WO2013115179A1 - 半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュール - Google Patents

半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュール Download PDF

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    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor optical device, an integrated semiconductor optical device, and a semiconductor optical device module used for optical communication and the like.
  • an optical amplifier In optical communication, an optical amplifier is used to compensate for the attenuation of an optical signal in an optical fiber that is an optical transmission path and the loss of the optical signal by an optical component.
  • a semiconductor optical amplifier As an optical amplifier, a semiconductor optical amplifier is promising from the viewpoint of miniaturization and integration.
  • Semiconductor optical amplifiers include a resonant type that actively utilizes optical resonance due to the reflection of the end face of the optical waveguide and a traveling wave type that eliminates reflection of the end face as much as possible.
  • the traveling wave type is advantageous in that the wavelength dependence of the amplification characteristic is small.
  • the optical waveguide may be inclined to the end face in the vicinity of the end face.
  • a bending waveguide may be provided in the vicinity of the end face, the optical waveguide may be inclined to the end face at the end face, and an optical waveguide perpendicular to the end face may be employed at other locations. See, for example, Patent Document 1).
  • JP 2001-111177 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-067845 JP, 2011-233829, A
  • the output There is a problem that the light may include light of a horizontal multimode, and a single mode in the preferable horizontal basic mode may not be a high output light.
  • the mode means a horizontal mode.
  • the present invention has been made in view of the above, and is a semiconductor optical device capable of simultaneously realizing output light with reduced end facet reflection, improved output light intensity, and high single mode property, and integrated semiconductor light
  • An object of the present invention is to provide an element and a semiconductor optical element module.
  • a semiconductor optical device is a semiconductor optical device provided with an optical waveguide formed on a semiconductor substrate, and the optical waveguide is an input light A single mode waveguide for guiding the light in a single mode, a bent portion disposed on the rear side of the single mode waveguide with respect to the waveguide direction of the light, and It is disposed downstream of the bent portion and is formed so that the waveguide width becomes wider toward the waveguide direction, and the light is guided in a single mode on the incident side of the light, and And a flare section having a waveguide width capable of guiding the light in multiple modes on the exit side.
  • the bent portion guides the light in a single mode.
  • the optical waveguide includes an active layer.
  • the optical waveguide is formed on a (001) plane which is a main surface of the semiconductor substrate, and the single mode waveguide is The semiconductor substrate is extended along the ⁇ 110> direction of the semiconductor substrate, and the flared portion is formed to be inclined from the ⁇ 110> direction of the semiconductor substrate.
  • the light emission side of the optical waveguide is a cleavage end face of the semiconductor substrate.
  • the optical waveguide is formed of a ridge waveguide.
  • the semiconductor optical device according to the present invention is characterized in that it is a semiconductor optical amplifier device in the above invention.
  • the semiconductor optical device according to the present invention is characterized in that it is a semiconductor light emitting device in the above invention.
  • An integrated semiconductor optical device is characterized by including the semiconductor optical device according to the above invention.
  • the integrated semiconductor optical device according to the present invention is characterized in that it is a semiconductor laser device in the above invention.
  • a semiconductor optical device module according to the present invention is characterized by comprising the semiconductor optical device or the integrated semiconductor optical device according to the above invention.
  • the present invention it is possible to reduce the facet reflection, improve the output light intensity, and simultaneously realize the output light having a high single mode property.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the waveguide structure of the semiconductor optical amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the waveguide structure of the semiconductor optical amplifier according to the comparative embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the FFP in the transverse mode of the output light.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the waveguide structure of the integrated semiconductor laser device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the essential part taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an essential part of line CC in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic plan sectional view of the semiconductor laser module according to the third embodiment.
  • the first embodiment is a semiconductor optical amplifier that receives light in the 1.55 ⁇ m wavelength band used in optical communication, amplifies the light, and outputs the amplified light.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the waveguide structure of the semiconductor optical amplifier according to the first embodiment.
  • elements other than waveguide structure such as a p side electrode mentioned later, are abbreviate
  • the semiconductor optical amplifier device 100 includes a light incident end face 101, a light emitting end face 102, and a light amplification waveguide 110 formed between the light incident end face 101 and the light emitting end face 102. Have.
  • the light amplification waveguide 110 is connected in order from the light incident end face 101 to the light exit end face 102, the input side straight part 111, the input side bent part 112, the main straight part 113, the output side bent part 114, the flared part 115, And an output side straight portion 116.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part along the line AA of FIG.
  • the semiconductor optical amplifier device 100 includes a lower cladding layer 121, an active layer 122 serving as an optical waveguide, an upper cladding layer 123, a lower current block layer 124, an upper current block layer 125, and an upper portion on a substrate 120.
  • the cladding layer 126, the contact layer 127, and the p-side electrode 128 are formed, and further, the n-side electrode 129 is formed on the back surface of the substrate 120.
  • the substrate 120 is made of n-InP whose main surface is a (001) plane.
  • the lower cladding layer 121 is made of n-InP.
  • the active layer 122 comprises a GaInAsP multiple quantum well with a separate confinement heterostructure. The total thickness of the active layer 122 is 100 nm.
  • the upper cladding layers 123 and 126 are made of p-InP.
  • the lower cladding layer 121, the active layer 122, and the upper cladding layer 123 are stacked in this order to form a mesa stripe.
  • the lower current block layer 124 and the upper current block layer 125 are stacked in this order to fill the both sides of the mesa stripe.
  • the lower current blocking layer 124 is made of p-InP
  • the upper current blocking layer 125 is made of n-InP.
  • the upper cladding layer 126 and the contact layer 127 are stacked in this order on the upper cladding layer 123 and the upper current blocking layer 125.
  • the contact layer 127 is made of p-GaInAs.
  • the p-side electrode 128 is formed on the contact layer 127 and has a Ti / Pt structure.
  • the n-side electrode 129 is made of AuGeNi.
  • the light incidence end face 101 and the light emission end face 102 are formed by cleaving the epitaxial substrate having the above-described semiconductor laminated structure formed on the (001) plane of the substrate 120, and (110 of the crystal of the substrate 120). ) Match the face.
  • a low reflection film made of a dielectric or the like is formed on the light incidence end face 101 and the light emission end face 102.
  • the input side straight portion 111 is formed such that one end thereof faces the light incident end face 101. Further, the input-side straight line portion 111 is formed to be inclined at an angle of 8 ° from the ⁇ 110> direction of the crystal of the substrate 120, which is the direction of the normal to the light incident end face 101.
  • the main linear portion 113 extends along the ⁇ 110> direction perpendicular to the light incident end face 101 and the light emitting end face 102.
  • the input-side bent portion 112 connects the input-side straight portion 111 and the main straight portion 113.
  • the flared portion 115 is formed to be inclined at an angle of 8 ° from the ⁇ 110> direction which is the direction of the normal to the light emitting end face 102.
  • the waveguide width of the flare portion 115 is formed so as to gradually increase in the light waveguide direction.
  • the output-side bent portion 114 connects the main straight portion 113 and the flare portion 115.
  • the output side linear portion 116 is formed to be inclined at an angle of 8 ° from the ⁇ 110> direction so that one end thereof faces the light emitting end surface 102. That is, the flare portion 115 and the output side straight portion 116 are arranged in a straight line.
  • the inclination angle is preferably 8 °, but is not limited thereto.
  • the waveguide width of the input-side linear portion 111, the input-side bent portion 112, the main linear portion 113, and the output-side bent portion 114 is 2.5 ⁇ m of substantially equal width, and light of 1.55 ⁇ m wavelength band is guided in a single mode. It is set to wave.
  • the main linear portion 113 constitutes a single mode waveguide.
  • the waveguide width of the flared portion 115 for example, linearly increases from 2.5 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the waveguide width of the output side linear portion 116 is 4 ⁇ m.
  • the waveguide length of the input-side linear portion 111 and the output-side linear portion 116 is designed to be 50 ⁇ m. If the waveguide lengths of the input-side linear portion 111 and the output-side linear portion 116 are designed to be larger than the positional accuracy of cleavage when forming the light incident end surface 101 and the light output end surface 102, even if there is an error in the cleavage position. This is preferable because the input-side linear portion 111 and the output-side linear portion 116 are surely formed.
  • the input-side bent portion 112 and the output-side bent portion 114 are bent in an arc shape, and the curvature and the curvature thereof so as to connect the input-side straight portion 111 and the main straight portion 113 or the main straight portion 113 and the flare portion 115.
  • the waveguide length is set.
  • the radius of curvature of each of the input-side bent portion 112 and the output-side bent portion 114 is 1000 ⁇ m, and each of the waveguide lengths is about 120 ⁇ m.
  • the length of the flared portion 115 is 500 ⁇ m.
  • the total length of the semiconductor optical amplifier 100 is 1600 ⁇ m.
  • a voltage is applied between the p-side electrode 128 and the n-side electrode 129 to inject a current into the active layer 122. At this time, current is efficiently injected into the active layer 122 by the action of the lower current blocking layer 124 and the upper current blocking layer 125.
  • the input-side linear portion 111 or the output-side linear portion 116 of the light amplification waveguide 110 is inclined with respect to the corresponding end surface at the light incident end surface 101 and the light output end surface 102.
  • Low reflectivity is obtained at each end face.
  • the reflectance of the light incident end face 101 can be 10 ⁇ 4 and the reflectance of the light emitting end face 102 can be 10 ⁇ 6 .
  • This reflectance can be further reduced by adopting a known window structure for the light incident end face 101 and the light emitting end face 102.
  • the optical amplification waveguide 110 has the flare portion 115, and the waveguide width is broadened toward the light emitting facet 102 side which is the light guiding direction of light. Good output characteristics of 20 dBm or more as saturated output light intensity can be realized.
  • the input-side linear portion 111, the input-side bent portion 112, the main linear portion 113, and the output-side bent portion 114 which are the light input sides To wave.
  • the flare portion 115 on the light output side and the output side straight portion 116 have a wide waveguide width, the light input from the output side bent portion 114 can be guided in multiple modes. ing.
  • the waveguide width for the light amplification waveguide 110 to be a single mode waveguide is 3.0 ⁇ m or less.
