５、ＶＯＬ．６２、Ｎｏ．
１，１９９５，ｐ．９６）。

【００１５】λ_B ＝２Λ×ｎ_eff （ただし、Λはグレー
ティングピッチとし、ｎ_eff は等価屈折率とする。） ここで、グレーティングピッチを一定にした場合、等価
屈折率を変化させればブラッグ波長が変わるので、各Ｄ
ＢＲ領域に導波路方向（グレーティングの周期が繰り返
す方向）に沿って進行したレーザ光は等価屈折率の変化
に応じて対応する各変調領域から波長の異なるレーザ光
を出力させることが可能となる。

【００１６】また、この発明では、好ましくは、第１マ
スク辺と第３マスク辺とを同一直線上に配設し、及び第
２マスク辺と第４マスク辺とを同一直線上に配設させる
のが良い。このように、第１、第２、第３及び第４マス
クを同一直線上に配設することにより、第１、グレーテ
ィング及び第２区域に等幅でかつ膜厚の異なるＭＱＷ層
を選択的に成長させることができる。

【００１７】また、この発明では、好ましくは、第１、
第３及び第５マスク辺を同一直線上に配設し、及び第
２、第４及び第６マスク辺を同一直線上に配設するのが
良い。

【００１８】このように、第１、第３及び第５マスク、
及び第２、第４及び第６マスクを同一直線上に配設する
ことにより、第１区域、グレーティング区域及び第２区
域に等幅でかつ膜厚の異なるＭＱＷ層を選択的に成長さ
せることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
変調器付きレーザ、特に、変調器付き分布ブラッグ反射
（ＤＢＲ）型レーザの形成方法の実施の形態につき説明
する。尚、図１〜４は、この発明が理解できる程度に各
構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示して
あるにすぎない。

【００２０】変調器付きＤＢＲレーザの形成方法を説明
するに先立って、図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて変調器
付きＤＢＲレーザの構造につき説明する。尚、図４
（Ａ）は、この発明の変調器付きＤＢＲレーザの一部を
切り欠いた切欠斜視図であり、（Ｂ）は図４（Ａ）の丸
点線で囲んだａ部を拡大して示す拡大図である。図４
（Ａ）及び（Ｂ）は、変調器付きＤＢＲレーザアレイを
構成している１つの変調器付きＤＢＲレーザを取り出し
て示す。

【００２１】基板１２として、ｎ−ＩｎＰ基板を用い
る。この基板１２の上面にグレーティング１４を設けて
ある。このグレーティング１４を含む基板１２の上面
に、導波路方向（矢印方向）に多重量子井戸層（ＭＱＷ
層）３４を設けてある。尚、ここでは、ＭＱＷ層３４を
導波路とも称する。

【００２２】また、このＭＱＷ層３４上にはｐ−ＩｎＰ
クラッド層３６が設けてあり、ＭＱＷ層３４及びｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層３６の両側には電流阻止層（電流狭窄
層）３８ａ及び３８ｂが設けてある。また、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層３６及び電流阻止層３８ｂの上面には電流阻
止層（ｐ−ＩｎＰ層）３８ｃが設けてある。

【００２３】また、導波路方向と平行させてレーザを素
子毎に分離するためのポリイミド層４０及び４２を設け
てある。尚、実際には、電流阻止層３８ｃ上にコンタク
層（図示せず）が設けてあり、このコンタクト層上には
３個のｐ電極（図示せず）と、基板１２の裏面にはｎ電
極（図示せず）が設けてある。

【００２４】また、ＭＱＷ層の構成を見ると、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１２のグレーティング区域１４ａ上にバリア層
（ＩｎＧａＡｓＰ：膜厚５ｎｍ）３４ａと井戸層（Ｉｎ
ＧａＡｓ：膜厚４ｎｍ）３４ｂとを交互に積層させて設
けてある（図４の（Ｂ））。このバリア層３４ａと井戸
層３４ｂとによりＭＱＷ層３４が構成されている。尚、
この実施の形態では、井戸層３４ｂを７層設けてある。

