WO2018117077A1 - 光集積素子および光送信機モジュール - Google Patents

光集積素子および光送信機モジュール Download PDF

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WO2018117077A1
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mesa structure
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optical integrated
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裕介 齋藤
黒部　立郎
木本　竜也
慎一 神谷
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古河電気工業株式会社
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    • H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region

Definitions

  • the present invention relates to an optical integrated device and an optical transmitter module.
  • the thickness of each waveguide layer is preferably optimized according to the characteristics of each element.
  • phase modulators it is preferable to increase the thickness of the waveguide layer in order to reduce the capacitance and speed up the response characteristics.
  • semiconductor optical amplifiers the reduction in saturation output is suppressed. In order to achieve this, it is preferable to set the thickness of the waveguide layer to a certain thickness or less.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of connection loss of waveguide layers having different thicknesses.
  • the connection loss increases as the ratio of the thickness of the waveguide layer at the connection destination and the connection source increases from 1.
  • the refractive index discontinuity occurs at the connection portion, reflection at the connection portion will also occur, but the reflection increases as the ratio of the thickness of the waveguide layer at the connection portion increases from 1.
  • the characteristics of optical integrated devices will be adversely affected.
  • the tolerance with respect to the optical elements around the optical integrated element is also affected. That is, the light emitted or incident from the optical integrated device is combined with an optical fiber or a light source, but the spot size optimized for the waveguide layer of each integrated device is limited to the optical fiber or the light source. Since the difference from the optimum spot size becomes large, the tolerance of the coupling lens between the optical integrated element and the peripheral optical element becomes severe.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an optical integrated device and an optical transmitter module capable of suppressing problems caused by spot size mismatch.
  • an optical integrated device includes a substrate, a second core layer having a higher refractive index than the substrate, and the second core layer on the substrate.
  • the passive waveguide region and the The active region has a first mesa structure in which the upper cladding layer protrudes in a mesa shape
  • the passive waveguide region includes, in addition to the first mesa structure, the first core layer, the lower cladding layer, and the
  • the second core layer includes a second spot size conversion region having a second mesa structure projecting in a mesa shape, the second mesa structure having a width wider than the first mesa structure and the second mesa structure
  • the width of the first mesa structure continuously changes.
  • An optical integrated device includes an intermediate layer having a composition different from that of the first core layer and the quantum well layer between the first core layer and the quantum well layer.
  • the intermediate layer has the same composition as the lower or upper cladding layer.
  • the passive waveguide region includes a first spot size conversion region in which a layer thickness of the first core layer is changed.
  • the passive waveguide region includes a first spot size conversion region in which a layer thickness of the first core layer is changed.
  • An optical integrated device includes a substrate, a lower cladding layer on the substrate, a first core layer having a higher refractive index than the lower cladding layer, and a refractive index higher than that of the first core layer.
  • An active region in which the upper cladding layer is sequentially stacked, and the space between the first core layer and the quantum well layer is within a range of a mode field of light guided through the first core layer.
  • the passive waveguide region includes a first spot size conversion region in which a layer thickness of the first core layer is changed.
  • a second refractive index higher than that of the substrate and the lower cladding layer is provided between the substrate and the lower cladding layer.
  • a core layer is laminated, and at least a part of the passive waveguide region and the active region have a first mesa structure in which the upper clad layer protrudes in a mesa shape, and the passive waveguide region has the first mesa structure.
  • the second mesa structure includes a second spot size conversion region having a second mesa structure in which the first core layer, the lower cladding layer, and the second core layer protrude in a mesa shape.
  • the width of the first mesa structure is wider than that of the first mesa structure, and the width of the first mesa structure continuously changes in the passive waveguide region having the second mesa structure.
  • An optical integrated device includes a substrate, a second core layer having a higher refractive index than the substrate, a lower cladding layer having a lower refractive index than the second core layer, and the substrate.
  • the width of the second mesa structure is the first mesa Wider than the concrete of the width, and, in the said passive waveguide region having a second mesa structure, the width of the first mesa structure is continuously changed.
  • An optical integrated device includes a quantum well that amplifies light by injecting a current into the second core layer, the lower cladding layer, and the first core layer on the substrate. And an active region in which the upper cladding layer is sequentially stacked, and the space between the first core layer and the quantum well layer is within a range of a mode field of light guided through the first core layer. Are close by.
  • the active region is disposed between the first spot size conversion region and the second spot size conversion region.
  • the second spot size conversion region is disposed adjacent to an end face of the optical integrated device.
  • the width of the first mesa structure in the second spot size conversion region becomes zero midway without extending to the end face.
  • the optical integrated device is such that the other part of the passive waveguide region includes the first spot size conversion region, and the upper cladding layer, the first core layer, and the lower cladding.
  • a part of the layer has a high mesa structure protruding in a mesa shape, and the first mesa structure and the high mesa structure are optically connected.
  • An optical integrated device includes a modulator region that functions as a phase modulator that modulates the phase of guided light on the substrate.
  • a modulator core layer that guides light in the modulator region is butt-joined with the first core layer.
  • the optical integrated device is such that the other part of the passive waveguide region includes the first spot size conversion region, and the upper cladding layer, the first core layer, and the lower cladding.
  • a part of the layer has a high mesa structure protruding in a mesa shape, and the first mesa structure and the high mesa structure are optically connected.
  • An optical integrated device includes a modulator region that functions as a phase modulator that modulates the phase of guided light on the substrate.
  • a modulator core layer that guides light in the modulator region is butt-joined with the first core layer.
  • the optical integrated device is such that the other part of the passive waveguide region includes the first spot size conversion region, and the upper cladding layer, the first core layer, and the lower cladding.
  • a part of the layer has a high mesa structure protruding in a mesa shape, and the first mesa structure and the high mesa structure are optically connected.
  • An optical integrated device includes a modulator region that functions as a phase modulator that modulates the phase of guided light on the substrate.
  • a modulator core layer that guides light in the modulator region is butt-joined with the first core layer.
  • An optical transmitter module includes the above-described optical integrated device.
  • optical integrated device and the optical transmitter module according to the present invention have an effect that problems caused by spot size mismatch can be suppressed.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a top view of the optical integrated device according to the first embodiment.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view of the optical integrated device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the second embodiment.
  • FIG. 2B is a top view of the optical integrated device according to the second embodiment.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of the optical integrated device according to the second embodiment.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the third embodiment.
  • FIG. 3B is a top view of the optical integrated device according to the third embodiment.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view of the optical integrated device according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic top view of an optical integrated device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5B is a top view of the optical integrated device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view of the optical integrated device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of formation of a passivation film and electrodes.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical transmitter module according to the fifth embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of connection loss of waveguide layers having different thicknesses.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a top view of the optical integrated device according to the first embodiment
  • FIG. It is sectional drawing of the optical integrated device which concerns. Note that arrows (a) to (e) shown in FIGS. 1A and 1B correspond to the cross-sectional locations shown in FIG. 1C.
  • the optical integrated device 100 shown in FIGS. 1A to 1C will be described as a configuration example used in a connection region from a phase modulator to a semiconductor optical amplifier (SOA).
  • the optical integrated device according to the first embodiment is not limited to the combination with the phase modulator. A particularly suitable effect can be obtained not only in the phase modulator but also in combination with a device having a thick core layer.
  • a Mach-Zehnder type modulator is assumed as an example of the phase modulator.
  • the optical integrated device 100 can be applied to a use in which light having a wavelength band of 1.55 ⁇ m is incident from either the left or right end surface of the paper.
  • the optical integrated device 100 includes, over the substrate 101, and the passive waveguide region R 11 which sequentially laminating a lower clad layer 102 and the waveguide core 103 and the upper clad layer 104 and the contact layer 105, the substrate
  • An active region R 12 in which a lower cladding layer 102, a waveguide core 103, a quantum well layer 107, an upper cladding layer 104, and a contact layer 105 are sequentially stacked is provided on 101.
  • the optical integrated device 100 is a modulation example in which a phase modulator is integrated in the same device, and a modulation in which a lower cladding layer 102, a modulator core 106, an upper cladding layer 104, and a contact layer 105 are sequentially stacked on a substrate 101. and a vessel region R 13.
  • the lower cladding layer 102 is laminated on the substrate 101.
  • the substrate 101 is an InP substrate
  • the lower cladding layer 102 is N-type doped InP
  • the layer thickness is 1500 nm.
  • the modulator core 106 and the waveguide core 103 are formed on the lower cladding layer 102, and the modulator core 106 and the waveguide core 103 are connected.
  • the modulator core 106 is composed of an AlGaInAs multiple quantum well and has a layer thickness of 500 nm.
  • the waveguide core 103 is made of GaInAsP having a refractive index of 3.39, and has a refractive index higher than that of the lower cladding layer 102 and the upper cladding layer 104. That is, the light guided through the waveguide core 103 receives a confinement force generated by a difference in refractive index between the lower cladding layer 102 and the upper cladding layer 104.
  • the thickness of the waveguide core layer changes in a section from a connection portion (near (b) in the figure) to the modulator core 106 to a predetermined location (near (c) in the figure). it includes spot size conversion area R 14 you are.
  • Waveguide core 103 in the spot size conversion area R 14 the layer thickness of the connection portion between the modulator core 106 is 400 nm, the layer thickness from which is reduced to 200 nm.
  • the light confinement force also changes due to the change in the layer thickness of the waveguide core 103 in the spot size conversion region R 14 , and the mode field diameter of the light guided through the waveguide core 103 is also converted.