  • the width of the optical amplification waveguide 110 that guides the light in a single mode with certainty is from the input linear portion 111 to a position of about 160 ⁇ m from the input side of the flare portion 115 From the position to the light emitting facet 102 side, the light amplification waveguide 110 has a waveguide width such that light can be guided in multiple modes. A portion up to approximately 160 ⁇ m from the input side of the flare portion 115 is taken as a single mode portion 115 a.
  • the bending waveguide such as the output-side bending portion 114
  • mode components other than the fundamental mode can be excited even if light of the fundamental mode is input.
  • Such excitation is particularly likely to occur at the junction with the linear waveguide.
  • multimode light guiding occurs.
  • the single mode portion 115 a of the flare portion 115 following the output side bending portion 114 is present.
  • the components of the fundamental mode excited at the front and back junctions of the output side bending portion 114 are guided in a single mode, but the mode components other than the fundamental mode are radiation modes in the output side bending portion 114 and the single mode portion 115a. It becomes. Therefore, the output side bending portion 114 and the single mode portion 115a prevent the light of the mode component other than the fundamental mode from being guided further in the flare portion 115 and further from being output from the output side linear portion 116. Or suppress.
  • single mode means that the guided mode capable of propagating in the waveguide is single for a specific polarization.
  • the intensity ratio with the fundamental mode Is sufficient even if it is a sufficiently large pseudo single mode.
  • the difference in propagation loss between the fundamental mode and the high order mode be about 20 dB / mm or more.
  • the length of the single mode waveguide section is about 0.5 mm, it is possible to give a high-order mode a loss of 10 dB.
  • the single mode property of the amplified light L2 output from the output side linear portion 116 at the light emitting end face 102 is enhanced.
  • the amplification efficiency of the basic mode can be increased.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the waveguide structure of the semiconductor optical amplifier according to the comparative embodiment.
  • the flare portion 115 is directly connected to the main linear portion 113 and extends along the ⁇ 110> direction;
  • the point which is connected with the output side linear part 116 via the output side bent part 114A differs.
  • the radius of curvature of the output-side bent portion 114A is 1000 ⁇ m, the waveguide length is about 120 ⁇ m, and the waveguide width is 4 ⁇ m.
  • the output-side bent portion 114A and the flared portion 115 and the output-side straight portion 116 connected before and after the output-side bent portion 114A can guide light in multiple modes. For this reason, light of mode components other than the fundamental mode generated at the connection portion between the output side bending portion 114A and the front and rear thereof propagates as light of a high order mode through the output side bending portion 114A and the output side linear portion 116. The light of the high-order mode reaches the light emitting end face 102 while being amplified by the output side bending portion 114A and the output side linear portion 116.
  • the semiconductor optical amplifier device 100A which is a comparative embodiment
  • the light of the high-order mode is amplified in the optical waveguide, and hence the power becomes larger than that when it is emitted. Furthermore, since light of the high order mode reaches the light emitting end face 102 as a waveguide mode, it is difficult to separate the light of the fundamental mode from the light of the fundamental mode even when the light outputted thereafter is condensed by a lens or the like.
  • the semiconductor optical amplifier device 100 in the case of the semiconductor optical amplifier device 100 according to the first embodiment, light of components other than the generated fundamental mode is emitted. Therefore, the light after emission is not amplified. Furthermore, the place to be emitted is different from the light emitting end face 102. Therefore, when the amplified light of the fundamental mode output from the output-side linear portion 116 at the light emitting end face 102 is condensed by a lens or the like, the emitted light is condensed to the condensing point of the amplified light of the fundamental mode do not do. Therefore, it is easy to separate the emitted light and the amplified light of the fundamental mode. This makes it possible to obtain amplified light having a unimodal good beam pattern.
  • FIG. 4 is a diagram showing an FFP (Far Field Pattern) of a transverse mode of the output light output from the output-side linear portion 116 at the light emission end face 102 of the semiconductor optical amplifier device 100 according to the first embodiment.
  • the measured FFP is indicated by a solid line
  • the shape of the Gaussian beam is also indicated by a broken line for comparison with the FFP.
  • the shape of the measured FFP substantially matches the shape of the Gaussian beam.
  • the output light is a good beam pattern output light with a high single-mode property in the preferred fundamental mode.
  • the beam pattern of the output amplified light is disturbed by the mixture of light of higher order modes, so that adjustment for coupling light to a lens or an optical fiber is difficult.
  • the semiconductor optical amplifier device 100 since amplified light having a good beam pattern can be obtained, the assembly for modularization becomes easy, and the coupling efficiency to the lens or the optical fiber is increased. be able to.
  • the semiconductor optical amplifier device 100 can simultaneously realize the reduction of the end face reflection, the improvement of the output light intensity, and the output light having a high single mode property.
  • the lower cladding layer 121 also serving as a buffer layer, the active layer 122, and the upper cladding layer 123 are stacked in this order on the substrate 120 using a known crystal growth method such as the MOCVD method.
  • a SiNx film is deposited on the entire surface using a method such as plasma CVD, and then SiNx having a shape corresponding to the shape of the light amplification waveguide 110 using a known photolithography technique and a dielectric etching technique.
  • a mask pattern consisting of a film is formed. Under the present circumstances, it is preferable to set it as the mask pattern which correct
  • etching is performed from the upper cladding layer 123 through the active layer 122 to a part of the lower cladding layer 121 using a known method. This etching may be performed by sequentially using dry etching and wet etching.
  • the lower current block layer 124 and the upper current block layer 125 are stacked in this order using a known method such as the MOCVD method. Further, the mask pattern is peeled off, and the upper cladding layer 126 and the contact layer 127 are stacked in this order by MOCVD or the like.
  • a resist pattern is formed using a photolithography technique, the p-side electrode 128 is deposited on the contact layer 127, and the electrode pattern is formed by lift-off. Furthermore, the substrate 120 is thinned to a predetermined thickness by polishing, and the n-side electrode 129 is deposited on the back surface.
  • the epitaxial substrate is cleaved to form a light incident end face 101 and a light emitting end face 102, and a low reflection film is formed on each end face. Further, the elements aligned in the direction perpendicular to the cleavage end face are separated one by one. Thus, the semiconductor optical amplifier 100 is completed.
  • the second embodiment is a variable-wavelength integrated semiconductor laser element that outputs laser light in the 1.55 ⁇ m wavelength band.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the waveguide structure of the integrated semiconductor laser device according to the second embodiment.
  • elements other than waveguide structure such as a p side electrode mentioned later, are abbreviate
  • the integrated semiconductor laser device 200 includes a plurality of distributed feedback (DFB) laser stripes 203, a plurality of bending waveguides 204, an MMI coupler 205, and a semiconductor optical amplifier 210. It has a structure integrated on two semiconductor substrates.
  • the integrated semiconductor laser device 200 further includes a light emitting end surface 202.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part taken along line BB in FIG.
  • the portion of the semiconductor optical amplifier 210 of the integrated semiconductor laser device 200 includes a lower cladding layer 221, an active layer 222 to be an optical waveguide, upper cladding layers 223 and 224, and a contact layer 225 on a substrate 220.
  • the insulating film 226, the planarizing polymer 227, and the p-side electrode 228 are formed, and the n-side electrode 229 is formed on the back surface of the substrate 220.
  • the substrate 220 is made of n-InP whose main surface is a (001) plane.
  • the lower cladding layer 221 is made of n-InP.
  • Active layer 222 comprises an AlGaInAsP multiple quantum well with a separate confinement heterostructure. The total thickness of the active layer 222 is 150 nm.
  • the upper cladding layers 223 and 224 are made of p-InP.
  • the contact layer 225 is made of p-GaInAs.
  • the upper cladding layer 224 and the contact layer 225 are stacked in this order, and protrude upward with respect to the upper cladding layer 223 to form a ridge structure.
  • the width of the upper cladding layer 224 is the waveguide width of the ridge waveguide.
  • the insulating film 226 is made of SiN x and covers the surface of the upper cladding layer 223 and the side surfaces of the upper cladding layer 224 and the contact layer 225.
  • the planarizing polymer 227 is made of polyimide and fills the upper cladding layer 224 and the contact layer 225 so that the surface of the ridge structure is flat.
  • the p-side electrode 228 is formed on the contact layer 225 and the planarization polymer 227, and has a Ti / Pt structure.
  • the n-side electrode 229 is made of AuGeNi.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the essential part of line CC in FIG.
  • the portion of the bending waveguide 204 of the integrated semiconductor laser device 200 has a structure in which a core layer 230 made of GaInAsP is formed instead of the active layer 222 in the structure shown in FIG. Further, the p-side electrode 228 is not formed, and the surface of the contact layer 225 is also covered with the insulating film 226.
  • the composition of GaInAsP in the core layer 230 is set to be transparent to light in the 1.55 ⁇ m wavelength band.
  • the composition that is transparent to light in the 1.55 ⁇ m wavelength band is, for example, a composition in which the band gap wavelength is 1.3 ⁇ m, which is a shorter wavelength than the 1.55 ⁇ m wavelength band.
  • the DFB laser stripe 203 has a cross-sectional structure similar to that of the semiconductor optical amplifier 210, except that it has a diffraction grating above the active layer 222.
  • the MMI light coupler 205 has the same cross-sectional structure as the bending waveguide 204.
  • the light emitting end face 202 is formed by cleaving the epitaxial substrate having the above-described semiconductor laminated structure formed on the (001) plane of the substrate 220, and coincides with the (110) plane of the crystal of the substrate 220. .
  • a low reflection film made of a dielectric or the like is formed on the light emitting end face 202.
  • the DFB laser stripes 203 are edge-emitting lasers each having a stripe ridge waveguide structure with a width of 2 ⁇ m and a length of 600 ⁇ m, and are formed at one end of the integrated semiconductor laser device 200 at a pitch of 25 ⁇ m. .
  • the DFB laser stripes 203 are configured to have different laser oscillation wavelengths in the range of 1530 nm to 1570 nm by making the intervals of the diffraction gratings provided in the respective DFB laser stripes 203 different from each other. Further, each laser oscillation wavelength of the DFB laser stripe 203 can be adjusted by changing the set temperature of the integrated semiconductor laser device 200.