【００２５】次に、図１、図２及び図３を参照して、変
調器付きＤＢＲレーザの形成方法につき説明する。図１
の（Ａ）及び（Ｂ）及び図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、Ｄ
ＢＲレーザの形成方法を説明するための工程図で、図１
は斜視図であり、図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３のＸ
−Ｘ線に沿って切り欠いた様子を示す切欠斜視図であ
る。図３は、図１の（Ｂ）に相当する、他の構成例を説
明するための図である。尚、この実施の形態では、変調
器付きＤＢＲレーザを同一基板上に複数素子集積させた
場合のレーザアレイを構成する１つのレーザを例にとっ
て説明する。

【００２６】先ず、（００１）面を有するｎ−ＩｎＰ基
板１２の上面に二光束干渉露出法を用いてグレーティン
グ１４を設ける（図１の（Ａ））。ここでは、グレーテ
ィングピッチ（Λ）を２３９．５ｎｍとする。このグレ
ーティングピッチ（Λ）が繰り返される方向を光の導波
路方向となる。

【００２７】次に、グレーティング１４の領域の一部分
を含むグレーティング区域１４ａ（図中、破線で囲まれ
た領域部分）を定め、このグレーティング区域１４ａを
挟んで第１区域２８と第２区域３２とを画成する。上述
した第１及び第２区域２８及び３２を画成するため、グ
レーティング１４を含む基板１２上に、ＳｉＯ₂ 膜（図
示せず）を形成した後、フォトリソグラフ技術を用いて
第１マスク１６、第２マスク１８、第３マスク２０及び
第４マスク２２をそれぞれ形成する（図１の（Ｂ））。
ここでは、第１、第２、第３及び第４マスク（１６、１
８、２０及び２２）の形状を四角形状とする。また、第
１マスクと第２マスク（１６及び１８）とは合同のマス
ク形状とし、第３及び第４マスク（２０及び２２）は合
同のマスク形状とする。この実施の形態では、第１マス
ク１６の第１区域２８の一方の辺を画成するマスク辺を
１６ａとし、これと対向する第１マスク１６のマスク辺
を１６ｂとし、第１マスク１６のグレーティング１４側
のマスク辺を１６ｃとし、これと対向するマスク辺を１
６ｄとする。同様に、第２マスク１８の第１区域２８の
一方の辺を画成するマスク辺を１８ｂとし、これと対向
する第２マスク１８のマスク辺を１８ａとし、第２マス
ク１６のグレーティング１４側のマスク辺を１８ｃと
し、これと対向するマスク辺を１８ｄとする。同様に、
第３マスク２０の第２区域３２の一方の辺を画成するマ
スク辺を２０ａとし、これと対向する第３マスク２０の
マスク辺を２０ｂとし、第３マスク２０のグレーティン
グ１４側のマスク辺を２０ｃとし、これと対向するマス
ク辺を２０ｄとする。同様に、第４マスク２２の第２区
域３２の一方の辺を画成するマスク辺を２２ｂとし、こ
れと対向する第４マスク２２のマスク辺を２２ａとし、
第４マスク２２のグレーティング１４側のマスク辺を２
２ｃとし、これと対向するマスク辺を２２ｄとする。

【００２８】また、導波路方向と直交する方向に沿う第
１及び第２マスク１６及び１８のマスク幅をＷ_m とし、
第１及び第２マスク幅は等幅とする。

【００２９】また、導波路方向と直交する方向に沿う第
３及び第４マスク２０及び２２のマスク幅をＷ_n （但
し、Ｗ_n ＜Ｗ_m ）とし、第３及び第４マスク幅を等幅と
する。