  • the spot size conversion region R 14 is disposed between the active region R 12 and the modulator region R 13 .
  • quantum well layer 107 is provided in the vicinity of the waveguide core 103 in the active region R 12.
  • the vicinity of the waveguide core 103 means close proximity within the mode field range of the light guided through the waveguide core 103, and the waveguide core 103 and the quantum well layer 107
  • a layer (intermediate layer) having a composition different from that of the waveguide core 103 and the quantum well layer 107 and having the same composition as that of the upper cladding layer 104 is interposed therebetween.
  • the intermediate layer may be made of a material having the same composition as that of the lower cladding layer 102.
  • the curve shown in the figure visually illustrates the mode field of light guided through the waveguide core 103.
  • the quantum well layer 107 is composed of, for example, a GaInAsP multiple quantum well and has a layer thickness of 100 nm.
  • the quantum well layer 107 functions as an active layer of the SOA. That is, since the mode field of light guided through the waveguide core 103 extends to the quantum well layer 107, current is injected into the quantum well layer 107 from an electrode (not shown) (illustrated in FIG. 6). Then, the amplification effect (for example, a gain of about 10 dB) is also exerted on the light intensity of the light guided through the waveguide core 103.
  • Such a structure in which the quantum well layer 107 is provided at a distance from the waveguide core 103 is sometimes referred to as an offset quantum well, and a material of the quantum well layer is laminated in the vicinity of the waveguide core 103. , except in the active region R 12 it is possible to create an SOA active layer only is removed by etching the quantum well layer 107, there is an advantage that there is no need to add the crystal growth and etching.
  • An upper cladding layer 104 is laminated on the modulator core 106, the waveguide core 103, and the quantum well layer 107.
  • the upper clad layer 104 is P-doped InP and has a layer thickness of 2 ⁇ m.
  • a contact layer 105 is stacked on the upper cladding layer 104.
  • the contact layer 105 is P-type doped InGaAs and has a layer thickness of 500 nm.
  • the optical integrated device 100 is a so-called mesa waveguide, but there is a difference in the mesa structure in each region of the optical integrated device 100.
  • a mesa structure in each region of the optical integrated device 100 will be described with reference to FIGS. 1A to 1C side by side.
  • the width of the mesa structure in the optical integrated device 100 is constant, for example, 2.0 ⁇ m.
  • the width of the mesa structure is constant, but the width of the mesa structure in each region may be different as necessary.
  • a high mesa structure is formed that protrudes in a mesa shape through the modulator core 106 to a part of the lower cladding layer 102. Yes. Therefore, as shown in FIG. 1B, in the view of the phase modulator region in the optical integrated device 100 as seen from above, the lower cladding layer 102 is shown on both sides of the mesa structure.
  • the lower cladding extends through the waveguide core 103.
  • a high mesa structure in which a part of the layer 102 protrudes in a mesa shape is formed.
  • the layer thickness of the waveguide core 103 is different. This is because a part of the waveguide core 103 has a spot size conversion effect as described above.
  • FIG. 1C (b) and 1 (c) shows that the layer thickness of the waveguide core 103 has a spot size conversion effect as described above.
  • the lower cladding layer 102 is shown on both sides of the mesa structure. Yes.
  • a high mesa structure is employed in a partial region of the waveguide core 103, but a low mesa structure (see FIG. 1C (d) described later) may be employed in the region.
  • a low mesa structure in which the upper cladding layer 104 protrudes in a mesa shape. Is formed.
  • the waveguide having the high mesa structure and the waveguide having the low mesa structure are converted on the way.
  • the high mesa structure and the low mesa structure have different characteristics regarding the light confinement. Therefore, when the waveguide having the high mesa structure and the waveguide having the low mesa structure are connected, a loss occurs.
  • an intermediate region is provided between a waveguide having a high mesa structure and a waveguide having a low mesa structure.
  • the intermediate region light different from the high mesa structure and the low mesa structure is provided.
  • the waveguide core 103 is shown on both sides of the mesa structure.
  • the upper cladding layer 104 may protrude from the surface.
  • the quantum well layer 107 is formed on both sides of the mesa structure. It is shown.
  • the upper cladding layer 104 may protrude from the surface.
  • the configuration of the optical integrated device 100 will be described from the viewpoint of the manufacturing method with reference to FIG. 1A.
  • n-InP as the lower cladding layer 102 and the modulator core 106 are formed on the InP substrate as the substrate 101 by using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • An AlGaInAs multiple quantum well layer and p-InP as a part of the upper cladding layer 104 are sequentially formed.
  • GaInAsP as the waveguide core 103 and p-InP for offsetting between the waveguide core 103 and the quantum well layer 107 by MOCVD are used.
  • a GaInAsP multiple quantum well as the quantum well layer 107 and p-InP as the upper cladding layer 104 are sequentially stacked.
  • the flat region and the selective growth region are adjusted to have a film thickness of about 1: 2.
  • the SiNx film is removed once, a new SiNx film is formed on the entire surface, and patterning is performed so as to open a region that is neither a phase modulator nor an SOA. Then, using this SiNx film as a mask, the p-InP layer and the GaInAsP multiple quantum well layer are etched. Thereafter, after removing the SiNx film, p-InP as a part of the upper cladding layer 104 and p-InGaAs as the contact layer 105 are stacked by MOCVD.
  • a SiNx film is formed again on the entire surface, patterning and etching of the low mesa structure is performed, and after removing the SiNx film, an SiNx film is formed on the entire surface, and patterning and etching of the high mesa structure are performed.
  • a passivation film, a resin layer and its opening, electrodes for current injection and voltage application, etc. are formed in each part by a known method.
  • the substrate is polished to a desired thickness, and if necessary, electrodes are formed on the back surface. Further, an end face is formed by cleaving the substrate, and end face coating and element separation are performed to complete the optical integrated device 100.
  • the phase modulator, the SOA, and the spot size converter can be integrated into one device by three times of crystal growth and two times of mesa structure formation.
  • the optical integrated device 100 is capable of phase modulation even when an element having a thick waveguide layer such as a phase modulator and an element having a thin waveguide layer such as an SOA are integrated into one element. Since the spot size can be converted by a spot size converter arranged between the detector and the SOA, it is possible to adopt an optimum configuration for both the phase modulator and the SOA.
  • FIG. 2A is a sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the second embodiment
  • FIG. 2B is a top view of the optical integrated device according to the second embodiment
  • FIG. It is sectional drawing of the optical integrated device which concerns.
  • the arrows (a) to (c) shown in FIGS. 2A and 2B correspond to the cross-sectional locations shown in FIG. 2C.
  • the optical integrated device according to the second embodiment can also be applied to applications in which light in the 1.55 ⁇ m wavelength band is incident from either the left or right end surface of the paper.
  • a spot size converter (SSC) core 208, a lower cladding layer 202, a waveguide core 203, an upper cladding layer 204, and a contact layer 205 are sequentially stacked on a substrate 201.
  • Passive waveguide region R 21 , active region R 22 in which SSC core 208, lower cladding layer 202, waveguide core 203, quantum well layer 207, upper cladding layer 204, and contact layer 205 are sequentially stacked on substrate 201. It has.
  • the passive waveguide region R 21 includes a spot size conversion region R 23 having a two-stage mesa structure, as shown in FIGS. 2B and 2C described later.
  • the SSC core 208 is laminated on the substrate 201.
  • the substrate 201 is an InP substrate.
  • the SSC core 208 is a spot size conversion core, and is made of, for example, GaInAsP with a refractive index of 3.34 and has a layer thickness of 100 nm.
  • separate InP may be stacked on the substrate 201, and the SSC core 208 may be stacked thereon.
  • the lower clad layer 202 is N-type doped InP, and the layer thickness is 1500 nm.
  • a waveguide core 203 is formed on the lower cladding layer 202.
  • the waveguide core 203 is made of GaInAsP having a refractive index of 3.39, and is refracted more than the lower cladding layer 202 and the upper cladding layer 204. It is comprised so that a rate may become high.
  • quantum well layer 207 is provided in the vicinity of the waveguide core 203 in the active region R 22, quantum well layer 207 is provided.
  • the vicinity of the waveguide core 203 means close proximity within the range of the mode field of light guided through the waveguide core 203, and the waveguide core 203 and the quantum well layer 207 A layer (intermediate layer) of the same material as that of the upper cladding layer 204 is interposed between the waveguide core 203 and the quantum well layer 207.
  • the intermediate layer may be a material having the same composition as the lower cladding layer 202.
  • the quantum well layer 207 is composed of, for example, a GaInAsP multiple quantum well and has a layer thickness of 100 nm.
  • the configuration of the quantum well layer 207 is the same as that of the first embodiment, and functions as an active layer of the SOA.
  • An upper clad layer 204 is laminated on the waveguide core 203.
  • the upper clad layer 204 is P-doped InP and has a layer thickness of 2 ⁇ m.
  • a contact layer 205 is laminated on the upper cladding layer 204.
  • the contact layer 205 is P-type doped InGaAs and has a layer thickness of 500 nm.
  • the optical integrated device 200 is a so-called mesa waveguide, but there are differences in the mesa structure in each region of the optical integrated device 200. Accordingly, the mesa structure in each region of the optical integrated device 200 will be described with reference to FIGS. 2A to 2C side by side.
  • the mesa structure in the optical integrated device 200 has two stages. That is, the optical integrated device 200 has the first mesa structure M 1 in which the contact layer 205 and the upper cladding layer 204 protrude in a mesa shape in the passive waveguide region R 21 and the active region R 22. some of the 21, in addition to the first mesa structure M 1, a portion of the waveguide core 203 and the lower cladding layer 202 and the SSC core 208 and the substrate 201 and has a second mesa structure M 2 protruding mesa ing.