  • the integrated semiconductor laser device 200 realizes a wide wavelength variable range by switching the driven DFB laser stripe 203 and controlling its temperature.
  • the MMI coupler 205 is formed near the center of the integrated semiconductor laser device 200.
  • Each bending waveguide 204 is formed between each DFB laser stripe 203 and the MMI light coupler 205, and optically connects each DFB laser stripe 203 and the MMI light coupler 205.
  • the semiconductor optical amplifier 210 is connected to the output side of the MMI coupler 205.
  • the semiconductor optical amplifier 210 has a main linear portion 213, an output bending portion 214, a flare portion 215, and an output linear portion 216, which are sequentially connected from the MMI light coupler 205 toward the light emitting end surface 202.
  • the main linear portion 213 extends along the ⁇ 110> direction which is the direction of the normal to the light emitting end surface 202.
  • the flared portion 215 is formed to be inclined at an angle of 8 ° from the ⁇ 110> direction which is the direction of the normal to the light emitting end face 102.
  • the waveguide width of the flare portion 215 is formed so as to gradually increase in the light waveguide direction.
  • the output side bent portion 214 connects the main straight portion 213 and the flared portion 215.
  • the output-side straight portion 216 is formed to be inclined at an angle of 8 ° from the ⁇ 110> direction so that one end thereof faces the light emitting end surface 202. That is, the flare portion 215 and the output side straight portion 216 are arranged in a straight line.
  • the waveguide width of the main linear portion 213 and the output side bent portion 214 is 2 ⁇ m, and light of 1.55 ⁇ m wavelength band is set to be guided in a single mode.
  • the main linear portion 213 constitutes a single mode waveguide.
  • the waveguide width of the flared portion 215 is, for example, linearly expanded from 2 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • the waveguide width of the output side straight portion 216 is 4 ⁇ m.
  • the waveguide length of the output-side linear portion 216 is designed to be larger than the positional accuracy of cleavage when forming the light emitting end surface 202, even if there is an error in the cleavage position, it is reliable.
  • the output side straight portion 216 is formed on the The waveguide length of the output side straight portion 216 is designed to be 50 ⁇ m.
  • the output-side bent portion 214 is bent in an arc shape, and the curvature and the waveguide length are set so as to connect the main straight portion 213 and the flare portion 215. In addition, it is preferable to set the curvature such that the bending loss of the fundamental mode does not increase in the output-side bent portion 214.
  • the radius of curvature of the output-side bent portion 214 is 1000 ⁇ m, and the waveguide length is about 120 ⁇ m.
  • the length of the flared portion 215 is 400 ⁇ m.
  • the total length of the semiconductor optical amplifier 210 is 1000 ⁇ m.
  • one of a plurality of DFB laser stripes 203 capable of outputting a laser beam of a desired wavelength is selected and driven.
  • An optical waveguide optically connected to the driving DFB laser stripe 203 among the plurality of bending waveguides 204 guides the laser light output from the driven DFB laser stripe 203 to the MMI light coupler 205.
  • the MMI coupler 205 passes the input laser light and outputs it to the main linear portion 213 of the semiconductor optical amplifier 210.
  • the semiconductor optical amplifier 210 amplifies the laser light input from the MMI coupler 205, and outputs the amplified light as output light L3 from the output side linear portion 216 facing the light emitting end face 202.
  • the semiconductor optical amplifier 210 compensates for the loss of light by the MMI light coupler 205 received by the laser light from the driven DFB laser stripe 203, and obtains the laser light output of the desired intensity from the light emitting end face 202.
  • the output side straight part 216 of the semiconductor optical amplifier 210 is inclined with respect to the light emitting end face 202, a low reflectance can be obtained at the light emitting end face 202.
  • the reflectance in the state in which the low reflection film is formed on the light emitting end surface 202 can be 10 ⁇ 6 .
  • the semiconductor optical amplifier 210 has the flare portion 215, and the waveguide width is broadened toward the light emitting end face 202 side which is the light guiding direction of light. Good output characteristics of 80 mW or more can be realized as the output light intensity.
  • the waveguide width with which the semiconductor optical amplifier 210 which is the ridge waveguide is a single mode waveguide is 2.5 ⁇ m or less. Therefore, the waveguide width at which the semiconductor optical amplifier 210 reliably guides light in a single mode is from the main linear portion 213 to a position halfway of the flare portion 215, and light emission from that position On the end face 202 side, the semiconductor optical amplifier 210 has a waveguide width that can guide light in multiple modes. A portion of the flare portion 215 which has a waveguide width for reliably guiding light in a single mode is taken as a single mode portion 215a.
  • the single mode portion 215 a of the flare portion 215 following the output side bending portion 214 exists.
  • mode components other than a fundamental mode are the output side bending part 214 and the single mode part 215a.
  • the output side bending portion 214 and the single mode portion 215a prevent the light of the mode component other than the fundamental mode from being further guided in the flare portion 215 and further from being output from the output side linear portion 216.
  • single mode means that the guided mode capable of propagating in the waveguide is single for a specific polarization.
  • the intensity ratio with the fundamental mode Is sufficient even if it is a sufficiently large pseudo single mode.
  • the difference in propagation loss between the fundamental mode and the high order mode be about 20 dB / mm or more.
  • the length of the single mode waveguide section is about 0.5 mm, it is possible to give a high-order mode a loss of 10 dB.
  • the single mode property of the output light L3 output from the output side linear portion 216 at the light emitting end face 202 is enhanced.
  • the amplification efficiency of the basic mode can be increased.
  • the output light of the fundamental mode output from the output side linear portion 216 at the light emitting end face 202 is condensed by a lens or the like, the emitted light is condensed at the condensing point of the output light of the fundamental mode do not do. Therefore, it is easy to separate the emitted light and the output light of the fundamental mode. This makes it possible to obtain output light having a single-peaked good beam pattern. Therefore, the assembly for modularization is facilitated, and the coupling efficiency to the lens and the optical fiber can be increased.
  • the integrated semiconductor laser device 200 according to the second embodiment can simultaneously realize the reduction of the end facet reflection, the improvement of the output light intensity, and the output light having a high single mode property.
  • the lower cladding layer 221 also serving as a buffer layer, the active layer 222, the upper cladding layer 223, and the GaInAsP grating layer (not shown) are stacked in this order on the substrate 220 using a known crystal growth method such as MOCVD. .
  • the SiNx film is patterned so as to form diffraction grating patterns having different periods at positions where each of the DFB laser stripes 203 is formed. Apply the Then, etching is performed using the patterned SiNx film as a mask to form a diffraction grating in the GaInAsP grating layer and remove all the GaInAsP grating layers in the other regions. Thereafter, the mask of the SiNx film is removed, and the p-InP layer is deposited again.
  • the SiNx film After depositing a SiNx film on the entire surface, patterning the SiNx film so as to be a stripe pattern wider than the DFB laser stripe 203 and a stripe pattern wider than the semiconductor optical amplifier 210 using photolithography technology. Do. Then, etching is performed using the patterned SiNx film as an etching mask, and a portion of the upper cladding layer 223 up to the active layer 222 is removed. Next, the core layer 230 and the upper cladding layer 223 made of GaInAsP are butt-jointly grown on the removed region using the mask of the SiNx film as it is as a selective growth mask and using the MOCVD method or the like.
  • the mask of the SiNx film is peeled off, and the upper cladding layer 224 and the contact layer 225 are stacked in this order using the MOCVD method or the like.
  • etching of the portion corresponding to the side of the DFB laser stripe 203, the bending waveguide 204, the MMI light coupler 205, and the semiconductor optical amplifier 210 is performed using a known etching method. This forms a ridge waveguide structure.
  • a SiNx film to be the insulating film 226 is deposited on the entire surface, and then a planarizing polymer 227 is spin-coated. After that, the planarizing polymer 227 is patterned using a photolithography technique, and the planarizing polymer 227 of the portion corresponding to the side of the DFB laser stripe 203, the bending waveguide 204, the MMI light coupler 205, and the semiconductor optical amplifier 210 is leave.
  • the planarization polymer 227 is cured, the insulating film 226 is removed only at the portion where the p-side electrode is to be formed. Thereafter, the p-side electrode 228 is formed. Furthermore, the substrate 220 is thinned to a predetermined thickness by polishing, and the n-side electrode 229 is deposited on the back surface.
  • the epitaxial substrate is cleaved to form a light emitting end surface 202, and a low reflection film is formed on the light emitting end surface 202. Further, the elements aligned in the direction perpendicular to the cleavage end face are separated one by one. Thus, the integrated semiconductor laser device 200 is completed.
  • each optical waveguide of the DFB laser stripe 203, the bending waveguide 204, the MMI light coupler 205, and the semiconductor optical amplifier 210 is formed of a ridge waveguide.
  • the ridge waveguide as shown in the example of the above-described manufacturing method, there is no embedding step which is a step largely dependent on crystal orientation during the manufacturing process.
  • the flared portion when the flared portion is provided at the subsequent stage of the bent portion, the flared portion is also inclined with respect to the ⁇ 110> direction. The length is relatively long.
  • the length of the optical waveguide inclined with respect to the crystal orientation is long, manufacture is easy if the configuration of the second embodiment using the ridge waveguide which does not require the embedding step is employed. Further, it is more preferable in that the direction in which the optical waveguide is formed with respect to the crystal orientation can be freely selected.
  • the semiconductor optical device module according to the third embodiment is a semiconductor laser module including the integrated semiconductor laser device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan sectional view of the semiconductor laser module according to the third embodiment.
  • an integrated semiconductor laser device 200 according to the second embodiment, a collimator lens 1010, an optical isolator 1020, a beam splitter 1030, and a power monitor PD (Photo Detector).
  • 1040, condenser lens 1050, optical fiber 1060, integrated semiconductor laser element 200, collimator lens 1010, optical isolator 1020, beam splitter 1030, power monitor PD 1040 and condenser lens 1050, and optical fiber 1060 is inserted And an enclosure 1070.
  • the integrated semiconductor laser device 200 outputs laser light L4 of a wavelength corresponding to the DFB laser stripe to be driven.