【００３０】この例では、第１及び第２マスク幅Ｗ_m を
７０μｍとし、第３及び第４マスク幅Ｗ_n を３０μｍと
する。

【００３１】また、第１マスク１６と第２マスク１８
は、導波路方向と直交する方向に沿って離間して対向し
ており、互いに対向する第１マスクのマスク辺１６ａと
第２マスクのマスク１８ｂは、平行となっている。そし
て、これらマスク辺１６ａ及び１８ｂは第１区域２８の
導波路方向に平行な、互いに対向する２辺を画成する。

【００３２】同様に、第３及び第４マスク２０及び２２
は、導波路方向と直交する方向に沿って離間しており、
互いに対抗する第３マスク２０のマスク辺２０ａと第４
マスクのマスク辺２２ｂは、互いに平行となっている。
そして、これらのマスク辺２０ａ及び２２ｂは、第２区
域３２の導波路方向に平行な互いに対向する２辺を画成
している。そして、マスク辺１６ａと１８ｂとの間隔及
びマスク辺２０ａと２２ｂとの間隔とを等しくすると共
に、両間隔をグレーティング区域１４ａの、導波路方向
と直交する方向の幅Ｗ_g と等しくしておく。この画成に
より、基板１２の上面には、等幅の第１区域２８、グレ
ーティング区域１４ａ及び第２区域３２が導波路方向
（矢印）に沿って順次連続して配列する（図１の
（Ｂ））。

【００３３】図１の（Ｂ）を参照して説明した例では、
第１、第２、第３及び第４マスクを形成して第１及び第
２区域（２８及び３２）とグレーティング区域１４ａと
を連続設定した場合であるが、第１、第２、第３及び第
４マスク（１６、１８、２０及び２２）と一緒に、第１
及び第３マスク（１６及び２０）間に第５マスク２４
を、また、第２及び第４マスク（１８及び２２）間に第
６マスク２６をそれぞれ設けても良い。その場合の例を
図３に斜視図で示す。

【００３４】図３において、第５マスク２４は、第１及
び第３マスク（１６及び２０）と連続形成されており、
第６マスク２６は、第２及び第４マスク（１８及び２
２）と連続形成されている。第５及び第６マスク（２４
及び２６）は合同の四角形状となっており、それぞれの
マスク２４及び２６の導波路方向と直交する方向に沿う
マスク幅Ｗ_d は互いに等しく、かつ、第３及び第４マス
クの幅Ｗ_n よりも幅狭としてある。すなわち、第５及び
第６マスク幅Ｗ_d をＷ_d ＜Ｗ_n とする。この実施の形態
では、第５及び第６マスクの幅Ｗ_d を４μｍとする。

【００３５】そして、今、互いに対向するマスク辺を２
４ａ及び２６ｂとし、これらマスク辺２４ａ及び２６ｂ
に対向するマスク辺をそれぞれ２４ｂ及び２６ａとす
る。第５及び第６マスク（２４及び２６）の互いに対向
するマスク辺２４ａ及び２６ｂは、平行となっており、
マスク辺２４ａは、マスク辺１６ａ及び２０ａと同一直
線上にあり、また、マスク辺２６ｂは、マスク辺１８ｂ
及び２２ｂと同一直線上にある。そして、辺２４ａと辺
２６ｂとの間隔をＷ_g とする。

【００３６】このように、第５及び第６マスク（２４及
び２６）を設けることによって、グレーティング区域１
４ａの導波路方向と直交する方向に沿って対向する２辺
を確実に画成できると共に、後述するように、第５及び
第６のマスク幅Ｗ_d を変えることにより、グレーティン
グ区域１４ａに成膜するＭＱＷ層の膜厚を適当に設定で
きる。

【００３７】次に、ＭＱＷ層の形成以降の工程につき説
明するが、基板１２上に第１、第２、第３及び第４マス
ク（１６、１８、２０及び２２）を設けた図１の（Ｂ）
の構成の場合と、基板上に第１、第２、第３、第４、第
５及び第６マスク（１６、１８、２０、２２、２４及び
２６）を設けた図３の構成の場合とにおいて、ＭＱＷ層
の形成方法自体は実質的に変わらないので、ここでは、
図３の構成にしてＭＱＷ層を形成する例につき説明す
る。