  • the region of the passive waveguide region R 21 having the first mesa structure M 1 and the second mesa structure M 2 functions as a spot size converter as will be described later.
  • the passive waveguide region R 21 having the first mesa structure M 1 and the second mesa structure M 2 is disposed adjacent to the end face of the optical integrated device 200.
  • the upper cladding layer 204 may be on the surface.
  • the first width of the mesa structure M 1 is constant, for example, 2.0 .mu.m.
  • the first width of the mesa structure M 1 is constant, for example, 2.0 .mu.m.
  • the first width of the mesa structure M 1 is preferably made constant width (e.g. 0.5 [mu] m) at the end portion, the middle without extending to the end face of the optical integrated device 200 It is preferable to have a structure in which the gap is interrupted (the width becomes zero). This is to obtain an effect of reducing variation in spot size conversion.
  • the reason why the above configuration reduces the variation in spot size conversion is as follows.
  • the mode field of light that guided the waveguide core 203, insulation to SSC core 208 Move on.
  • the curve shown in the figure visually illustrates the mode field of light moving from the waveguide core 203 to the SSC core 208.
  • the size of the mode field in the longitudinal direction of the light becomes sensitive to the accuracy of the first width of the mesa structure M 1. Therefore, if the first mesa structure M 1 is a structure in which the first mesa structure M 1 does not extend to the end face of the optical integrated device 200 and is interrupted halfway, a thin mesa structure that is more susceptible to the influence of the accuracy in the width direction is not produced. This is because the effect of reducing variation is obtained.
  • the configuration of the optical integrated device 200 will be described from the viewpoint of the manufacturing method with reference to FIG. 2A.
  • GaInAsP as the SSC core 208 and n-InP as the lower clad layer 202 are formed using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the SiNx film is patterned so as to open the passive waveguide region R 21 is not a SOA. Then, using this SiNx film as a mask, the p-InP layer and the AlGaInAs multiple quantum well layer are etched. Thereafter, after removing the SiNx film, p-InP as a part of the upper cladding layer 204 and p-InGaAs as the contact layer 205 are stacked by MOCVD.
  • the SiNx film is formed on the entire surface again, first subjected to patterning and etching of the mesa structure M 1, the SiNx film is formed on the entire surface after once removing the SiNx film, the second mesa structure M 2 is patterned and etched I do.
  • a passivation film, a resin layer and its opening, electrodes for current injection and voltage application, etc. are formed in each part by a known method.
  • the substrate is polished to a desired thickness, and if necessary, electrodes are formed on the back surface. Further, an end face is formed by cleaving the substrate, and end face coating and element separation are performed to complete the optical integrated device 200.
  • the optical integrated device 200 can integrate the SOA and the spot size converter in one device, and the spot size converter has a spot size measured with a full width of 1 / e 2 from a little less than 1 ⁇ m. It can be expanded to about 3 ⁇ m.
  • the optical integrated device 200 can be easily manufactured because the SOA and the spot size converter can be integrated into one device by crystal growth twice and formation of a mesa structure twice. It is.
  • the first mesa structure M 1 as a two-step mesa structure of the second mesa structure M 2 even more multi-staged this mesa structure, departing from the scope of the present invention It is not a thing.
  • the optical integrated device 200 is a spot size converter disposed adjacent to the end face of the optical integrated device 200 even if devices with thick waveguide layers such as a phase modulator are integrated. As a result, tolerance for optical elements around the integrated optical element 200 is reduced.
  • the quantum well layer 207 in the active region R 22 is because it is disposed in the vicinity of the waveguide core 203, the absorption of light that guided the waveguide core 203 by the quantum well layer 207 Can be suppressed.
  • the design of the spot size converter and the design of the quantum well layer 207 as the SOA active layer can be made independent, it is possible to optimize each of the spot size converter and the SOA.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the third embodiment
  • FIG. 3B is a top view of the optical integrated device according to the third embodiment
  • FIG. It is sectional drawing of the optical integrated device which concerns. Note that arrows (a) to (e) shown in FIGS. 3A and 3B correspond to the cross-sectional locations shown in FIG. 3C.
  • the optical integrated device 300 shown in FIGS. 3A to 3C will be described as a configuration example used in the connection region from the phase modulator to the SCC. However, the optical integrated device according to the third embodiment is used in combination with the phase modulator. It is not limited. Further, the optical integrated device according to the third embodiment can also be applied to applications in which light in the 1.55 ⁇ m wavelength band is incident from either the left or right end surface of the paper.
  • the optical integrated device 300 includes a passive waveguide region R in which an SSC core 308, a lower cladding layer 302, a waveguide core 303, an upper cladding layer 304, and a contact layer 305 are sequentially stacked on a substrate 301. 31 is provided.
  • the optical integrated device 300 includes a SSC core 308, a lower cladding layer 302, a modulator core 306, an upper cladding layer 304, and a contact layer 305 on a substrate 301 as a configuration example in which the phase modulator is integrated in the same device. and a modulator region R 32 are sequentially laminated.
  • the SSC core 308 is laminated on the substrate 301.
  • the substrate 301 is an InP substrate.
  • the SSC core 308 is a spot size conversion core, and is made of, for example, GaInAsP with a refractive index of 3.34 and has a layer thickness of 100 nm.
  • separate InP may be stacked on the substrate 301, and the SSC core 308 may be stacked thereon.
  • the lower cladding layer 302 is N-doped InP and has a layer thickness of 1500 nm.
  • the modulator core 306 and the waveguide core 303 are formed on the lower cladding layer 302, and the modulator core 306 and the waveguide core 303 are crystallographically connected (butt-joined).
  • the modulator core 306 is composed of an AlGaInAs multiple quantum well and has a layer thickness of 500 nm.
  • the waveguide core 303 is made of GaInAsP having a refractive index of 3.39, and has a refractive index higher than that of the lower cladding layer 302 and the upper cladding layer 304.
  • An upper cladding layer 304 is laminated on the waveguide core 303 and the modulator core 306.
  • the upper cladding layer 304 is P-doped InP and has a layer thickness of 2 ⁇ m.
  • a contact layer 305 is stacked on the upper cladding layer 304.
  • the contact layer 305 is P-type doped InGaAs and has a layer thickness of 500 nm.
  • the layer thickness of the waveguide core changes in a section from a connection portion (near (b) in the drawing) to the modulator core 306 to a predetermined location (near (c) in the drawing).
  • the first spot size conversion region R 33 is included.
  • the waveguide core 303 in the first spot size conversion region R 33 has a layer thickness of 400 nm at the connection portion with the modulator core 306, and the layer thickness decreases from there to 200 nm. Confinement force of light by a change in thickness of the waveguide core 303 in the first spot size conversion region R 33 also changes, the mode field diameter of the light waveguide core 303 is guided also converted.
  • the passive waveguide region R 31 includes a second spot size conversion region R 34 having a two-stage mesa structure, as shown in FIGS. 3B and 3C described later. That is, the optical integrated device 300 has a configuration in which a two-stage spot size converter including the first spot size conversion region R 33 and the second spot size conversion region R 34 is incorporated.
  • the second spot size conversion region R 34 is disposed adjacent to the end face of the optical integrated device 300.
  • the first spot size conversion region R 33 is disposed between the modulator region R 32 and the second spot size conversion region R 34 .
  • the integrated optical device 300 has a high mesa structure in which the modulator core R 32 and the first spot size conversion region R 33 penetrate the waveguide core 303 and part of the lower cladding layer 302 protrudes in a mesa shape.
  • the first mesa structure M 1 which is a low mesa structure in which the contact layer 305 and the upper clad layer 304 protrude in a mesa shape, is formed.
  • the second mesa structure M 2 in addition to the first mesa structure M 1 , the second mesa structure M 2 in which the waveguide core 303, the lower cladding layer 302, the SSC core 308, and a part of the substrate 301 protrude in a mesa shape is formed. Is formed.
  • the second spot size conversion region R 34 since the second spot size conversion region R 34 forms a part of the passive waveguide region R 31 other than the first spot size conversion region R 33 , the second spot size conversion region R 34 has the first mesa structure M. will be 1 and the second mesa structure M 2 is formed.
  • the modulator region R 32 of the optical integrated device 300, to a part of the lower cladding layer 302 is protruded in a mesa shape through the modulator core 306 A high mesa structure is formed. Therefore, as shown in FIG. 3B, in the view of the phase modulator region in the optical integrated device 300 from above, the lower cladding layer 302 is shown on both sides of the mesa structure.
  • FIG. 3C (b) and (c) projecting, in the first spot size conversion area R 33 in the optical integrated device 300, through a waveguide core 103 until a portion of the lower cladding layer 302 in the mesa A high mesa structure is formed.
  • the layer thickness of the waveguide core 303 is different so as to have an effect of spot size conversion.
  • FIG. 3B in the view of the first spot size conversion region R33 as seen from above, the lower cladding layer 302 is shown on both sides of the mesa structure.
  • the waveguide core 303 is provided on both sides of the mesa structure. It is shown.
  • the upper clad 304 may protrude from the surface.
  • the waveguide having the high mesa structure and the waveguide having the low mesa structure are converted on the way. Therefore, also in the optical integrated device 300, as in the optical integrated device 100 according to the first embodiment, an intermediate region is provided between the waveguide having the high mesa structure and the waveguide having the low mesa structure. It is preferable to reduce the loss in the optical connection between the waveguide of the high mesa structure and the waveguide of the low mesa structure by realizing light confinement different from the low mesa structure.