  • the collimating lens 1010 makes the laser beam L4 a parallel beam.
  • the optical isolator 1020 transmits the parallel laser beam L4 in the right direction in the drawing, and prevents the light from being input from the left direction in the drawing to the side of the collimator lens 1010.
  • the beam splitter 1030 has a reflecting surface 1031.
  • the beam splitter 1030 transmits most of the laser beam L4 transmitted through the optical isolator 1020, and reflects and branches a portion of the laser beam L5.
  • the power monitor PD 1040 detects the laser beam L5 branched by the beam splitter 1030, and outputs a current according to the detected light intensity.
  • the current output from the power monitor PD 1040 is input to a controller (not shown) and used to control the output of the integrated semiconductor laser device 200.
  • the condensing lens 1050 condenses the laser beam L4 transmitted through the beam splitter 1030 and couples it to the optical fiber 1060.
  • the optical fiber 1060 propagates the coupled laser light L4.
  • the propagated laser beam L4 is used as signal light or the like.
  • the semiconductor laser module 1000 includes an integrated semiconductor laser element 200 that outputs a laser beam L4 having a favorable beam pattern. Therefore, the semiconductor laser module is easy to assemble and has a high coupling efficiency to the optical fiber 1060.
  • the effect of the present invention can be obtained even when the single mode portion 115a of the flared portion 115 is a bending waveguide.
  • the output bending portion 114 may be deleted.
  • the integrated semiconductor laser device 200 according to the second embodiment may further include a stray light waveguide mesa disclosed in Patent Document 3 by the inventor of the present invention.
  • a stray light waveguide mesa disclosed in Patent Document 3 by the inventor of the present invention.
  • materials such as a compound semiconductor and an electrode, a size, and the like are set for the 1.55 ⁇ m wavelength band.
  • each material, size, etc. are suitably set according to the wavelength of the light input, and limitation in particular is not carried out.
  • the optical waveguide includes the active layer, but the active layer may be included in only a part of the optical waveguide. Furthermore, the present invention is not limited to the configuration including the active layer, but can be widely applied to a semiconductor optical device provided with an optical waveguide having a flared portion and a bent portion.
  • the semiconductor optical amplifier according to the first embodiment may be formed of a ridge waveguide.
  • a high reflection film may be formed on the light incident end face 101 of the semiconductor optical amplifier device 100 according to the first embodiment, and this may be used as a semiconductor light emitting device.
  • a semiconductor light emitting device is replaced with the integrated semiconductor laser device 200 in the third embodiment and the optical fiber 1060 is replaced with an optical fiber grating as an external resonator, a semiconductor laser device module is configured. Can.
  • the semiconductor optical device, the integrated semiconductor optical device, and the semiconductor optical device module according to the present invention are suitable mainly for use in optical communication applications.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor light amplification element 101 Light incidence end face 102, 202 Light emission end face 110 Light amplification waveguide 111 Input linear part 112 Input bending part 113, 213 Main straight part 114, 214 Output bending part 115, 215 Flare part 115a, 215a Single mode section 116, 216 Output side straight section 120, 220 Substrate 121, 221 Lower clad layer 122, 222 Active layer 123, 126, 223, 224 Upper clad layer 124 Lower current block layer 125 Upper current block layer 127, 225 Contact layer 128, 228 p side electrode 129, 229 n side electrode 200 integrated type semiconductor laser device 203 DFB laser stripe 204 bending waveguide 205 MMI optical coupler 210 semiconductor optical amplifier 226 insulating film 227 planarized polymer 230 core layer 1 00 semiconductor laser module 1010 collimate lens 1020 optical isolator 1030 beam splitter 1031 reflecting surface 1040

Landscapes

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Abstract

　半導体基板上に形成された光導波路を備える半導体光素子であって、前記光導波路は、入力された光を単一モードで導波する単一モード導波部と、前記光の導波方向に対して前記単一モード導波部の後段側に配置された曲げ部と、前記導波方向に対して前記曲げ部の後段側に配置され、前記導波方向に向かって導波路幅が広くなるように形成されており、前記光の入射側では前記光を単一モードで導波し、前記光の出射側では前記光を多モードで導波し得る導波路幅を有するフレア部と、を備える半導体光素子。

Description

半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュール
　本発明は、光通信等に用いられる半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュールに関するものである。
　光通信において、光伝送路である光ファイバ中での光信号の減衰や、光部品による光信号の損失を補償するために、光増幅器が用いられている。光増幅器としては、小型化や集積性の観点から半導体光増幅器が有望である。
　半導体光増幅器には、光導波路端面の反射による光共振を積極的に利用する共振型と、端面の反射を極力なくす進行波型がある。進行波型は、増幅特性の波長依存性が小さいことなどの利点がある。
　進行波型の半導体光増幅器を含む半導体光素子では、たとえば劈開面である端面の反射を低減するため、端面付近において光導波路を端面に対して傾ける構造がとられることがある。この場合、端面付近に曲げ導波路を設け、端面においては光導波路が端面に対して傾くようにし、それ以外の箇所では、端面に対して垂直な光導波路とする構造がとられることがある（たとえば特許文献１参照）。
　一方、半導体光増幅器では、光強度が大きい場合には出力が飽和しやすいという課題がある。この課題を解決し、出力光強度を高めるために、出力側端面に近づくにつれて導波路幅が広くなるフレア構造が用いられることがある（たとえば特許文献２参照）。
特開２００１－１１１１７７号公報 特開平０５－０６７８４５号公報 特開２０１１－２３３８２９号公報