【００３８】これらマスク（１６、１８、２０、２２、
２４及び２６）が設けられた共通基板１２の上面に、有
機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて多重量子井戸
（ＭＱＷ）層３４を形成する（図２の（Ａ））。このと
きのＭＱＷ層の成膜条件を以下の通りとする。

【００３９】成長温度：６５０℃ 成長圧力：５０Ｔｏｒｒ 原料ガス：ＰＨ₃ 、ＡｓＨ₃ 、トリメチルインジウム
（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ（略称ＴＭＩ））及
びトリエチルガリウム（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕ
ｍ（略称ＴＥＧ））の混合ガスとＡｓＨ₃ 、トリメチル
インジウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ（略称Ｔ
ＭＩ））及びトリエチルガリウム（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｇ
ａｌｌｉｕｍ（略称ＴＥＧ））の混合ガスとを用いる。

【００４０】上述の成膜条件を用いて、図３の構造体の
上面に、ＩｎＧａＡｓＰバリア層３４ａとＩｎＧａＡｓ
井戸層３４ｂとを交互に形成する。この実施の形態で
は、ＩｎＧａＡｓ井戸層３４ｂを７層形成する（図４の
（Ｂ））。ここでは、ＩｎＧａＡｓＰバリア層３４ａの
一層の膜厚を５ｎｍとし、また、ＩｎＧａＡｓ井戸層３
４ｂの一層の膜厚を４ｎｍとする。

【００４１】このように基板１２の上面にＭＱＷ層を形
成することによって、それぞれのマスク上には、ＭＱＷ
層は形成されず、マスク外に露出している基板１２の表
面にのみＭＱＷ層３４が形成される。また、第１及び第
２マスク１６及び１８のマスク幅Ｗ_m と、第３及び第４
マスク２０及び２２のマスク幅Ｗ_n と、第５及び第６マ
スク２４及び２６のマスク幅Ｗ_d とをそれぞれ変えてあ
るため、それぞれのマスク対上の気相中からの濃度勾配
によってそれぞれのマスク間の各区域１４ａ、２８及び
３２上へ拡散してくる原料種の量が異なるため、一番マ
スク幅の広い第１及び第２マスクで挟まれた第１区域２
８には、ＭＱＷ層３４の膜厚が一番厚く形成され、第３
及び第４マスクで挟まれた第２区域３２には、第１区域
２８よりもＭＱＷ層３４の膜厚が薄く形成され、第５及
び第６マスクで挟まれたグレーティング区域１４ａに
は、第２区域３２よりもＭＱＷ層３４の膜厚が薄く形成
される。

【００４２】このようにして成膜されたＭＱＷ層３４の
うち、第１区域２８に形成されているＭＱＷ層領域を活
性領域３５、グレーティング区域１４ａに形成されてい
るＭＱＷ層領域を分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）領域３
７、及び第２区域３２に形成されているＭＱＷ層領域を
変調領域３９とそれぞれ称する（図２の（Ａ））。

【００４３】このように、形成された活性領域３５及び
変調領域３９のＭＱＷ層３４の膜厚を変えてあるので、
それぞれの領域のバンドギャップ波長が異なる。また、
形成されたＤＢＲ領域３７のＭＱＷ層３４の等価屈折率
は、その膜厚に応じた値となる。

【００４４】次に、任意好適な方法を用いて、第１、第
２、第３、第４、第５及び第６マスク（１６、１８、２
０、２２、２４及び２６）を除去した後、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層３６を形成する（図２の（Ａ））。

