JPS6119187A - 光集積回路素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光フアイバー通信、元記録再生等元学的信号
処理に用いる半導体レーザ素子と受光素子一体化光集積
回路素子に関するものである。

従来例の構成とその問題点 Ｇａ　ＡＬＡｓ系あるいはＩｎ、Ｇａ　Ａｓ　Ｐ系等の
ｍ−ｖ化合物半導体混晶を組成とする半導体レーザは光
′ファイバー通信等の光源として現在広く用いられてい
る。

一般にこのような光学的信号処理に用いる場合には、光
源の光出力を一定に保つためにＡ、Ｐ、Ｃ。

回路（オート・パワー・コントロール回路〕を用いてい
る。これは、周囲温度や電源電圧のわずがな変動に対し
て半導体レーザの光出力が変化するので、そｎを防ぐた
めにレーザ光を常にモニターし、その出力変化分をレー
ザ駆動電流にフィードバックすることにより光出力を常
に一定に保つだめのコントロール回路である。この場合
、レーザ光をモニターすることが必要となるわけである
が、現在、通常用いらｎている方法は半導体レーザの共
振器の片側から発する光を信号処理用として用い、反対
側から発する光を受光素子で受はモニターする方法であ
る。従って、半導体レーザ素子とは別に受光素子、を、
レーザ光をモニターできるような位置にマウントしなけ
ｎばならない。即ち、１パツケージ内に半導体レーザ素
子と受光素子を別々に精度良くマウントしなければなら
ず、マウント工程が非常に複雑かつ精度の要求されるも
のであった。さらに、たとえ精度良くマウントしても動
作中、温度変化によってステムの熱膨張係数の違いから
レーザ素子と受光素子の相対的位置が変化し、受光効率
が変わるという欠点があった。

また、半導体レーザ素子とは別に受光素子を作製すると
いうことで時間的にもコスト的にも半導体レーザ素子単
体を作製するのに比べ２倍以上かかるものであった。

本発明者らは、光フアイバー通信用等の光源に適する半
導体レーザ素子として特開昭６８−１７３４４６号を出
願している。この半導体レーザ素子は、縦モード間隔が
広いため単−縦モードで発振し温度変化に対しても安定
であるという特徴を有する反面、受光部を１チツプ内に
形成していないため既に述べたような欠点を有するもの
であった。

発明の目的 本発明は、従来例で述べたような欠点に鑑みて半導体レ
ーザ素子と受光素子を従来のレーザ素子作製プロセスと
ほとんど同じプロセスで１チツプ内に一体化形成するこ
とにより、受光素子の作製を不要とし、マウント工程を
簡便化し、温度変化に対しても受光効率の変わらないよ
うな半導体レーザ受光素子一体化光集積回路を提供する
ものである。

発明の構成 本発明は、導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシ
ャル成長層の成長層表面から分離層までエツチングによ
り溝を形成し、隣９合った溝と溝の間を共振器とする短
共振器レーザを複数形成したレーザ部と受光部を形成し
、そｔぞれの短共振器レーザで発振する単−縦モードの
レーザ光を導波路層ですべて結合し導波路層を導波する
レーザ光の一部を受光部でモニターすることのできる構
造の半導体レーザ受光素子一体化光集積回路である。

実施例の説明 図面を用いて本発明の一実施例を説明する。第１図は、
導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシャル成長層
の断面図である。第２図は、本発明の一実施例の半導体
レーザ素子−受元素子一体化元集積回路素子の断面構造
図である。本実施例は、第１図に示すたうにまずｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層２、ｎ型Ｉｎ　
Ｇａ　Ａｓ　Ｐ導波路層３、ｎ型ＩｎＰ分離層４、ｎ型
Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ活性層５、ｐ型ＩｎＰクラッド層
６、ｐ型Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ　　：１ンタクト層７を
順次エピタキシャル成長させる。

しかるのち、８２図に示すごとく通常のフォトリソ工程
により、例えば巾３μｍ程度の溝１１を２０μｍのピッ
チでｎ型ＩｎＰ分離層４までエツチングにより形成し、
レーザ部１３ｆ：形成すると共に受光部１４を形成する
。エンチングにより形成された溝の隣り合った溝と溝の
間の部分１２が１つの短共振器レーザとなる。しかるの
ち、絶縁膜例えばＳ　１０２膜８を３０００Ａ程度デポ
レ、通常のフォトリソ工程によりｐ型Ｉｎ　Ｇａ　Ａｓ
　Ｐ層７上にコンタクト窓を開け、ｐ型オーミック用金
属例えばＡｕ−Ｚｎ合金９をｅｏｏｏ人程度蒸着する。