　しかしながら、本発明者らが、端面反射の低減と出力光強度の向上とを同時に実現するために、上述した曲げ導波路とフレア構造とを組み合わせた構成とした半導体光素子を構成したところ、出力光に横多モードの光が含まれる場合があり、好ましい横基本モードでの単一モード性が高い出力光にならない場合があるという問題があった。以下、モードとは横モードを意味するものとする。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端面反射の低減、出力光強度の向上、および単一モード性が高い出力光を同時に実現することができる半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュールを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体光素子は、半導体基板上に形成された光導波路を備える半導体光素子であって、前記光導波路は、入力された光を単一モードで導波する単一モード導波部と、前記光の導波方向に対して前記単一モード導波部の後段側に配置された曲げ部と、前記導波方向に対して前記曲げ部の後段側に配置され、前記導波方向に向かって導波路幅が広くなるように形成されており、前記光の入射側では前記光を単一モードで導波し、前記光の出射側では前記光を多モードで導波し得る導波路幅を有するフレア部と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、前記曲げ部は、前記光を単一モードで導波することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、前記光導波路は活性層を含むことを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、前記光導波路は、前記半導体基板の主表面である（００１）面上に形成されており、前記単一モード導波部は、前記半導体基板の＜１１０＞方向に沿って延伸しており、前記フレア部は、前記半導体基板の＜１１０＞方向から傾斜するように形成されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、前記光導波路の光の出射側は前記半導体基板の劈開端面であることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、前記光導波路はリッジ導波路で構成されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、半導体光増幅素子であることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子は、上記の発明において、半導体発光素子であることを特徴とする。
　また、本発明に係る集積型半導体光素子は、上記の発明の半導体光素子を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る集積型半導体光素子は、上記の発明において、半導体レーザ素子であることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体光素子モジュールは、上記の発明の半導体光素子または集積型半導体光素子を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、端面反射の低減、出力光強度の向上、および単一モード性が高い出力光を同時に実現することができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る半導体光増幅素子の導波路構造を示す模式的な平面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線要部断面図である。 図３は、比較形態に係る半導体光増幅素子の導波路構造を示す模式的な平面図である。 図４は、出力光の横モードのＦＦＰを示す図である。 図５は、実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子の導波路構造を示す模式的な平面図である。 図６は、図５のＢ－Ｂ線要部断面図である。 図７は、図５のＣ－Ｃ線要部断面図である。 図８は、実施の形態３に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面断面図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係る半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係や比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施の形態１）
　はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。本実施の形態１は、光通信において用いられている１．５５μｍ波長帯の光が入力され、これを増幅して出力する半導体光増幅素子である。
　図１は、本実施の形態１に係る半導体光増幅素子の導波路構造を示す模式的な平面図である。なお、導波路構造の説明のため、後述するｐ側電極等の導波路構造以外の要素は、図示を省略している。図１に示すように、この半導体光増幅素子１００は、光入射端面１０１と、光出射端面１０２と、光入射端面１０１と光出射端面１０２との間に形成された光増幅導波路１１０とを備えている。光増幅導波路１１０は、光入射端面１０１から光出射端面１０２に向かって順次接続した、入力側直線部１１１、入力側曲げ部１１２、主直線部１１３、出力側曲げ部１１４、フレア部１１５、および出力側直線部１１６を有している。
　図２は、図１のＡ－Ａ線要部断面図である。図２に示すように、半導体光増幅素子１００は、基板１２０上に、下部クラッド層１２１、光導波路となる活性層１２２、上部クラッド層１２３、下部電流ブロック層１２４、上部電流ブロック層１２５、上部クラッド層１２６、コンタクト層１２７、ｐ側電極１２８が形成され、さらに基板１２０の裏面にはｎ側電極１２９が形成されることによって構成されている。
　基板１２０は、主表面が（００１）面であるｎ－ＩｎＰからなる。下部クラッド層１２１は、ｎ－ＩｎＰからなる。活性層１２２は、分離閉じ込めヘテロ構造を有するＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸を備えている。活性層１２２の総厚は１００ｎｍである。上部クラッド層１２３、１２６は、ｐ－ＩｎＰからなる。下部クラッド層１２１、活性層１２２、上部クラッド層１２３は、この順に積層し、メサストライプを形成している。下部電流ブロック層１２４および上部電流ブロック層１２５は、この順に積層し、メサストライプの両側を埋めている。下部電流ブロック層１２４はｐ－ＩｎＰからなり、上部電流ブロック層１２５はｎ－ＩｎＰからなる。上部クラッド層１２６およびコンタクト層１２７は、上部クラッド層１２３と上部電流ブロック層１２５との上に、この順に積層している。コンタクト層１２７は、ｐ－ＧａＩｎＡｓからなる。ｐ側電極１２８は、コンタクト層１２７上に形成されており、Ｔｉ／Ｐｔ構造を有する。ｎ側電極１２９はＡｕＧｅＮｉからなる。
　図１に戻る。光入射端面１０１および光出射端面１０２は、基板１２０の（００１）面上に上述した半導体積層構造が形成されたエピタキシャル基板を、劈開して形成されたものであり、基板１２０の結晶の（１１０）面と一致する。光入射端面１０１および光出射端面１０２には誘電体等からなる低反射膜が形成されている。
　入力側直線部１１１は、その一端が光入射端面１０１に面するように形成されている。また、入力側直線部１１１は、光入射端面１０１の法線の方向である、基板１２０の結晶の＜１１０＞方向から、角度８°だけ傾斜するように形成されている。主直線部１１３は、光入射端面１０１および光出射端面１０２に対して垂直な＜１１０＞方向に沿って延伸している。入力側曲げ部１１２は、入力側直線部１１１と主直線部１１３とを接続している。
　フレア部１１５は、光出射端面１０２の法線の方向である＜１１０＞方向から角度８°だけ傾斜するように形成されている。フレア部１１５の導波路幅は、光の導波方向に向かって順次広くなるように形成されている。出力側曲げ部１１４は、主直線部１１３とフレア部１１５とを接続している。出力側直線部１１６は、その一端が光出射端面１０２に面するように、＜１１０＞方向から角度８°だけ傾斜するように形成されている。すなわちフレア部１１５と出力側直線部１１６とは直線状に配置されている。なお、傾斜角度は８°が好ましいが、これに限定されるものではない。
　つぎに、各部分の寸法を説明する。なお、寸法は例示であって、特にこれらに限定されるものではない。
　入力側直線部１１１、入力側曲げ部１１２、主直線部１１３、出力側曲げ部１１４の導波路幅は略等幅の２．５μｍであり、１．５５μｍ波長帯の光が単一モードで導波するように設定されている。主直線部１１３は単一モード導波部を構成している。フレア部１１５の導波路幅は、２．５μｍから４μｍまで、たとえば線形に拡大している。出力側直線部１１６の導波路幅は４μｍである。
　入力側直線部１１１および出力側直線部１１６の導波路長は５０μｍに設計されている。入力側直線部１１１および出力側直線部１１６の導波路長は、光入射端面１０１と光出射端面１０２とを形成する際の劈開の位置精度より大きく設計すれば、劈開位置に誤差があっても確実に入力側直線部１１１および出力側直線部１１６が形成されるので好ましい。
　入力側曲げ部１１２および出力側曲げ部１１４は、円弧状に屈曲しており、入力側直線部１１１と主直線部１１３、または主直線部１１３とフレア部１１５とを接続するようにその曲率および導波路長が設定されている。また、入力側曲げ部１１２および出力側曲げ部１１４において基本モードの曲げ損失が増大しないような曲率とすることが好ましい。入力側曲げ部１１２および出力側曲げ部１１４の曲率半径はいずれも１０００μｍであり、導波路長はいずれも約１２０μｍである。フレア部１１５の長さは５００μｍである。また、半導体光増幅素子１００の全長は１６００μｍである。
　つぎに、半導体光増幅素子１００の動作について説明する。ｐ側電極１２８とｎ側電極１２９との間に電圧を印加し、活性層１２２に電流を注入する。このとき、電流は、下部電流ブロック層１２４および上部電流ブロック層１２５の作用によって活性層１２２に効率的に注入される。電流を注入した状態で、光入射端面１０１から光増幅導波路１１０の入力側直線部１１１に、増幅すべき１．５５μｍ波長帯のレーザ光等の光Ｌ１が入力されると、光増幅導波路１１０の入力側直線部１１１、入力側曲げ部１１２、主直線部１１３、出力側曲げ部１１４、フレア部１１５、および出力側直線部１１６が光Ｌ１を順次導波しながら、活性層１２２の光増幅作用によって光Ｌ１を増幅し、光出射端面１０２に面した出力側直線部１１６から増幅光Ｌ２として出力する。
　この半導体光増幅素子１００では、光入射端面１０１および光出射端面１０２において、光増幅導波路１１０の入力側直線部１１１または出力側直線部１１６が、対応する端面に対して傾けられているので、各端面において低い反射率が得られる。たとえば、光入射端面１０１および光出射端面１０２に低反射膜を形成した状態で、光入射端面１０１の反射率を１０－４、光出射端面１０２の反射率を１０－６とすることができる。この反射率は光入射端面１０１および光出射端面１０２に公知の窓構造を採用することで、さらに低減することができる。
　また、この半導体光増幅素子１００では、光増幅導波路１１０がフレア部１１５を有しており、光の導波方向である光出射端面１０２側に向かって導波路幅が広がっているので、たとえば飽和出力光強度として２０ｄＢｍ以上という良好な出力特性を実現することができる。
　さらに、光増幅導波路１１０は、光の入力側である入力側直線部１１１、入力側曲げ部１１２、主直線部１１３、および出力側曲げ部１１４は、入力された光を単一モードで導波する。一方、光の出力側であるフレア部１１５、および出力側直線部１１６は、導波路幅が広いため、出力側曲げ部１１４から入力された光を多モードで導波し得るような構造となっている。たとえば、上記に例示した半導体材料の場合は、光増幅導波路１１０が単一モード導波路となる導波路幅は３．０μｍ以下である。そのため、光増幅導波路１１０が光を確実に単一モードで導波する導波路幅となっているのは、入力側直線部１１１から、フレア部１１５の入力側からおよそ１６０μｍの位置までであり、その位置から光出射端面１０２側では、光増幅導波路１１０は光を多モードで導波し得るような導波路幅となっている。フレア部１１５の入力側からおよそ１６０μｍまでの部分を単一モード部１１５ａとする。
　ここで、出力側曲げ部１１４などの曲げ導波路では、基本モードの光が入力されたとしても、基本モード以外のモード成分が励起され得る。このような励起は、特に直線導波路との接続部分において発生し易い。このような励起が発生すると、その後の光導波路が光を多モードで導波し得る導波路の場合は、多モードの光の導波が発生する。
　しかしながら、本実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００は、出力側曲げ部１１４に続くフレア部１１５の単一モード部１１５ａが存在する。出力側曲げ部１１４の前後の接続部で励起された基本モードの成分は単一モードで導波するが、基本モード以外のモード成分は、出力側曲げ部１１４および単一モード部１１５ａでは放射モードとなる。そのため、出力側曲げ部１１４および単一モード部１１５ａは、フレア部１１５を基本モード以外のモード成分の光がそれ以上導波することや、さらには出力側直線部１１６から出力されることを防止または抑制する。
　ここで、単一モードとは、導波路を伝搬可能な導波モードが特定の偏光について単一であることを意味する。理想的な単一モードでは高次の導波モードの伝搬解自体が存在しないが、本発明の効果を得るためには、高次の導波モードがあったとしても、基本モードとの強度比が十分に大きい疑似単一モードであっても足りる。疑似単一モードの場合、基本モードと高次モードとでの伝搬損失の差が２０ｄＢ／ｍｍ程度以上あることが望ましい。これにより単一モード導波路部の長さが０．５ｍｍ前後の実用的な設計でも、高次モードに１０ｄＢの損失を与えることができる。
　以上のようにして、光出射端面１０２で出力側直線部１１６から出力される増幅光Ｌ２の単一モード性が高くなる。また、基本モード以外のモード成分の光の増幅に電力が消費されることが防止または抑制されるので、基本モードの増幅効率を高くできる。