  • the first mesa structure M 1 and the second mesa structure M 2 of the second spot size conversion region R 34 in the optical integrated device 300 guide the waveguide core 303 as in the optical integrated device 200 according to the second embodiment.
  • the mode size of the waved light is adiabatically moved to the SSC core 308, thereby converting the spot size.
  • the width of the mesa structure in the optical integrated device 300 is constant except for the second spot size conversion region R 34 , for example, 2.0 ⁇ m.
  • the width of the mesa structure in the optical integrated device 300 is continuously reduced in the second spot size conversion region R 34 as the width of the first mesa structure M 1 approaches the end face.
  • the width of the first mesa structure M 1 is preferably a constant width (for example, 0.5 ⁇ m) at the terminal end, and is not extended to the end face of the optical integrated device 300. It is preferable to have a structure in which the gap is interrupted (the width becomes zero). This is to obtain the effect of reducing the variation in spot size conversion as in the second embodiment.
  • the configuration of the optical integrated device 300 will be described from the viewpoint of the manufacturing method with reference to FIG. 3A.
  • an InP substrate as the substrate 301 is used to form GaInAsP as the SSC core 308 and n-InP as the lower cladding layer 302 by using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • an AlGaInAs multiple quantum well layer as the modulator core 306 and p-InP as a part of the upper cladding layer 304 are sequentially formed.
  • the SiNx film is masked by patterning so that the pattern is slightly wider than the phase modulator.
  • the layers up to the AlGaInAs multiple quantum well layer are etched to expose the n-InP layer as the lower cladding layer 302.
  • GaInAsP as the waveguide core 303 and p-InP as the upper cladding layer 304 are sequentially stacked by MOCVD.
  • the flat region and the selective growth region are adjusted to have a film thickness of about 1: 2.
  • p-InP as the upper cladding layer 304 and p-InGaAs as the contact layer 306 are stacked by MOCVD.
  • the SiNx film is formed on the entire surface again, and patterned and etched in the first mesa structure M 1 is a low mesa structure, the SiNx film is formed on the entire surface after once removing the SiNx film, a high mesa structure and the second mesa performing structure M 2 is patterned and etched at the same time.
  • a passivation film, a resin layer and its opening, electrodes for current injection and voltage application, etc. are formed in each part by a known method.
  • the substrate is polished to a desired thickness, and if necessary, electrodes are formed on the back surface. Further, an end face is formed by cleaving the substrate, and end face coating and element separation are performed to complete the optical integrated device 300.
  • the optical integrated device 300 can integrate a device having a thick waveguide layer, such as a phase modulator, and a two-stage spot size converter into one element.
  • the spot size measured at the full width of / e 2 can be expanded from a little less than 1 ⁇ m to about 3 ⁇ m.
  • the optical integrated device 300 includes a device having a thick waveguide layer core, such as a phase modulator, and a two-stage spot size converter, by crystal growth twice and formation of a mesa structure twice. Can be integrated in a single element, and thus manufacturing is easy.
  • the first mesa structure M 1 as a two-step mesa structure of the second mesa structure M 2 even more multi-staged this mesa structure, departing from the scope of the present invention It is not a thing.
  • the first spot size conversion region R 33 and the second spot size conversion region R 34 are integrated even if devices having a thick waveguide layer such as a phase modulator are integrated.
  • the spot size converter can be efficiently performed by the two-stage spot size converter. That is, in a device having a thick waveguide layer such as a phase modulator, light confinement is strong and the spot size is small. Therefore, it is difficult to transfer light from the waveguide core 303 to the SSC core 308 as it is.
  • spot size conversion can be performed efficiently. Is possible.
  • the optical integrated device 400 according to the fourth embodiment is a more practical embodiment, and is an embodiment in which all the features of the first to third embodiments are applied to one optical integrated device.
  • FIG. 4 is a schematic top view of the optical integrated device 400 according to the fourth embodiment.
  • an optical integrated device 400 is an optical integrated device in which a Mach-Zehnder IQ modulator 420, SOA 430, and SSC 440 are integrated into one device.
  • the optical integrated device 400 is used as a modulator that modulates light incident from the end T 1 and emits the light from the end T 2 .
  • the IQ modulator is a modulator that modulates both the amplitude and phase of light.
  • the optical integrated device 400 has a so-called U-turn configuration in which the arrangement of the IQ modulator 420, the SOA 430, and the SSC 440 are orthogonal, and the mounting area of the optical integrated device 400 is reduced. Is possible.
  • the optical integrated device 400 having a U-turn configuration can be easily wet-etched when the mesa structure of the IQ modulator 420, the SOA 430, and the SSC 440 is produced because of the plane orientation of the substrate.
  • the SOA 430 and the SSC 440 preferably form a mesa structure in a direction parallel to the [011] direction of the substrate, and the IQ modulator 420 has a mesa structure in a direction parallel to the [01-1] direction of the substrate. It is preferable to create the structure.
  • the IQ modulator 420 uses the quantum confined Stark effect to cause a phase change.
  • the Pockels effect works with the same sign as the Stark effect
  • the [011] direction has the Pockels effect.
  • the efficiency of the phase change in the IQ modulator 420 is improved.
  • the IQ modulator 420, the SOA 430, and the SSC 440 are arranged orthogonally to each other. The arrangement is suitable for the plane orientation.
  • the SOA 430 and the SSC 440 are inserted only in the preceding stage than the IQ modulator 420, but may be inserted in the subsequent stage. Further, it can be inserted only in the subsequent stage.
  • FIG. 5A is a sectional view in the waveguide direction of the optical integrated device according to the fourth embodiment
  • FIG. 5B is a top view of the optical integrated device according to the fourth embodiment
  • FIG. It is sectional drawing of the optical integrated device which concerns. Note that arrows (a) to (f) shown in FIGS. 5A and 5B correspond to the cross-sectional locations shown in FIG. 5C. Further, the optical integrated device 400 shown in FIGS. 5A to 5C shows only a portion corresponding to the region A shown in FIG.
  • the optical integrated device 400 includes a passive waveguide region R 41 in which an SSC core 408, a lower cladding layer 402, a waveguide core 403, an upper cladding layer 404, and a contact layer 405 are sequentially stacked on a substrate 401.
  • a lower clad layer 402 modulator core 406 and the upper cladding layer 404 and the modulator region R 43 are sequentially laminated and a contact layer 405.
  • the SSC core 408 is laminated on the substrate 401.
  • the substrate 401 is an InP substrate.
  • the SSC core 408 is a spot size conversion core, and is made of, for example, GaInAsP with a refractive index of 3.34 and has a layer thickness of 100 nm.
  • the lower cladding layer 402 is N-type doped InP, and the layer thickness is 1500 nm.
  • the modulator core 406 and the waveguide core 403 are formed on the lower cladding layer 402, and the modulator core 406 and the waveguide core 403 are crystallographically connected (butt-joined). ing.
  • the modulator core 406 is composed of an AlGaInAs multiple quantum well and has a layer thickness of 500 nm.
  • the waveguide core 403 is made of GaInAsP having a refractive index of 3.39, and has a refractive index higher than that of the lower cladding layer 402 and the upper cladding layer 404.
  • quantum well layer 407 is provided in the vicinity of the waveguide core 403 in the active region R 42.
  • the vicinity of the waveguide core 403 means that it is close within the range of the mode field of light guided through the waveguide core 403, and the waveguide core 403 and the quantum well layer 407 are close to each other.
  • a layer (intermediate layer) having a composition different from that of the waveguide core 403 and the quantum well layer 407 and having the same composition as that of the upper cladding layer 404 is interposed therebetween.
  • the intermediate layer may be made of a material having the same composition as that of the lower cladding layer 402.
  • the quantum well layer 407 is composed of, for example, a GaInAsP multiple quantum well and has a layer thickness of 100 nm.
  • the configuration of the quantum well layer 407 is the same as that of the first embodiment, and functions as an active layer of the SOA.
  • An upper cladding layer 404 is laminated on the modulator core 406, the waveguide core 403, and the quantum well layer 407.
  • the upper cladding layer 404 is P-doped InP and has a layer thickness of 2 ⁇ m.
  • a contact layer 405 is stacked on the upper cladding layer 404.
  • the contact layer 405 is P-type doped InGaAs and has a layer thickness of 500 nm.
  • the thickness of the waveguide layer changes in a section from a connection portion (near (b) in the drawing) to the modulator core 406 to a predetermined location (near (c) in the drawing).
  • the first spot size conversion region R 44 is included.
  • Waveguide core 403 in the first spot size conversion region R 44 is a layer thickness 400nm at the connection of the modulator core 406, the layer thickness from which is reduced to 200 nm.
  • the light confinement force also changes due to the change in the layer thickness of the waveguide core 403 in the first spot size conversion region R 44 , and the mode field diameter of the light guided through the waveguide core 403 is also converted.
  • the passive waveguide region R 41 includes a second spot size conversion region R 45 having a two-stage mesa structure, as shown in FIGS. 5B and 5C described later. That is, the optical integrated device 400 has a configuration in which a two-stage spot size converter including the first spot size conversion region R 44 and the second spot size conversion region R 45 is incorporated. The second spot size conversion region R 45 is disposed adjacent to the end face of the optical integrated device 400.