【００４５】次に、メサエッチングを行うため、導波路
方向と平行な方向にストライプ状のＳｉＯ₂ マスク（図
示せず）をｐ−ＩｎＰクラッド層３６上に形成する。こ
こでは、ＳｉＯ₂ マスク幅を約２．６μｍとする。この
ＳｉＯ₂ マスクを用いて任意好適な方法によりメサ状に
エッチングを行う（図示せず）。次に、メサ構造の溝
（図示せず）にｐ−ＩｎＰ層３８ａ、ｎ−ＩｎＰ層３８
ｂを順次に埋め込む（図２の（Ｂ））。このとき、ｎ−
ＩｎＰ層３８ｂ及びｐ−ＩｎＰクラッド層３６の上面は
同一面位置となるように形成するのが良い。

【００４６】次に、ＳｉＯ₂ マスクを除去した後、この
ｎ−ＩｎＰ層３８ｂとｐ−ＩｎＰクラッド層３６の上面
に電流阻止層（ｐ−ＩｎＰ層）３８ｃを形成する（図２
の（Ｂ））。

【００４７】次に、メサ状の導波路の両側に、溝（図示
せず）を形成し、この溝にポリイミド層を埋め込む（図
４の（Ａ））。

【００４８】次に、コンタクト層（図示せず）及びポリ
イミド層４０及び４２の上面に、活性領域３５、ＤＢＲ
領域３７及び変調領域３９に対応する位置に３個の島状
のｐ電極（図示せず）を形成し、一方、基板１２の裏面
にｎ電極（図示せず）を形成する。このような一連の工
程により変調器付きＤＢＲレーザが完成する。

【００４９】尚、比較のために説明すると、図１の
（Ｂ）のように第５及び第６マスクを設けていない場合
と、図３のように第５及び第６マスク（２４及び２６）
を設けた場合にそれぞれ同一条件でＭＱＷ層を成長させ
たとすると、グレーティング区域１４ａのみを注目して
みると、第５及び第６マスク（２４及び２６）を設けて
あるグレーティング区域１４ａに形成されるＭＱＷ層の
膜厚がマスクが設けていないグレーティング区域よりも
厚く形成される点が相違するだけで、その他の点は両場
合とも同じである。

【００５０】上述したような方法で形成できるレーザを
共通基板に複数並列させてレーザアレイを形成すること
ができる。その場合、使用する第１、第２、第３及び第
４マスク（１６、１８、２０及び２２）の形状及び大き
さは、形成しようとする各レーザ間で同一とする。尚、
これらマスク（１６、１８、２０及び２２）の形状及び
大きさは既に説明した値に設定しておく。しかし、第５
及び第６マスクを設けないレーザを少なくとも１素子設
け、他のレーザに使用する第５及び第６マスク（２４及
び２６）はレーザ毎にマスク幅を変えて各レーザの等価
屈折率を所要の値となるようにしておく。

【００５１】このように、各レーザに対する第１〜第６
マスクを共通基板上に設けた後、上述した方法に従って
ＭＱＷ層等を形成すれば、変調器付きレーザアレイが得
られる。

【００５２】図５は、上述の工程に従って得られた変調
器付きＤＢＲレーザアレイを構成するレーザのうち、上
述したグレーティングピッチΛを２３９．５ｎｍとしか
つマスク幅が４μｍの第５及び第６マスクを有するレー
ザの各領域３５、３７及び３９に対してフォトルミネッ
センス強度を測定したフォトルミネッセンス特性図であ
る。尚、図中、横軸に波長（μｍ）を取り、縦軸にフォ
トルミネッセンス（ＰＬ）強度（任意目盛）を取って表
し、また、曲線Ｉは活性領域のＰＬ強度分布、曲線IIは
変調領域のＰＬ強度分布及び曲線III はＤＢＲ領域のＰ
Ｌ強度分布を表している。