　本実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００の作用を比較形態との比較によってさらに具体的に説明する。図３は、比較形態に係る半導体光増幅素子の導波路構造を示す模式的な平面図である。この半導体光増幅素子１００Ａは、半導体光増幅素子１００と比較して、フレア部１１５が主直線部１１３と直接接続し、＜１１０＞方向に沿って延伸している点、および、フレア部１１５と出力側直線部１１６とが出力側曲げ部１１４Ａを介して接続している点が異なるものである。出力側曲げ部１１４Ａの曲率半径は１０００μｍであり、導波路長は約１２０μｍであり、導波路幅は４μｍである。
　この半導体光増幅素子１００Ａでは、出力側曲げ部１１４Ａ、およびその前後に接続しているフレア部１１５および出力側直線部１１６が光を多モードで導波し得る。このため、出力側曲げ部１１４Ａとその前後との接続部で発生した基本モード以外のモード成分の光は、出力側曲げ部１１４Ａおよび出力側直線部１１６を高次モードの光として伝搬する。この高次モードの光は出力側曲げ部１１４Ａおよび出力側直線部１１６で増幅されながら、光出射端面１０２まで到達する。
　このように、半導体光増幅素子１００、１００Ａを比較すると、出力側曲げ部に起因して発生した基本モード以外の成分の光が、放射されるか、高次モードの光としてその後も伝搬するのかが異なる。
　比較形態である半導体光増幅素子１００Ａの場合は、高次モードの光は光導波路内で増幅されるため、放射された場合に比べてパワーが大きくなる。さらに、高次モードの光は導波モードとして、光出射端面１０２まで到達するため、その後出力された光をレンズ等で集光する場合にも、基本モードの光との分離が難しい。
　これに対して、本実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００の場合は、発生した基本モード以外の成分の光は放射される。そのため、放射後の当該光は光増幅されない。さらには、放射される場所は、光出射端面１０２とは異なる。したがって、光出射端面１０２で出力側直線部１１６から出力される基本モードの増幅光をレンズ等で集光する場合、その基本モードの増幅光の集光点には、放射された光は集光しない。したがって、放射された光と基本モードの増幅光との分離が容易である。これによって、単峰型の良好なビームパターンを有する増幅光を得ることができる。
　図４は、本実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００の光出射端面１０２で出力側直線部１１６から出力される出力光の横モードのＦＦＰ(Ｆａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｐａｔｔｅｒｎ)を示す図である。なお、図４では、測定されたＦＦＰを実線で示すとともに、当該ＦＦＰとの比較のために、ガウシャンビームの形状も破線で示している。図４に示すように、測定されたＦＦＰの形状はガウシャンビームの形状とほぼ一致していることがわかる。このように、出力光は、好ましい基本モードでの単一モード性が高い、良好なビームパターンの出力光となっている。
　半導体光増幅素子１００Ａをモジュール化する際には、出力された増幅光は、高次モードの光の混在によってビームパターンが乱れるので、レンズや光ファイバへ光を結合させるための調整が困難である。これに対して、半導体光増幅素子１００の場合は、良好なビームパターンを有する増幅光が得られるため、モジュール化のための組み立てが容易になるとともに、レンズや光ファイバへの結合効率を高くすることができる。
　以上説明したように、本実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００は、端面反射の低減、出力光強度の向上、および単一モード性が高い出力光を同時に実現することができる。
　ここで、本実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００の製造方法の一例を説明する。まず、基板１２０上に、ＭＯＣＶＤ法などの公知の結晶成長方法を用いて、バッファ層を兼ねる下部クラッド層１２１、活性層１２２、上部クラッド層１２３をこの順に積層する。
　つぎに、プラズマＣＶＤなどの方法を用いて、全面にＳｉＮｘ膜を堆積した後、公知のフォトリソグラフィ技術と誘電体エッチング技術とを用いて、光増幅導波路１１０の形状に対応した形状の、ＳｉＮｘ膜からなるマスクパターンを形成する。この際、次の半導体エッチング工程におけるサイドエッチング量を補正したマスクパターンとしておくことが好ましい。
　つぎに、このマスクパターンをエッチングマスクとして、公知の方法を用いて、上部クラッド層１２３から活性層１２２を経て下部クラッド層１２１の一部にいたるまで、エッチングを行う。このエッチングはドライエッチングとウェットエッチングとを順次併用するものとしても良い。
　その後、エッチングマスクとして用いたマスクパターンをそのまま選択成長マスクとして、ＭＯＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、下部電流ブロック層１２４および上部電流ブロック層１２５をこの順に積層する。さらに、マスクパターンを剥離し、ＭＯＣＶＤ法等を用いて、上部クラッド層１２６およびコンタクト層１２７をこの順に積層する。
　つぎに、フォトリソグラフィ技術を用いて、レジストパターンを形成し、コンタクト層１２７上にｐ側電極１２８を蒸着し、リフトオフにより電極パターンとする。さらに、基板１２０を研磨により所定の厚さまで薄くし、裏面にｎ側電極１２９を蒸着する。
　その後、エピタキシャル基板を劈開して光入射端面１０１および光出射端面１０２を形成し、各端面に低反射膜を形成する。さらに劈開端面と垂直な方向に並んだ素子を１つずつに分離する。これによって、半導体光増幅素子１００が完成する。
（実施の形態２）
　つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、１．５５μｍ波長帯のレーザ光を出力する波長可変型の集積型半導体レーザ素子である。
　図４は、本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子の導波路構造を示す模式的な平面図である。なお、導波路構造の説明のため、後述するｐ側電極等の導波路構造以外の要素は、図示を省略している。
　図４に示すように、この集積型半導体レーザ素子２００は、複数のＤＦＢ（Distributed　Feedback）レーザストライプ２０３と、複数の曲げ導波路２０４と、ＭＭＩ光合流器２０５と、半導体光増幅器２１０とを一つの半導体基板上に集積した構造を有する。また、集積型半導体レーザ素子２００は、光出射端面２０２を備えている。
　図５は、図４のＢ－Ｂ線要部断面図である。図５に示すように、集積型半導体レーザ素子２００の半導体光増幅器２１０の部分は、基板２２０上に、下部クラッド層２２１、光導波路となる活性層２２２、上部クラッド層２２３、２２４、コンタクト層２２５、絶縁膜２２６、平坦化ポリマー２２７、ｐ側電極２２８が形成され、さらに基板２２０の裏面にはｎ側電極２２９が形成されることによって構成されている。
　基板２２０は、主表面が（００１）面であるｎ－ＩｎＰからなる。下部クラッド層２２１は、ｎ－ＩｎＰからなる。活性層２２２は、分離閉じ込めヘテロ構造を有するＡｌＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸を備えている。活性層２２２の総厚は１５０ｎｍである。上部クラッド層２２３、２２４は、ｐ－ＩｎＰからなる。コンタクト層２２５は、ｐ－ＧａＩｎＡｓからなる。上部クラッド層２２４およびコンタクト層２２５は、この順に積層するとともに、上部クラッド層２２３に対して上部に突出し、リッジ構造を形成している。上部クラッド層２２４の幅がリッジ導波路の導波路幅となる。絶縁膜２２６は、ＳｉＮｘからなり、上部クラッド層２２３の表面と、上部クラッド層２２４およびコンタクト層２２５の側面とを覆っている。平坦化ポリマー２２７は、ポリイミドからなり、リッジ構造の表面が平坦になるように上部クラッド層２２４およびコンタクト層２２５を埋めている。ｐ側電極２２８は、コンタクト層２２５および平坦化ポリマー２２７上に形成されており、Ｔｉ／Ｐｔ構造を有する。ｎ側電極２２９はＡｕＧｅＮｉからなる。
　図６は、図４のＣ－Ｃ線要部断面図である。図６に示すように、集積型半導体レーザ素子２００の曲げ導波路２０４の部分は、図５に示す構造において、活性層２２２に換えてＧａＩｎＡｓＰからなるコア層２３０が形成された構造を有する。また、ｐ側電極２２８は形成されておらず、コンタクト層２２５の表面も絶縁膜２２６で覆われている。ここで、活性層２２２が利得を有する波長が１．５５μｍ波長帯である場合、コア層２３０のＧａＩｎＡｓＰの組成は、１．５５μｍ波長帯の光に対して透明になるような組成に設定される。１．５５μｍ波長帯の光に対して透明になるような組成とは、たとえば、バンドギャップ波長が、１．５５μｍ波長帯よりも短波長である１．３μｍとなる組成である。
　ＤＦＢレーザストライプ２０３は、半導体光増幅器２１０と同様の断面構造を有しているが、活性層２２２の上方に回折格子を有する点が異なる。ＭＭＩ光合流器２０５は曲げ導波路２０４と同様の断面構造を有している。
　図４に戻る。光出射端面２０２は、基板２２０の（００１）面上に上述した半導体積層構造が形成されたエピタキシャル基板を、劈開して形成されたものであり、基板２２０の結晶の（１１０）面と一致する。光出射端面２０２には誘電体等からなる低反射膜が形成されている。
　ＤＦＢレーザストライプ２０３は、各々が幅２μｍ、長さ６００μｍのストライプ状のリッジ導波路構造を有する端面発光型レーザであり、集積型半導体レーザ素子２００の一端において幅方向に２５μｍピッチで形成されている。ＤＦＢレーザストライプ２０３は、各ＤＦＢレーザストライプ２０３に備えられた回折格子の間隔を互いに異ならせることにより、レーザ発振波長が１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍの範囲で相違するように構成されている。また、ＤＦＢレーザストライプ２０３の各レーザ発振波長は、集積型半導体レーザ素子２００の設定温度を変化させることにより調整することができる。集積型半導体レーザ素子２００は、駆動するＤＦＢレーザストライプ２０３の切り替えと、その温度制御によって、広い波長可変範囲を実現している。
　ＭＭＩ光合流器２０５は、集積型半導体レーザ素子２００の中央部付近に形成されている。各曲げ導波路２０４は、各ＤＦＢレーザストライプ２０３とＭＭＩ光合流器２０５との間に形成されており、各ＤＦＢレーザストライプ２０３とＭＭＩ光合流器２０５とを光学的に接続する。
　半導体光増幅器２１０は、ＭＭＩ光合流器２０５の出力側に接続している。半導体光増幅器２１０は、ＭＭＩ光合流器２０５から光出射端面２０２に向かって順次接続した、主直線部２１３、出力側曲げ部２１４、フレア部２１５、および出力側直線部２１６を有している。
　主直線部２１３は、光出射端面２０２の法線の方向である＜１１０＞方向に沿って延伸している。フレア部２１５は、光出射端面１０２の法線の方向である＜１１０＞方向から角度８°だけ傾斜するように形成されている。フレア部２１５の導波路幅は光の導波方向に向かって順次広くなるように形成されている。出力側曲げ部２１４は、主直線部２１３とフレア部２１５とを接続している。出力側直線部２１６は、その一端が光出射端面２０２に面するように、＜１１０＞方向から角度８°だけ傾斜するように形成されている。すなわちフレア部２１５と出力側直線部２１６とは直線状に配置されている。
　つぎに、半導体光増幅器２１０の各部分の寸法を説明する。なお、寸法は例示であって、特にこれらに限定されるものではない。
　主直線部２１３、出力側曲げ部２１４の導波路幅は２μｍであり、１．５５μｍ波長帯の光が単一モードで導波するように設定されている。主直線部２１３は単一モード導波部を構成している。フレア部２１５の導波路幅は、２μｍから４μｍまで、たとえば線形に拡大している。出力側直線部２１６の導波路幅は４μｍである。
　実施の形態１の場合と同様に、出力側直線部２１６の導波路長は、光出射端面２０２とを形成する際の劈開の位置精度より大きく設計すれば、劈開位置に誤差があっても確実に出力側直線部２１６が形成されるので好ましい。出力側直線部２１６の導波路長は５０μｍに設計されている。
　出力側曲げ部２１４は、円弧状に屈曲しており、主直線部２１３とフレア部２１５とを接続するようにその曲率および導波路長が設定されている。また、出力側曲げ部２１４において基本モードの曲げ損失が増大しないような曲率とすることが好ましい。出力側曲げ部２１４の曲率半径は１０００μｍであり、導波路長は約１２０μｍである。フレア部２１５の長さは４００μｍである。また、半導体光増幅器２１０の全長は１０００μｍである。
　つぎに、集積型半導体レーザ素子２００の動作について説明する。まず、複数のＤＦＢレーザストライプ２０３から、所望の波長のレーザ光を出力できるものを１つ選択し、これを駆動する。複数の曲げ導波路２０４のうち駆動するＤＦＢレーザストライプ２０３と光学的に接続している光導波路は、駆動されたＤＦＢレーザストライプ２０３から出力されたレーザ光を導波し、ＭＭＩ光合流器２０５に出力する。ＭＭＩ光合流器２０５は、入力されたレーザ光を通過させて、半導体光増幅器２１０の主直線部２１３に出力する。半導体光増幅器２１０は、ＭＭＩ合流器２０５から入力されたレーザ光を増幅して、光出射端面２０２に面する出力側直線部２１６から出力光Ｌ３として出力する。半導体光増幅器２１０は、駆動されたＤＦＢレーザストライプ２０３からのレーザ光が受けた、ＭＭＩ光合流器２０５による光の損失を補い、光出射端面２０２から所望の強度のレーザ光出力を得るために主に用いられる。