  • the active region R 42 is disposed between the first spot size conversion region R 44 and the second spot size conversion region R 45 . Therefore, in the optical integrated device 400, the modulator region R 43 , the first spot size conversion region R 44 , the active region R 42 , and the second spot size conversion region R 45 are arranged in this order, and the second spot size conversion region R 45 is in contact with the end face of the optical integrated device 400. Note that the order does not necessarily mean the traveling direction of light, and does not exclude the possibility that regions having other functions are inserted between the regions.
  • the optical integrated device 400 has a high mesa structure in which the modulator region R 43 and the first spot size conversion region R 44 penetrate through the waveguide core 403 and part of the lower cladding layer 402 protrudes in a mesa shape.
  • the first mesa structure M 1 which is a low mesa structure in which the contact layer 405 and the upper cladding layer 404 protrude in a mesa shape, is formed.
  • second mesa structure M 2 partially and is projected in a mesa-shaped waveguide core 403 and the lower cladding layer 402 and the SSC core 408 and the substrate 401 are formed.
  • the second spot size conversion region R 45 forms part of the passive waveguide region R 41 other than the first spot size conversion region R 44 , so the second spot size conversion region R 45 has the first mesa structure M. will be 1 and the second mesa structure M 2 is formed.
  • the modulator region R 43 of the optical integrated device 400, to a part of the lower cladding layer 402 is protruded in a mesa shape through the modulator core 406 A high mesa structure is formed. Therefore, as shown in FIG. 5B, in the view of the phase modulator region in the optical integrated device 400 from above, the lower cladding layer 402 is shown on both sides of the mesa structure.
  • the waveguide core 403 and a part of the lower cladding layer 402 protrude in a mesa shape.
  • a high mesa structure is formed.
  • the layer thickness of the waveguide core 403 is different so as to have an effect of spot size conversion.
  • the lower cladding layer 402 is shown on both sides of the mesa structure.
  • the upper cladding layer 404 is mesa-shaped.
  • the first mesa structure M 1 is formed a low mesa structure protruding.
  • the waveguide cores 403 are provided on both sides of the mesa structure. It is shown.
  • the upper cladding layer 404 may protrude from the surface.
  • the waveguide having the high mesa structure and the waveguide having the low mesa structure are converted on the way. Therefore, also in the optical integrated device 400, as in the optical integrated device 100 according to the first embodiment, an intermediate region is provided between the waveguide having the high mesa structure and the waveguide having the low mesa structure. It is preferable to reduce the loss in the optical connection between the waveguide of the high mesa structure and the waveguide of the low mesa structure by realizing light confinement different from the low mesa structure.
  • the quantum well layer 407 is shown on both sides of the mesa structure in the view of the active region R42 from above.
  • the upper cladding layer 404 may protrude from the surface.
  • the second spot size conversion area R 45 in the optical integrated device 400, the first mesa structure M 1 and the waveguide core to the upper cladding layer 404 is a low mesa structure projecting mesa 403 and the second mesa structure M 2 partially and is projected in a mesa-shaped lower cladding layer 402 and the SSC core 408 and the substrate 401 are formed.
  • the first mesa structure M 1 and the second mesa structure M 2 of the second spot size conversion region R 45 in the optical integrated device 400 guide the waveguide core 403 in the same manner as the optical integrated device 200 according to the second embodiment.
  • the mode size of the waved light is adiabatically moved to the SSC core 408, so that the spot size is converted.
  • the width of the mesa structure in the optical integrated device 400 is constant except for the second spot size conversion region R 45 , for example, 2.0 ⁇ m.
  • the first width of the mesa structure M 1 is preferably made constant width (e.g. 0.5 [mu] m) at the end portion, the middle without extending to the end face of the optical integrated device 400 It is preferable to have a structure in which the gap is interrupted (the width becomes zero). This is to obtain the effect of reducing the variation in spot size conversion as in the second embodiment.
  • the configuration of the optical integrated device 400 will be described from the viewpoint of the manufacturing method with reference to FIG. 5A.
  • the GaInAsP as the SSC core 408 and the n-InP as the lower cladding layer 402 are formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Then, an AlGaInAs multiple quantum well layer as the modulator core 406 and p-InP as a part of the upper cladding layer 404 are sequentially formed.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • GaInAsP as the waveguide core 403 and p-InP for offsetting between the waveguide core 403 and the quantum well layer 407 are formed by MOCVD.
  • a GaInAsP multiple quantum well as the quantum well layer 407 and p-InP as the upper cladding layer 404 are sequentially stacked.
  • the flat region and the selective growth region are adjusted to have a film thickness of about 1: 2.
  • the SiNx film is removed once, a new SiNx film is formed on the entire surface, and patterning is performed so as to open a region that is neither a phase modulator nor an SOA. Then, using this SiNx film as a mask, the p-InP layer and the GaInAsP multiple quantum well layer are etched. Thereafter, after the SiNx film is removed, p-InP as a part of the upper cladding layer 404 and p-InGaAs as the contact layer 405 are stacked by MOCVD.
  • the SiNx film is formed on the entire surface again, and patterned and etched in the first mesa structure M 1 is a low mesa structure, the SiNx film is formed on the entire surface after once removing the SiNx film, a high mesa structure and the second mesa performing structure M 2 is patterned and etched at the same time.
  • a passivation film, a resin layer and its opening, electrodes for current injection and voltage application, etc. are formed in each part by a known method.
  • the substrate is polished to a desired thickness, and if necessary, electrodes are formed on the back surface. Further, an end face is formed by cleaving the substrate, and end face coating and element separation are performed to complete the optical integrated device 400.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of formation of a passivation film and electrodes.
  • 6A corresponds to the II cross section in FIG. 4
  • FIG. 6B corresponds to the II-II cross section in FIG.
  • the contact layer 405, the upper clad layer 404, the modulator core 406, and a part of the lower clad layer 402 protrude in a mesa shape.
  • the structure is coated with a passivation film 410 made of, for example, SiO 2 or SiNx, and a resin layer 411 made of a resin such as BCB or polyimide is formed outside the passivation film 410.
  • a low mesa structure in which the contact layer 405 and the upper cladding layer 404 protrude in a mesa shape is a passivation film 410 made of, for example, SiO 2 or SiNx. Is coated.
  • the optical integrated device 400 can integrate a device having a thick waveguide layer such as the IQ modulator 420, the SOA 430, and the two-stage SSC 440 into one device, and the spot size converter is
  • the spot size measured at the full width of 1 / e 2 can be expanded from a little less than 1 ⁇ m to about 3 ⁇ m.
  • the optical integrated device 400 can integrate a device having a thick waveguide layer, such as the IQ modulator 420, the SOA 430, and the two-stage SSC 440 into one device.
  • the first mesa structure M 1 as a two-step mesa structure of the second mesa structure M 2, even more multi-staged this mesa structure, departing from the scope of the present invention It is not a thing.
  • the optical integrated device 400 according to the fourth embodiment described above can enjoy all the advantages of the optical integrated device according to the first to third embodiments, but at the time of manufacture, the number of crystal growths and mesa There is an advantage that the number of formation of the structure does not increase.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical transmitter module according to the fifth embodiment.
  • the optical transmitter module 500 according to the fifth embodiment is an optical transmitter module that uses any one of the optical integrated elements according to the first to fourth embodiments.
  • An optical transmitter module using the optical integrated device 400 according to the embodiment is illustrated.
  • the optical transmitter module 500 includes a wavelength tunable semiconductor laser 501, first lenses 502 a and 502 b, an optical integrated device 400, second lenses 503 a and 503 b, and an optical fiber 504. Yes.
  • the wavelength tunable semiconductor laser 501 is a light source that outputs laser light serving as a carrier wave. Laser light emitted from the wavelength tunable semiconductor laser 501 is collimated by the first lens 502 a and then incident on the incident end face of the optical integrated device 400 by the first lens 502 b.
  • the optical integrated device 400 is an optical integrated device in which the IQ modulator, the SOA, and the SSC are integrated into one device as described above, and the laser light incident on the incident end face of the optical integrated device 400 is spot-sized by the SSC. Is converted, and the light intensity is amplified by the SOA and modulated by the IQ modulator.
  • the laser light emitted from the optical integrated element 400 is collimated by the second lens 503 a, then incident on the end surface of the optical fiber 504 by the second lens 503 b, and is led out of the optical transmitter module 500 by the optical fiber 504. Is done.
  • the tolerance of coupling when entering from the wavelength tunable semiconductor laser 501 to the optical integrated device 400 is reduced by the action of the SSC included in the optical integrated device 400. Further, due to the action of the SSC included in the integrated optical device 400, the coupling tolerance when entering the optical fiber 504 from the integrated optical device 400 is also reduced.
  • the present invention is suitable for application to the field of optical communication, for example.