【００５３】この実施の形態では、フォトルミネッセン
スの強度の測定を以下に述べる方法を用いて測定した。

【００５４】励起光（ここではアルゴンレーザ光：波長
５１５ｎｍ）を活性領域３５、ＤＢＲ領域３７及び変調
領域３９に集光させるように照射して、各領域から分光
した光を分光器を通して光倍増管により受光してフォト
ルミネッセンス強度を測定した。

【００５５】図５からも理解できるように、活性領域
（曲線Ｉ）の最大ＰＬ強度に対する波長は１．５８μ
ｍ、変調領域（曲線II）の最大ＰＬ強度に対する波長は
１．４７５μｍ及びＤＢＲ領域（曲線III ）の最大ＰＬ
強度に対する波長は１．４１μｍを示している。

【００５６】このようにして得られたそれぞれの領域の
バンドギャップ波長は、設計値で定めた値（活性領域：
１．５８μｍ，ＤＢＲ領域１．４７５μｍ以下、変調領
域１．４７５μｍ）の要求を充分に満たしていることが
わかった。

【００５７】また、この変調器付きＤＢＲレーザアレイ
の活性領域３５に電流を注入して動作させ、レーザ発振
波長を測定した結果、グレーティング区域に第５及び第
６マスク（２４及び２６）を設けないときのレーザ発振
波長は１．５４２μｍであり、グレーティング区域に４
μｍのマスク幅の第５及び第６マスク（２４及び２６）
を設けたときのレーザ発振波長は１．５４５μｍであっ
た。この結果からも理解できるように、グレーティング
区域１４ａに第５及び第６マスクを設けた場合と、マス
ク幅が４μｍの第５及び第６マスク（２４及び２６）を
設けた場合とでは、３ｎｍの波長差を有するレーザ発振
波長を変調領域から出力させることが可能となる。

【００５８】このように、第５及び第６マスクを設けた
場合と設けない場合とでレーザ波長が変わることが理解
できる。また既に説明したように、レーザ毎に第５及び
第６マスク２４及び２６のマスク幅を変えることにより
各レーザのブラッグ波長λ_Bが変わるので、各レーザか
らのレーザ発振波長が変わる。

【００５９】上述した実施の形態では、グレーティング
１４に設ける第５及び第６マスク（２４及び２６）のマ
スク幅を０μｍと４μｍとした例につき説明したが、グ
レーティング１４に設ける第５及び第６マスク（２４及
び２６）のマスク幅Ｗ_d を各レーザの発振させたい波長
に適合した幅としてそれぞれ定めてレーザ毎に配列する
ことにより、変調器付きＤＢＲレーザから発振波長の異
なる波長を出力させることが可能となる。

【００６０】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の変換器付きレーザの形成方法によれば、第１、第
２、第３及び第４マスクまたは第１、第２、第３、第
４、第５及び第６マスクを用いて一回の有機金属気相成
長法により第１区域に活性領域、グレーティング区域に
ＤＢＲ領域及び第２区域に変調領域のＭＱＷ層を同時に
形成しかつ同時にＤＢＲ領域のＭＱＷ層の等価屈折率も
変えることができるので、従来のように活性領域、ＤＢ
Ｒ領域及び変調領域のＭＱＷ層のバンドギャップ結晶組
成を個別に変えて作製する必要がなくなる。このため、
極めて簡便に変調器付きレーザを形成することができ
る。また、この発明では、ＤＢＲ領域を形成してあるた
め、ＤＢＲ領域の注入電流を調整することにより個々の
ＤＢＲレーザから出力されるレーザ発振波長を独立に調
整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の変調器付きレ
ーザアレイを形成する工程を説明するために供する斜視
図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に続く、工程を説明
するために供する切欠斜視図である。