　この集積型半導体レーザ素子２００では、半導体光増幅器２１０の出力側直線部２１６が、光出射端面２０２に対して傾けられているので、光出射端面２０２において低い反射率が得られる。たとえば、光出射端面２０２に低反射膜を形成した状態での反射率を１０－６とすることができる。
　また、この集積型半導体レーザ素子２００では、半導体光増幅器２１０がフレア部２１５を有しており、光の導波方向である光出射端面２０２側に向かって導波路幅が広がっているので、たとえば出力光強度として８０ｍＷ以上という良好な出力特性を実現することができる。
　また、上記に例示した半導体材料の場合は、リッジ導波路である半導体光増幅器２１０が単一モード導波路となる導波路幅は２．５μｍ以下である。そのため、半導体光増幅器２１０が光を確実に単一モードで導波する導波路幅となっているのは、主直線部２１３から、フレア部２１５の途中の位置までであり、その位置から光出射端面２０２側では、半導体光増幅器２１０は光を多モードで導波し得るような導波路幅となっている。フレア部２１５のうち光を確実に単一モードで導波する導波路幅となっている部分を単一モード部２１５ａとする。
　本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子２００は、実施の形態１の場合と同様に、出力側曲げ部２１４に続くフレア部２１５の単一モード部２１５ａが存在する。このため、出力側曲げ部２１４の前後の接続部で励起された基本モードの成分は単一モードで導波するが、基本モード以外のモード成分は、出力側曲げ部２１４および単一モード部２１５ａでは放射モードとなる。したがって、出力側曲げ部２１４および単一モード部２１５ａは、フレア部２１５を基本モード以外のモード成分の光がそれ以上導波することや、さらには出力側直線部２１６から出力されることを防止する。
　ここで、単一モードとは、導波路を伝搬可能な導波モードが特定の偏光について単一であることを意味する。理想的な単一モードでは高次の導波モードの伝搬解自体が存在しないが、本発明の効果を得るためには、高次の導波モードがあったとしても、基本モードとの強度比が十分に大きい疑似単一モードであっても足りる。疑似単一モードの場合、基本モードと高次モードとでの伝搬損失の差が２０ｄＢ／ｍｍ程度以上あることが望ましい。これにより単一モード導波路部の長さが０．５ｍｍ前後の実用的な設計でも、高次モードに１０ｄＢの損失を与えることができる。
　以上のようにして、光出射端面２０２で出力側直線部２１６から出力される出力光Ｌ３の単一モード性が高くなる。また、基本モード以外のモード成分の光の増幅に電力が消費されることが防止または抑制されるので、基本モードの増幅効率を高くできる。
　また、実施の形態１と同様に、出力側曲げ部２１４の前後の接続部で発生した基本モード以外の成分の光は放射され、放射される場所は、光出射端面２０２とは異なる。したがって、光出射端面２０２で出力側直線部２１６から出力される基本モードの出力光をレンズ等で集光する場合、その基本モードの出力光の集光点には、放射された光は集光しない。したがって、放射された光と基本モードの出力光との分離が容易である。これによって、単峰型の良好なビームパターンを有する出力光を得ることができる。したがって、モジュール化のための組み立てが容易になるとともに、レンズや光ファイバへの結合効率を高くすることができる。
　以上説明したように、本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子２００は、端面反射の低減、出力光強度の向上、および単一モード性が高い出力光を同時に実現することができる。
　ここで、本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子２００の製造方法の一例を説明する。まず、基板２２０上に、ＭＯＣＶＤ法などの公知の結晶成長方法を用いて、バッファ層を兼ねる下部クラッド層２２１、活性層２２２、上部クラッド層２２３、ＧａＩｎＡｓＰグレーティング層(図示しない)をこの順に積層する。
　つぎに、プラズマＣＶＤなどの方法を用いて、全面にＳｉＮｘ膜を堆積した後、ＤＦＢレーザストライプ２０３のそれぞれを形成する位置に、互いに周期の異なる回折格子のパターンになるように、ＳｉＮｘ膜にパターンニングを施す。そして、パターンニングしたＳｉＮｘ膜をマスクとしてエッチングを行い、ＧａＩｎＡｓＰグレーティング層に回折格子を形成するとともに、その他の領域のＧａＩｎＡｓＰグレーティング層を全て取り除く。その後、ＳｉＮｘ膜のマスクを除去し、ｐ－ＩｎＰ層を再び堆積する。
　つぎに、全面にＳｉＮｘ膜を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、ＤＦＢレーザストライプ２０３より幅広のストライプのパターン、および半導体光増幅器２１０より幅広のストライプパターンになるように、ＳｉＮｘ膜のパターニングを行う。そして、パターニングしたＳｉＮｘ膜をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、上部クラッド層２２３の一部より活性層２２２にいたるまでを除去する。つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクをそのまま選択成長マスクとして、ＭＯＣＶＤ法等を用いて、上記除去した領域に、ＧａＩｎＡｓＰからなるコア層２３０および上部クラッド層２２３をバットジョイント成長する。
　つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクを剥離し、ＭＯＣＶＤ法等を用いて、上部クラッド層２２４およびコンタクト層２２５をこの順に積層する。
　つぎに、全面にＳｉＮｘ膜を堆積した後、フォトリソグラフィ技術を用いてＳｉＮｘ膜のパターニングを行う。パターニングされたＳｉＮｘ膜をエッチングマスクとして用いて、ＤＦＢレーザストライプ２０３、曲げ導波路２０４、ＭＭＩ光合流器２０５、半導体光増幅器２１０の脇に相当する部分のエッチングを公知のエッチング方法を用いて行う。これによって、リッジ導波路構造が形成される。
　続いて、全面に絶縁膜２２６となるＳｉＮｘ膜を堆積した後、平坦化ポリマー２２７をスピンコートする。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて平坦化ポリマー２２７をパターニングして、ＤＦＢレーザストライプ２０３、曲げ導波路２０４、ＭＭＩ光合流器２０５、半導体光増幅器２１０の脇に相当する部分のみの平坦化ポリマー２２７を残す。
　つぎに、平坦化ポリマー２２７を硬化させた後、ｐ側電極を形成する部分のみ絶縁膜２２６を除去する。その後ｐ側電極２２８を形成する。さらに、基板２２０を研磨により所定の厚さまで薄くし、裏面にｎ側電極２２９を蒸着する。
　その後、エピタキシャル基板を劈開して光出射端面２０２を形成し、光出射端面２０２に低反射膜を形成する。さらに劈開端面と垂直な方向に並んだ素子を１つずつに分離する。これによって、集積型半導体レーザ素子２００が完成する。
　本実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子２００は、ＤＦＢレーザストライプ２０３、曲げ導波路２０４、ＭＭＩ光合流器２０５および半導体光増幅器２１０の各光導波路はリッジ導波路で構成されている。リッジ導波路の場合は、上述した製造方法の一例にも示したように、その製造プロセス中に、結晶方位に大きく依存する工程である埋め込み工程が存在しない。本実施の形態２のように、曲げ部の後段にフレア部を設けた構成とすると、フレア部も＜１１０＞方向に対して傾斜することとなるので、結晶方位に対して傾いた光導波路の長さが比較的長くなる。このように結晶方位に対して傾いた光導波路の長さが長い場合は、埋め込み工程を必要としないリッジ導波路を用いた、本実施の形態２の構成を採用すれば、製造が容易であり、かつ結晶方位に対して光導波路を形成する方向を自由度高く選べる等という点でさらに好適である。
（実施の形態３）
　つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３に係る半導体光素子モジュールは、実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子を備えた半導体レーザモジュールである。
　図７は、本実施の形態３に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面断面図である。図７に示すように、この半導体レーザモジュール１０００は、実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子２００と、コリメートレンズ１０１０と、光アイソレータ１０２０と、ビームスプリッタ１０３０と、パワーモニタＰＤ（Photo　Detector）１０４０と、集光レンズ１０５０と、光ファイバ１０６０と、集積型半導体レーザ素子２００、コリメートレンズ１０１０、光アイソレータ１０２０、ビームスプリッタ１０３０、パワーモニタＰＤ１０４０及び集光レンズ１０５０を収容し、光ファイバ１０６０が挿入される筐体１０７０とを備えている。
　集積型半導体レーザ素子２００は、駆動するＤＦＢレーザストライプに対応する波長のレーザ光Ｌ４を出力する。コリメートレンズ１０１０は、レーザ光Ｌ４を平行光線とする。光アイソレータ１０２０は、平行光線とされたレーザ光Ｌ４を紙面右方向に透過し、紙面左方向からコリメートレンズ１０１０側に光が入力されることを防止する。ビームスプリッタ１０３０は、反射面１０３１を有しており、光アイソレータ１０２０を透過したレーザ光Ｌ４の大部分を透過し、その一部のレーザ光Ｌ５を反射して分岐する。パワーモニタＰＤ１０４０は、ビームスプリッタ１０３０が分岐したレーザ光Ｌ５を検出し、検出した光強度に応じた電流を出力する。パワーモニタＰＤ１０４０から出力された電流は、不図示の制御装置に入力され、集積型半導体レーザ素子２００の出力制御に用いられる。
　集光レンズ１０５０は、ビームスプリッタ１０３０を透過したレーザ光Ｌ４を集光して光ファイバ１０６０に結合する。光ファイバ１０６０は結合されたレーザ光Ｌ４を伝搬する。伝搬されたレーザ光Ｌ４は信号光等として用いられる。
　本実施の形態３に係る半導体レーザモジュール１０００は、良好なビームパターンを有するレーザ光Ｌ４を出力する集積型半導体レーザ素子２００を備えている。そのため、組み立てが容易であるとともに、光ファイバ１０６０への結合効率が高いためにエネルギー効率のよい半導体レーザモジュールである。
（その他の実施の形態）
　以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
　たとえば、上記実施の形態１の構成において、フレア部１１５の単一モード部１１５ａを曲げ導波路としても、本発明の効果を得ることができる。この場合、出力側曲げ部１１４を削除してもよい。
　また、上記実施の形態２に係る集積型半導体レーザ素子２００に対して、本発明の発明者による特許文献３に開示されている迷光導波メサをさらに備えていてもよい。迷光導波メサを備える場合、上述した放射光は迷光導波メサを伝搬する間に吸収されるため、さらに良好なビームパターンの光が得られる。
　また、上記実施の形態では、１．５５μｍ波長帯用にその化合物半導体や電極等の材料、サイズ等が設定されている。しかしながら、各材料やサイズ等は、入力される光の波長に応じて適宜設定されるものであり、特に限定はされない。
　また、上記実施の形態では、光導波路は活性層を含んでいるが、活性層は光導波路の一部にのみ含まれるようにしてもよい。さらには、本発明は活性層を含む構成に限らず、フレア部と曲げ部とを有する光導波路を備える半導体光素子に広く適用できるものである。
　また、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態１に係る半導体光増幅素子をリッジ導波路で構成してもよい。また、たとえば、実施の形態１に係る半導体光増幅素子１００の光入射端面１０１に高反射膜を形成し、これを半導体発光素子として使用してもよい。さらには、このような半導体発光素子を、実施の形態３における集積型半導体レーザ素子２００に置き換え、さらに光ファイバ１０６０を外部共振器としての光ファイバグレーティングに置き換えれば、半導体レーザ素子モジュールを構成することができる。
　また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明に係る半導体光素子、集積型半導体光素子および半導体光素子モジュールは、主に光通信の用途に利用して好適なものである。
　１００　半導体光増幅素子
　１０１　光入射端面
　１０２、２０２　光出射端面
　１１０　光増幅導波路
　１１１　入力側直線部
　１１２　入力側曲げ部
　１１３、２１３　主直線部
　１１４、２１４　出力側曲げ部
　１１５、２１５　フレア部
　１１５ａ、２１５ａ　単一モード部
　１１６、２１６　出力側直線部
　１２０、２２０　基板
　１２１、２２１　下部クラッド層
　１２２、２２２　活性層
　１２３、１２６、２２３、２２４　　上部クラッド層
　１２４　下部電流ブロック層
　１２５　上部電流ブロック層
　１２７、２２５　コンタクト層
　１２８、２２８　ｐ側電極
　１２９、２２９　ｎ側電極
　２００　集積型半導体レーザ素子
　２０３　ＤＦＢレーザストライプ
　２０４　曲げ導波路