  • Optical integrated device 101 201, 301, 401 Substrate 102, 202, 302, 402 Lower cladding layer 103, 203, 303, 403 Waveguide core 104, 204, 304, 404 Upper cladding layer 105, 205, 305, 405 Contact layer 106, 306, 406 Modulator core 107, 207, 407 Quantum well layer 208, 308, 408 SSC core 409a, 409b
  • Electrode 410 Passivation film 411 Resin layer 420 IQ modulator 430 SOA 440 SSC 500
  • Optical transmitter module 501 Tunable semiconductor laser 502a, 502b First lens 503a, 503b Second lens 504 Optical fiber

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Abstract

光集積素子は、基板上に、第２コア層と、下部クラッド層と、第１コア層と、上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、基板上に、第２コア層と、下部クラッド層と、第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、上部クラッド層とを順次積層した活性領域と、を備え、第１コア層と量子井戸層との間は、第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接しており、パッシブ導波路領域の少なくとも一部および活性領域は、上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、パッシブ導波路領域は、第１メサ構造に加えて、第１コア層と下部クラッド層と第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域を含み、第２メサ構造の幅は、第１メサ構造の幅よりも広く、かつ第２メサ構造を有するパッシブ導波路領域では、第１メサ構造の幅が連続的に変化している。

Description

光集積素子および光送信機モジュール
　本発明は、光集積素子および光送信機モジュールに関する。
　近年の光通信用デバイスにおける小型化の要請に伴い、半導体光増幅器や位相変調器など、異なる機能の光素子を同一の基板上に集積させる光集積素子に対する要求水準も高まっている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１６－１２６２１６号公報
　しかしながら、半導体光増幅器や位相変調器などを同一の基板上に集積させる場合、それぞれの導波路層の厚さは、それぞれの素子の特性に応じて最適化されることが好ましい。例えば、位相変調器については、電気容量を低減して応答特性を高速化するためには、導波路層の厚さを厚くすることが好ましいが、半導体光増幅器については、飽和出力の低下を抑制するためには、導波路層の厚さをある程度の厚さ以下とすることが好ましい。
　このように集積される各素子の導波路層の厚さを最適化すると、最適な導波路層の厚さの差異が大きくなるため、素子間の接合部分で接続損失が増大するという問題がある。図８は、厚さの異なる導波路層の接続損失の例を示すグラフである。図８に示すように、接続先と接続元の導波路層の厚さの比が１から離れるほど、接続損失が増大してしまう。また、接続部で屈折率の不連続が生じれば、接続部での反射も生じることになるが、接続部における導波路層の厚さの比が１から離れるほど、当該反射も大きくなり、ますます光集積素子の特性に悪影響を与えることになる。
　さらに、光集積素子に集積される各素子の導波路層の厚さを最適化すると、光集積素子の周辺の光学素子に対するトレランスに関しても影響を及ぼす。すなわち、光集積素子から出射または入射する光は、光ファイバや光源等と結合することになるが、集積される各素子の導波路層に最適化されたスポットサイズは、光ファイバや光源等に最適なスポットサイズとは差異が大きくなるので、光集積素子と周辺の光学素子との間の結合レンズのトレランスが厳しくなってしまうのである。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、スポットサイズの不整合に起因する問題を抑制することができる光集積素子および光送信機モジュールを提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光集積素子は、基板と、前記基板上に、前記基板よりも屈折率の高い第２コア層と、前記第２コア層よりも屈折率の低い下部クラッド層と、前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第１コア層と、前記第１コア層よりも屈折率の低い上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、前記基板上に、前記第２コア層と、前記下部クラッド層と、前記第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、前記上部クラッド層とを順次積層した活性領域と、を備え、前記第１コア層と前記量子井戸層との間は、前記第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接しており、前記パッシブ導波路領域の少なくとも一部および前記活性領域は、前記上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、前記パッシブ導波路領域は、前記第１メサ構造に加えて、前記第１コア層と前記下部クラッド層と前記第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域を含み、前記第２メサ構造の幅は、前記第１メサ構造の幅よりも広く、かつ、前記第２メサ構造を有する前記パッシブ導波路領域では、前記第１メサ構造の幅が連続的に変化している。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記第１コア層と、前記量子井戸層の間に、前記第１コア層及び前記量子井戸層と異なる組成の中間層を備える。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記中間層は、前記下部あるいは上部クラッド層と同じ組成である。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記パッシブ導波路領域は、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域を含む。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記パッシブ導波路領域は、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域を含む。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、基板と、前記基板上に、下部クラッド層と、前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第１コア層と、前記第１コア層よりも屈折率の低い上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、前記基板上に、前記下部クラッド層と、前記第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、前記上部クラッド層とを順次積層した活性領域と、を備え、前記第１コア層と前記量子井戸層との間は、前記第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接しており、前記パッシブ導波路領域は、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域を含む。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記パッシブ導波路領域および前記活性領域では、前記基板と前記下部クラッド層との間に、前記基板および前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第２コア層が積層されており、前記パッシブ導波路領域の少なくとも一部および前記活性領域は、前記上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、前記パッシブ導波路領域は、前記第１メサ構造に加えて、前記第１コア層と前記下部クラッド層と前記第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域を含み、前記第２メサ構造の幅は、前記第１メサ構造の幅よりも広く、かつ、前記第２メサ構造を有する前記パッシブ導波路領域では、前記第１メサ構造の幅が連続的に変化している。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、基板と、前記基板上に、前記基板よりも屈折率の高い第２コア層と、前記第２コア層よりも屈折率の低い下部クラッド層と、前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第１コア層と、前記第１コア層よりも屈折率の低い上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、を備え、前記パッシブ導波路領域の少なくとも一部は、前記上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、前記パッシブ導波路領域は、前記第１メサ構造に加えて、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域と、前記第１コア層と前記下部クラッド層と前記第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域とを含み、前記第２メサ構造の幅は、前記第１メサ構造の幅よりも広く、かつ、前記第２メサ構造を有する前記パッシブ導波路領域では、前記第１メサ構造の幅が連続的に変化している。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記基板上に、前記第２コア層と、前記下部クラッド層と、前記第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、前記上部クラッド層とを順次積層した活性領域を備え、前記第１コア層と前記量子井戸層との間は、前記第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接している。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記第１スポットサイズ変換領域と前記第２スポットサイズ変換領域との間に、前記活性領域が配置されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記第２スポットサイズ変換領域は、当該光集積素子の端面に隣接して配置されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記第２スポットサイズ変換領域における前記第１メサ構造の幅は、前記端面まで延設せずに途中でゼロになる。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記パッシブ導波路領域の他の一部は、前記第１スポットサイズ変換領域を含み、かつ、前記上部クラッド層と前記第１コア層と前記下部クラッド層の一部とがメサ状に突出したハイメサ構造を有し、前記第１メサ構造と前記ハイメサ構造とが光学的に接続されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記基板上に、導波する光の位相を変調する位相変調器として機能する変調器領域を備えている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記変調器領域にて光を導波する変調器コア層は、前記第１コア層と突合せ接合されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記パッシブ導波路領域の他の一部は、前記第１スポットサイズ変換領域を含み、かつ、前記上部クラッド層と前記第１コア層と前記下部クラッド層の一部とがメサ状に突出したハイメサ構造を有し、前記第１メサ構造と前記ハイメサ構造とが光学的に接続されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記基板上に、導波する光の位相を変調する位相変調器として機能する変調器領域を備えている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記変調器領域にて光を導波する変調器コア層は、前記第１コア層と突合せ接合されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記パッシブ導波路領域の他の一部は、前記第１スポットサイズ変換領域を含み、かつ、前記上部クラッド層と前記第１コア層と前記下部クラッド層の一部とがメサ状に突出したハイメサ構造を有し、前記第１メサ構造と前記ハイメサ構造とが光学的に接続されている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記基板上に、導波する光の位相を変調する位相変調器として機能する変調器領域を備えている。