さらに、レーザ部１３と受光部１４の電極を分離するた
めにその間の溝で通常のフォトリン工程によシ、エツチ
ングを行って溝部の電極を除去する。

さらに、基板１の裏面にｎ型オーミック用金属例えばＡ
ｕ−！３ｎ合金１０を６０００人程度蒸着し完成する０ レーザ部１３に順方向に電流を流すとそｎぞｎの短共振
器レーザに等分に電流が流れ、そｎぞれの部分で単−縦
モードのレーザ発振が起こる。そ几ぞれの部分で発振し
たレーザ光は、分離層４を介して導波路層３に導かｎ他
の部分で発振したレーザ光と結合し単一波長のレーザ光
となって導波路層を導波する。導波されてきたレーザ光
は、受光部１４で吸収されて電子−正孔対をつくり、そ
ｎが光電流となって外部回路に流れる。

このように１チツプ内にレーザ部と受光部が形成さｎて
おシ、レーザ部で発光したレーザ光を受光部でモニター
することができるのでモニター用受光素子を別に作製す
ることは不用である。

また、マウント工程も受光素子をレーザに対して精度良
くポンディングする必要もなく、１チツプ１回ボンディ
ングで行えるため実装工程が非常に簡便と々す、コスト
的にも低価格となるものである。また、１チツプである
ということから、レーザ、受光素子２チツプ構成に比べ
温度変化による受光効率の変動もなく高信頼性が期待で
きるものである。

なお、レーザ部を通常の埋込み構造（ＢＨ槽構造レーザ
とし、その埋込み部に駆動素子（例えばバイポーラＴｒ
等）を形成すれば発光−受光一駆動素子一体化光集積回
路を実現しうるものである。

また、本実施例ではＩ　ｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ系について
述べたがＧａ　ＡＱ　Ａｓ系等他の化合物材料にも適用
できることは言うまでもない。

発明の効果 以上述べたように、本発明による構造によｎば、従来の
レーザ作製プロセスとほぼ同じプロセスで１チツプ内に
受光部を形成でき、レーザ部で発振したレーザ光を効率
よく１チツプ内でモニターできる。従って、モニター用
受光素子を別に作製する必要がなく、またマウント工程
においてもレーザに対して受光素子を精度良くボンディ
ングするといった複雑な工程を省ける。このことは、コ
スト的に低価格となるばかりでなく、温度変化に対して
も受光効率が変化せず安定で高い信頼性を有するもので
あり工業的にも十分価値のあるものである０

【図面の簡単な説明】

第１図は導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシャ
ル成長層の断面図、第２図は本発明の一実施例による半
導本レーザー受光素子一体化光集積回路素子の断面図で
ある。 １・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・・・・ｎ型工ｎ
Ｐノくツファ層、３・・・・・・ｎ型Ｉ　ｎ　Ｇａ　Ａ
ｓ　Ｐ導波路層、４・・・・・・ｎ型ＩｎＰ分離層、５
・・・・・ｎ型Ｉ　ｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ活性層、６・・
・・・・ｐ型ＩｎＰクラッド層、７・・・・・ｐ型Ｉ　
ｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐコンタクト層、８・−・・・・Ｓ　
１０２膜、９・・・・・Ａｕ　Ｚｎ合金電極、１ｏ　・
・・・Ａｕ−３ｎ合金電極、１１・・・・・エツチング
溝、１２・・・・・短共振器レーザ、１３・・・・・・
レーザ部、１４・・・・・・受光部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ワ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型の化合物半導体基板上に、前記基板より
   屈折率が大きくかつ導電型を同じとする化合物半導体よ
   りなる導波路層を形成し、前記導波路層上に前記導波路
   層より屈折率が小さくかつ導電型を同じとする化合物半
   導体層よりなる分離層を形成し、さらに前記分離層上に
   ダブルヘテロ接合層を成長させた多層エピタキシャル成
   長基板を作成し、表面から前記分離層までエッチングに
   より溝を形成し、前記溝の隣り合った溝と溝の間を共振
   器とする短共振器レーザを複数形成したレーザ部と受光
   部を形成し、前記短共振器レーザで発振するそれぞれの
   レーザ光を前記導波路層で結合し、前記導波路層を導波
   するレーザ光の一部を前記受光部でモニターすることを
   特徴とする光集積回路素子。
2. （２）短共振器レーザ部を埋込み構造としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光集積回路素子。
3. （３）短共振器レーザ部の埋込み層に駆動素子を集積化
   したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光集
   積回路素子。