【図３】基板に第５及び第６マスクを設けたときの工程
を説明するために供する斜視図である。

【図４】（Ａ）は、この発明の変調器付きＤＢＲレーザ
の構造を説明するために供する切欠斜視図であり、
（Ｂ）は、（Ａ）のａ部を拡大して示す拡大図である。

【図５】活性領域、ＤＢＲ領域及び変調領域に対するフ
ォトルミネッセンス強度を測定した図である。

【符号の説明】

１０：変調器付きＤＢＲレーザ １２：ｎ−ＩｎＰ基板 １４：グレーティング １４ａ：グレーティング区域 １６：第１マスク １８：第２マスク ２０：第３マスク ２２：第４マスク ２４：第５マスク ２６：第６マスク ２８：第１区域 ３２：第２区域 ３４：ＭＱＷ層 ３５：活性領域 ３６：ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３７：ＤＢＲ領域 ３８：電流阻止層 ３９：変調領域 ４０、４２：ポリイミド層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）基板の上面にグレーティング区域
   を設ける工程と、 （ｂ）予定させる導波路方向に沿って第１区域、前記グ
   レーティング区域及び第２区域の順で配列しかつ前記導
   波路方向と直交する方向に沿う幅と等幅で前記グレーテ
   ィング区域とそれぞれ連続する当該第１及び第２区域
   の、前記導波路方向と平行な互いに対向する２辺を画成
   する、次の条件、、及びを有する第１、第２、
   第３及び第４マスクを前記基板の上面に設ける工程と、 前記第１マスクは、前記第１区域の前記２辺のうちの
   一方の辺を画成する第１マスク辺を有する四角形状のマ
   スクとすること、 前記第２マスクは、前記第１区域の前記２辺のうちの
   他方の辺を画成する第２マスク辺を有しかつ前記第１マ
   スクと合同な形状のマスクとすること、 前記第３マスクは、前記第２区域の前記２辺のうちの
   一方の辺を画成する第３マスク辺を有しかつ前記第１及
   び第２マスクより、前記導波路方向と直交する方向に沿
   う幅が幅狭の四角形状のマスクとすること、及び 前記第４マスクは、前記第２区域の前記２辺のうちの
   他方の辺を画成する第４マスク辺を有しかつ前記第３マ
   スクと合同な形状のマスクとすること （ｃ）前記第１、第２、第３及び第４マスクが設けられ
   前記基板の上面側に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）
   法を用いて多重量子井戸層（ＭＱＷ層）を設けて、前記
   第１区域に活性領域、前記グレーティング区域に分布ブ
   ラッグ反射（ＤＢＲ）領域及び前記第２区域に変調領域
   をそれぞれ形成する工程とを含むことを特徴とする変調
   器付きレーザの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の変調器付きレーザの形
   成方法において、 前記（ｂ）工程で、前記グレーティング区域の、前記導
   波路方向と平行な互いに対向する２辺を画成するための
   次の条件、、及びを有する第５及び第６マスク
   を前記第１、第２、第３及び第４マスクと一緒に、前記
   基板の上面に、設けること、 前記第５マスクは、前記グレーティング区域の前記２
   辺のうちの一方の辺を画成する第５マスク辺を有する四
   角形状であって、前記第３及び第４マスクよりも前記導
   波路方向と直交する方向に沿う幅が幅狭なマスクである
   こと、 前記第６マスクは、前記グレーティング区域の前記２
   辺のうちの他方の辺を画成する第６マスク辺を有しかつ
   前記第５マスクと合同な形状のマスクであること、 前記第５マスクは、前記第１及び第３マスクと連続形
   成されていること、及び 前記第６マスクは、前記第２及び第４マスクと連続形
   成されていることを特徴とする変調器付きレーザの形成
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の変調器付きレーザの形
   成方法において、 前記第１マスク辺と前記第３マスク辺とを同一直線上に
   配設し、及び前記第２マスク辺と第４マスク辺とを同一
   直線上に配設させることを特徴とする変換器付きレーザ
   の形成方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の変調器付きレーザの形
   成方法において、 前記第１、第３及び第５マスク辺を同一直線上に配設
   し、及び前記第２、第４及び第６マスク辺を同一直線上
   に配設することを特徴とする変換器付きレーザの形成方
   法。