　本発明の一態様に係る光集積素子は、前記変調器領域にて光を導波する変調器コア層は、前記第１コア層と突合せ接合されている。
　本発明の一態様に係る光送信機モジュールは、上記記載の光集積素子を備えることを特徴とする。
　本発明に係る光集積素子および光送信機モジュールは、スポットサイズの不整合に起因する問題を抑制することができるという効果を奏する。
図１Ａは、第１実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図である。 図１Ｂは、第１実施形態に係る光集積素子の上面図である。 図１Ｃは、第１実施形態に係る光集積素子の断面図である。 図２Ａは、第２実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図である。 図２Ｂは、第２実施形態に係る光集積素子の上面図である。 図２Ｃは、第２実施形態に係る光集積素子の断面図である。 図３Ａは、第３実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図である。 図３Ｂは、第３実施形態に係る光集積素子の上面図である。 図３Ｃは、第３実施形態に係る光集積素子の断面図である。 図４は、第４実施形態に係る光集積素子の概略上面図である。 図５Ａは、第４実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図である。 図５Ｂは、第４実施形態に係る光集積素子の上面図である。 図５Ｃは、第４実施形態に係る光集積素子の断面図である。 図６は、パシベーション膜および電極の形成例を示す断面図である。 図７は、第５実施形態に係る光送信機モジュールの概略構成図である。 図８は、厚さの異なる導波路層の接続損失の例を示すグラフである。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る光集積素子を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本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構成要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚さや厚さの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面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ことがある。
（第１実施形態）
　図１Ａは、第１実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図であり、図１Ｂは、第１実施形態に係る光集積素子の上面図であり、図１Ｃは、第１実施形態に係る光集積素子の断面図である。なお、図１Ａおよび図１Ｂに記載の矢印（ａ）～（ｅ）は、図１Ｃに記載の断面の箇所に対応している。
　図１Ａ～図１Ｃに示される光集積素子１００は、位相変調器から半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor　Optical　Amplifier）までの連結領域に用いる構成例として説明する。しかしながら、第１実施形態に係る光集積素子は、位相変調器との組み合わせに限定されるものではない。位相変調器に限らずコア層の厚いデバイスとの組み合わせにおいて特に好適な効果を得ることができる。ここでは、位相変調器の例として、マッハツェンダ型の変調器を想定している。また、光集積素子１００は、１．５５μｍ波長帯の光を紙面の左右どちらの端面から入射する用途にも応用し得る。
　図１Ａに示すように、光集積素子１００は、基板１０１上に、下部クラッド層１０２と導波路コア１０３と上部クラッド層１０４とコンタクト層１０５とを順次積層したパッシブ導波路領域Ｒ１１と、基板１０１上に、下部クラッド層１０２と導波路コア１０３と量子井戸層１０７と上部クラッド層１０４とコンタクト層１０５とを順次積層した活性領域Ｒ１２とを備えている。また、光集積素子１００は、位相変調器を同一素子に集積する構成例として、基板１０１上に、下部クラッド層１０２と変調器コア１０６と上部クラッド層１０４とコンタクト層１０５とを順次積層した変調器領域Ｒ１３を備えている。
　具体的には、光集積素子１００では、基板１０１の上に下部クラッド層１０２が積層されている。例えば、基板１０１はＩｎＰ基板であり、下部クラッド層１０２はＮ型にドープされたＩｎＰであり、層厚は１５００ｎｍである。
　また、光集積素子１００では、下部クラッド層１０２の上に変調器コア１０６および導波路コア１０３が形成されており、変調器コア１０６と導波路コア１０３が接続されている。例えば、変調器コア１０６は、ＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸によって構成され、層厚は５００ｎｍである。
　一方、例えば、導波路コア１０３は、屈折率３．３９のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、下部クラッド層１０２および上部クラッド層１０４よりも屈折率が高くなるように構成されている。つまり、導波路コア１０３を導波している光は下部クラッド層１０２および上部クラッド層１０４との屈折率差によって生じる閉じ込め力を受けることになる。
　パッシブ導波路領域Ｒ１１は、変調器コア１０６との接続部（図中（ｂ）付近）から所定の箇所（図中（ｃ）付近）までの区間に、導波路コア層の層厚が変化しているスポットサイズ変換領域Ｒ１４を含んでいる。スポットサイズ変換領域Ｒ１４における導波路コア１０３は、変調器コア１０６との接続部の層厚が４００ｎｍであり、そこから層厚が２００ｎｍまで減少する。スポットサイズ変換領域Ｒ１４における導波路コア１０３の層厚の変化により光の閉じ込め力も変化し、導波路コア１０３を導波している光のモードフィールド径も変換される。また、スポットサイズ変換領域Ｒ１４は、活性領域Ｒ１２と変調器領域Ｒ１３との間に配置されている。
　また、図１Ａに示すように、活性領域Ｒ１２における導波路コア１０３の近傍には、量子井戸層１０７が設けられている。ここで、導波路コア１０３の近傍とは、導波路コア１０３を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接していることを意味し、導波路コア１０３と量子井戸層１０７との間には、導波路コア１０３及び量子井戸層１０７と異なる組成であり、上部クラッド層１０４と同じ組成の材料の層（中間層）が介在している。中間層は下部クラッド層１０２と同じ組成の材料でもよい。なお、図中に示される曲線は、導波路コア１０３を導波している光のモードフィールドを視覚的に例示したものである。
　量子井戸層１０７は、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸で構成され、層厚は１００ｎｍである。この量子井戸層１０７は、ＳＯＡの活性層として機能する。すなわち、導波路コア１０３を導波している光のモードフィールドは、量子井戸層１０７にまで広がっているので、量子井戸層１０７には不図示の電極（図６にて例示）から電流が注入されると、導波路コア１０３を導波している光の光強度にもその増幅効果（例えば１０ｄＢ程度の利得）が及ぶことになるのである。このような、導波路コア１０３に対して間隔を隔てて量子井戸層１０７を設けたものは、オフセット量子井戸と呼ばれることもあり、導波路コア１０３の上近傍に量子井戸層の材料を積層し、活性領域Ｒ１２以外では量子井戸層１０７をエッチングして除去するだけでＳＯＡの活性層を作成できるので、追加の結晶成長およびエッチングをする必要がないという利点がある。
　変調器コア１０６、導波路コア１０３および量子井戸層１０７の上には、上部クラッド層１０４が積層されている。例えば、上部クラッド層１０４は、Ｐ型にドープされたＩｎＰであり、層厚が２μｍである。さらに、上部クラッド層１０４の上には、コンタクト層１０５が積層されている。例えば、コンタクト層１０５は、Ｐ型にドープされたＩｎＧａＡｓであり、層厚が５００ｎｍである。
　光集積素子１００は、いわゆるメサ構造の導波路であるが、光集積素子１００の各領域において、このメサ構造に違いがある。そこで、図１Ａ～図１Ｃを並べて参照することにより、光集積素子１００の各領域におけるメサ構造について説明する。
　図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、光集積素子１００におけるメサ構造の幅は、一定であり、例えば２．０μｍである。なお、本例の光集積素子１００では、メサ構造の幅が一定であるが、必要に応じて各領域におけるメサ構造の幅に違いを設けてもよい。
　図１Ｃ（ａ）に示すように、光集積素子１００における位相変調器の領域では、変調器コア１０６を貫通して下部クラッド層１０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成されている。したがって、図１Ｂに示すように、光集積素子１００における位相変調器の領域を上から見た図では、メサ構造の両側に下部クラッド層１０２が示されている。
　図１Ｃ（ｂ）および（ｃ）に示すように、光集積素子１００における導波路コア１０３の一部の領域（先述のスポットサイズ変換器の領域）では、導波路コア１０３を貫通して下部クラッド層１０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成されている。ただし、図１Ｃ（ｂ）および（ｃ）を比較すると解るように、導波路コア１０３の層厚が異なっている。これは、先述のように導波路コア１０３の一部の領域にスポットサイズの変換の作用を持たせるためである。また、図１Ｂに示すように、導波路コア１０３の一部の領域（（ｂ）から（ｃ）の領域）を上から見た図では、メサ構造の両側に下部クラッド層１０２が示されている。なお、本例では導波路コア１０３の一部の領域にハイメサ構造を採用しているが、当該領域にローメサ構造（後述する図１Ｃ（ｄ）参照）を採用することも可能である。
　図１Ｃ（ｄ）に示すように、光集積素子１００における導波路コア１０３の一部の領域（先述のスポットサイズ変換器以外の領域）では、上部クラッド層１０４までがメサ状に突出したローメサ構造が形成されている。ここで、光集積素子１００における導波路コア１０３では、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路とが途中で変換されている。一般に、ハイメサ構造とローメサ構造とでは、光の閉じ込めに関する特性が異なるので、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路とを接続すると損失が発生してしまう。そこで、例えば特開２０１４－３５５４０号公報に記載のように、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路との間に中間領域を設け、当該中間領域ではハイメサ構造およびローメサ構造とは異なる光の閉じ込めを実現することにより、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路との間の光学接続における損失を低減させることができる。また、図１Ｂに示すように、導波路コア１０３の一部の領域（（ｄ）の領域）を上から見た図では、メサ構造の両側に導波路コア１０３が示されている。ここでメサ構造の両側は、上部クラッド層１０４が表面に出ていても良い。