　２０５　ＭＭＩ光合流器
　２１０　半導体光増幅器
　２２６　絶縁膜
　２２７　平坦化ポリマー
　２３０　コア層
　１０００　半導体レーザモジュール
　１０１０　コリメートレンズ
　１０２０　光アイソレータ
　１０３０　ビームスプリッタ
　１０３１　反射面
　１０４０　パワーモニタＰＤ
　１０５０　集光レンズ
　１０６０　光ファイバ
　１０７０　筐体
　Ｌ１　光
　Ｌ２　増幅光
　Ｌ３　出力光
　Ｌ４、Ｌ５　レーザ光

Claims (11)

  1. 　半導体基板上に形成された光導波路を備える半導体光素子であって、前記光導波路は、
    　入力された光を単一モードで導波する単一モード導波部と、
    　前記光の導波方向に対して前記単一モード導波部の後段側に配置された曲げ部と、
    　前記導波方向に対して前記曲げ部の後段側に配置され、前記導波方向に向かって導波路幅が広くなるように形成されており、前記光の入射側では前記光を単一モードで導波し、前記光の出射側では前記光を多モードで導波し得る導波路幅を有するフレア部と、
    　を備えることを特徴とする半導体光素子。
  2. 　前記曲げ部は、前記光を単一モードで導波することを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子。
  3. 　前記光導波路は活性層を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光素子。
  4. 　前記光導波路は、前記半導体基板の主表面である（００１）面上に形成されており、前記単一モード導波部は、前記半導体基板の＜１１０＞方向に沿って延伸しており、前記フレア部は、前記半導体基板の＜１１０＞方向から傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の半導体光素子。
  5. 　前記光導波路の光の出射側は前記半導体基板の劈開端面であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の半導体光素子。
  6. 　前記光導波路はリッジ導波路で構成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の半導体光素子。
  7. 　半導体光増幅素子であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の半導体光素子。
  8. 　半導体発光素子であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の半導体光素子。
  9. 　請求項１～８のいずれか一つに記載の半導体光素子を備えることを特徴とする集積型半導体光素子。
  10. 　半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項９に記載の集積型半導体光素子。
  11. 　請求項１～８のいずれか一つに記載の半導体光素子または請求項９もしくは１０に記載の集積型半導体光素子を備えることを特徴とする半導体光素子モジュール。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016018894A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 日本電信電話株式会社 集積半導体光素子
JP2018074098A (ja) * 2016-11-04 2018-05-10 日本電信電話株式会社 半導体光集積回路

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017138649A1 (ja) * 2016-02-12 2018-12-13 古河電気工業株式会社 レーザモジュール
CN105742956A (zh) * 2016-04-19 2016-07-06 北京工业大学 一种具有稳定波长的锁模半导体激光器
JP7145765B2 (ja) * 2017-02-07 2022-10-03 古河電気工業株式会社 光導波路構造
JP6956883B2 (ja) * 2018-12-25 2021-11-02 三菱電機株式会社 光送信装置
JP7239920B2 (ja) * 2019-03-01 2023-03-15 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 半導体光増幅素子、半導体光増幅器、光出力装置、および距離計測装置
JP7183878B2 (ja) * 2019-03-13 2022-12-06 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
US11837838B1 (en) * 2020-01-31 2023-12-05 Freedom Photonics Llc Laser having tapered region
WO2022184868A1 (en) * 2021-03-05 2022-09-09 Rockley Photonics Limited Waveguide facet interface
CN117117635B (zh) * 2023-08-24 2024-07-26 武汉敏芯半导体股份有限公司 一种半导体光放大器及其制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000019345A (ja) * 1998-07-03 2000-01-21 Nec Corp 光集積モジュール
JP2000329956A (ja) * 1999-05-24 2000-11-30 Minolta Co Ltd 光導波路
WO2008108422A1 (ja) * 2007-03-07 2008-09-12 Nec Corporation 光導波路モジュール
JP2009246241A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体光素子および光モジュール
JP2010151973A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Fujitsu Ltd 光半導体装置及びその製造方法、光伝送装置
JP2012004441A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 光増幅装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2545719B2 (ja) 1991-03-15 1996-10-23 東京工業大学長 積層型光増幅器
US5539571A (en) * 1992-09-21 1996-07-23 Sdl, Inc. Differentially pumped optical amplifer and mopa device
US5793521A (en) * 1992-09-21 1998-08-11 Sdl Inc. Differentially patterned pumped optical semiconductor gain media
US5392308A (en) * 1993-01-07 1995-02-21 Sdl, Inc. Semiconductor laser with integral spatial mode filter
US5870417A (en) * 1996-12-20 1999-02-09 Sdl, Inc. Thermal compensators for waveguide DBR laser sources
US6091755A (en) * 1997-11-21 2000-07-18 Sdl, Inc. Optically amplifying semiconductor diodes with curved waveguides for external cavities
FR2783933B1 (fr) * 1998-09-24 2000-11-24 Cit Alcatel Composant optique integre
JP3666729B2 (ja) 1999-10-04 2005-06-29 日本電信電話株式会社 半導体光増幅装置及びその製造方法
US6574381B2 (en) * 2001-08-23 2003-06-03 Robert Stoddard Integrated optical switch/amplifier with modulation capabilities
US20030219053A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Index guided laser structure
US7065108B2 (en) * 2002-12-24 2006-06-20 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of wavelength tuning in a semiconductor tunable laser
JP2006049650A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Hamamatsu Photonics Kk 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ
US7813398B2 (en) * 2005-09-30 2010-10-12 Anritsu Corporation Semiconductor optical element for external cavity laser
US7738167B2 (en) * 2005-12-09 2010-06-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Reflective semiconductor optical amplifier (RSOA), RSOA module having the same, and passive optical network using the same
KR100842277B1 (ko) * 2006-12-07 2008-06-30 한국전자통신연구원 반사형 반도체 광증폭기 및 수퍼 루미네센스 다이오드
KR101208030B1 (ko) * 2009-03-23 2012-12-04 한국전자통신연구원 외부 공진 레이저 광원
US8665919B2 (en) * 2009-03-26 2014-03-04 Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser module
JP2010232424A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Fujitsu Ltd 半導体光増幅装置及び光モジュール
JP2011233829A (ja) 2010-04-30 2011-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 集積型半導体光素子および集積型半導体光素子モジュール
KR101754280B1 (ko) * 2011-05-04 2017-07-07 한국전자통신연구원 반도체 광 소자 및 그 제조 방법
US9158057B2 (en) * 2012-05-18 2015-10-13 Gerard A Alphonse Semiconductor light source free from facet reflections

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000019345A (ja) * 1998-07-03 2000-01-21 Nec Corp 光集積モジュール
JP2000329956A (ja) * 1999-05-24 2000-11-30 Minolta Co Ltd 光導波路
WO2008108422A1 (ja) * 2007-03-07 2008-09-12 Nec Corporation 光導波路モジュール
JP2009246241A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体光素子および光モジュール
JP2010151973A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Fujitsu Ltd 光半導体装置及びその製造方法、光伝送装置
JP2012004441A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 光増幅装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016018894A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 日本電信電話株式会社 集積半導体光素子
JP2018074098A (ja) * 2016-11-04 2018-05-10 日本電信電話株式会社 半導体光集積回路

Also Published As

Publication number Publication date
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