　図１Ｃ（ｅ）に示すように、光集積素子１００における活性領域Ｒ１２では、量子井戸層１０７の上までの上部クラッド層１０４がメサ状に突出したローメサ構造が形成されている。したがって、図１Ｂに示すように、導波路コア１０３の上に量子井戸層１０７が設けられた領域（（ｅ）の領域）を上から見た図では、メサ構造の両側に量子井戸層１０７が示されている。ここでメサ構造の両側は、上部クラッド層１０４が表面に出ていても良い。
　ここで、図１Ａを参照しながら、製造方法の観点で光集積素子１００の構成について説明する。
　光集積素子１００の製造方法では、まず基板１０１としてのＩｎＰ基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、下部クラッド層１０２としてのｎ－ＩｎＰと、変調器コア１０６としてのＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸層と、上部クラッド層１０４の一部としてのｐ－ＩｎＰとを順次形成する。
　次に、上部クラッド層１０４の一部としてのｐ－ＩｎＰの層の全面に、ＳｉＮｘ膜を堆積した後、位相変調器よりもやや広いパターンになるようにパターニングを施して、当該ＳｉＮｘ膜をマスクとして、ＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸層までをエッチングし、下部クラッド層１０２としてのｎ－ＩｎＰの層を露出する。
　続いて、上記ＳｉＮｘ膜をそのまま選択成長のマスクとして用いて、ＭＯＣＶＤ法により、導波路コア１０３としてのＧａＩｎＡｓＰと、導波路コア１０３と量子井戸層１０７との間をオフセットするためのｐ－ＩｎＰと、量子井戸層１０７としてのＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸と、上部クラッド層１０４としてのｐ－ＩｎＰとを順次積層する。このとき平坦領域と選択成長領域で概ね１：２程度の膜厚になるように調整する。
　次に、上記ＳｉＮｘ膜を一度除去し、新たなＳｉＮｘ膜を全面に形成し、位相変調器でもＳＯＡでもない領域を開口するようにパターニングを行う。そして、このＳｉＮｘ膜をマスクとして、ｐ－ＩｎＰの層とＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸の層とをエッチングする。その後、ＳｉＮｘ膜を除去した後、ＭＯＣＶＤ法により、上部クラッド層１０４の一部としてのｐ－ＩｎＰおよびコンタクト層１０５としてのｐ－ＩｎＧａＡｓを積層する。
　次に、再度ＳｉＮｘ膜を全面に形成し、ローメサ構造のパターニングおよびエッチングを行い、ＳｉＮｘ膜を一度除去した後にＳｉＮｘ膜を全面に形成し、ハイメサ構造のパターニングおよびエッチングを行う。
　その後、公知の方法により、各部分にパシベーション膜、樹脂層やその開口部、電流注入や電圧印加のための電極などを形成する。表面の加工が終了した後に、基板を研磨して所望の厚さにし、必要であれば裏面に電極を形成する。さらに、基板へき開によって端面形成し、端面コーティングや素子分離を行って光集積素子１００が完成する。
　以上のように、光集積素子１００の構成では、３回の結晶成長および２回のメサ構造形成で、位相変調器とＳＯＡとスポットサイズ変換器を一つの素子に集積することができる。
　以上説明した第１実施形態に係る光集積素子１００は、位相変調器のように導波路層が厚い素子とＳＯＡのように導波路層が薄い素子を一つの素子に集積しても、位相変調器とＳＯＡとの間に配置されたスポットサイズ変換器によって、スポットサイズを変換することができるので、位相変調器およびＳＯＡの両方で最適な構成を採用することが可能である。
（第２実施形態）
　図２Ａは、第２実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図であり、図２Ｂは、第２実施形態に係る光集積素子の上面図であり、図２Ｃは、第２実施形態に係る光集積素子の断面図である。なお、図２Ａおよび図２Ｂに記載の矢印（ａ）～（ｃ）は、図２Ｃに記載の断面の箇所に対応している。また、第２実施形態に係る光集積素子も、１．５５μｍ波長帯の光を紙面の左右どちらの端面から入射する用途にも応用し得る。
　図２Ａに示すように、光集積素子２００は、基板２０１上に、スポットサイズコンバータ（ＳＳＣ）コア２０８と下部クラッド層２０２と導波路コア２０３と上部クラッド層２０４とコンタクト層２０５とを順次積層したパッシブ導波路領域Ｒ２１と、基板２０１上に、ＳＳＣコア２０８と下部クラッド層２０２と導波路コア２０３と量子井戸層２０７と上部クラッド層２０４とコンタクト層２０５とを順次積層した活性領域Ｒ２２とを備えている。また、パッシブ導波路領域Ｒ２１は、後述の図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、２段階のメサ構造を有するスポットサイズ変換領域Ｒ２３を含んでいる。
　具体的には、光集積素子２００では、基板２０１の上にＳＳＣコア２０８が積層されている。例えば、基板２０１はＩｎＰ基板である。一方、ＳＳＣコア２０８は、スポットサイズ変換用のコアであり、例えば屈折率３．３４のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、層厚が１００ｎｍである。ここで、基板２０１の上にＳＳＣコア２０８を直接積層せず、別途のＩｎＰを基板２０１の上に積層し、その上にＳＳＣコア２０８を積層してもよい。
　例えば、下部クラッド層２０２は、Ｎ型にドープされたＩｎＰであり、層厚は１５００ｎｍである。また、下部クラッド層２０２の上に導波路コア２０３が形成されており、例えば、導波路コア２０３は、屈折率３．３９のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、下部クラッド層２０２および上部クラッド層２０４よりも屈折率が高くなるように構成されている。
　また、図２Ａに示すように、活性領域Ｒ２２における導波路コア２０３の近傍には、量子井戸層２０７が設けられている。ここで、導波路コア２０３の近傍とは、導波路コア２０３を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接していることを意味し、導波路コア２０３と量子井戸層２０７との間には、導波路コア２０３及び量子井戸層２０７と異なる組成であり、上部クラッド層２０４と同じ材料の層（中間層）が介在している。中間層は下部クラッド層２０２と同じ組成の材料でもよい。量子井戸層２０７は、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸で構成され、層厚は１００ｎｍである。この量子井戸層２０７の構成は、第１実施形態と同様であり、ＳＯＡの活性層として機能する。
　導波路コア２０３の上には、上部クラッド層２０４が積層されている。例えば、上部クラッド層２０４は、Ｐ型にドープされたＩｎＰであり、層厚が２μｍである。さらに、上部クラッド層２０４の上には、コンタクト層２０５が積層されている。例えば、コンタクト層２０５は、Ｐ型にドープされたＩｎＧａＡｓであり、層厚が５００ｎｍである。
　光集積素子２００は、いわゆるメサ構造の導波路であるが、光集積素子２００の各領域において、このメサ構造に違いがある。そこで、図２Ａ～図２Ｃを並べて参照することにより、光集積素子２００の各領域におけるメサ構造について説明する。
　図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、光集積素子２００におけるメサ構造は、２段階存在する。すなわち、光集積素子２００は、パッシブ導波路領域Ｒ２１および活性領域Ｒ２２では、コンタクト層２０５および上部クラッド層２０４がメサ状に突出した第１メサ構造Ｍ１を有し、パッシブ導波路領域Ｒ２１の一部では、第１メサ構造Ｍ１に加え、導波路コア２０３と下部クラッド層２０２とＳＳＣコア２０８と基板２０１の一部とがメサ状に突出した第２メサ構造Ｍ２を有している。この第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２を有するパッシブ導波路領域Ｒ２１の領域は、後述するようにスポットサイズ変換器として機能する。また、この第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２を有するパッシブ導波路領域Ｒ２１の領域は、光集積素子２００の端面に隣接して配置されている。ここで、図２Ｂにおいて、導波路コア２０３、量子井戸層２０７が表面に出ている領域は、上部クラッド層２０４が表面に出ていても良い。
　図２Ｃ（ａ）および（ｂ）に示すように、第２メサ構造Ｍ２が形成されていない領域では、第１メサ構造Ｍ１の幅は一定であり、例えば２．０μｍである。一方、図２Ｃ（ｃ）に示すように、第２メサ構造Ｍ２が形成されている領域では、第１メサ構造Ｍ１の幅は、端面に近づくに従い幅が連続的に減少している。なお、図２Ｂに示すように、第１メサ構造Ｍ１の幅は、終端部において一定の幅（例えば０．５μｍ）とすることが好ましく、光集積素子２００の端面まで延設せずに途中で途切れる（幅がゼロになる）構造とすることが好ましい。スポットサイズ変換のバラツキを低減する効果を得るためである。
　上記構成がスポットサイズ変換のバラツキを低減する理由は以下の通りである。上記構成の光集積素子２００では、図２Ａに示すように、第１メサ構造Ｍ１の幅が狭くなるに従い、導波路コア２０３を導波している光のモードフィールドは、ＳＳＣコア２０８へ断熱的に移っていく。なお、図中に示される曲線は、導波路コア２０３からＳＳＣコア２０８へ移っていく光のモードフィールドを視覚的に例示したものである。
　このとき、導波路コア２０３からＳＳＣコア２０８へ移っていく光のモードフィールドは、第１メサ構造Ｍ１によって上側にシフトされる作用を受けるが、この光のモードフィールドを上側にシフトする作用の大きさは、第１メサ構造Ｍ１の幅によって決定される。つまり、縦方向の光のモードフィールドの大きさは、第１メサ構造Ｍ１の幅の精度に敏感となる。そこで、第１メサ構造Ｍ１を光集積素子２００の端面まで延設せずに途中で途切れる構造とすると、幅方向の精度の影響をより受けやすい細いメサ構造を作製しないので、スポットサイズ変換のバラツキを低減する効果を得るのである。
　ここで、図２Ａを参照しながら、製造方法の観点で光集積素子２００の構成について説明する。
　光集積素子２００の製造方法では、まず基板２０１としてのＩｎＰ基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、ＳＳＣコア２０８としてのＧａＩｎＡｓＰと、下部クラッド層２０２としてのｎ－ＩｎＰと、導波路コア２０３としてのＧａＩｎＡｓＰと、導波路コア２０３と量子井戸層２０７との間のバッファ層としてのｐ－ＩｎＰと、量子井戸層２０７としてのＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸と、上部クラッド層２０４としてのｐ－ＩｎＰとを順次形成する。
　次に、上部クラッド層２０４の一部としてのｐ－ＩｎＰの層の全面に、ＳｉＮｘ膜を堆積した後、ＳＯＡでないパッシブ導波路領域Ｒ２１を開口するようにパターニングを行う。そして、このＳｉＮｘ膜をマスクとして、ｐ－ＩｎＰの層とＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸の層とをエッチングする。その後、ＳｉＮｘ膜を除去した後、ＭＯＣＶＤ法により、上部クラッド層２０４の一部としてのｐ－ＩｎＰおよびコンタクト層２０５としてのｐ－ＩｎＧａＡｓを積層する。
　次に、再度ＳｉＮｘ膜を全面に形成し、第１メサ構造Ｍ１のパターニングおよびエッチングを行い、ＳｉＮｘ膜を一度除去した後にＳｉＮｘ膜を全面に形成し、第２メサ構造Ｍ２のパターニングおよびエッチングを行う。
　その後、公知の方法により、各部分にパシベーション膜、樹脂層やその開口部、電流注入や電圧印加のための電極などを形成する。表面の加工が終了した後に、基板を研磨して所望の厚さにし、必要であれば裏面に電極を形成する。さらに、基板へき開によって端面形成し、端面コーティングや素子分離を行って光集積素子２００が完成する。
　以上の構造により、光集積素子２００は、ＳＯＡとスポットサイズ変換器を一つの素子に集積することができ、そのスポットサイズ変換器は、１／ｅ２の全幅で測定したスポットサイズが１μｍ弱から３μｍ程度にまで広げることが可能となる。
　また、上記説明のように、光集積素子２００は、２回の結晶成長と２回のメサ構造の形成によって、ＳＯＡとスポットサイズ変換器を一つの素子に集積することができるので、製造が容易である。なお、上記光集積素子２００では、第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２との２段階のメサ構造であるが、このメサ構造をより多段化しても、本発明の要旨を逸脱するものではない。
　以上説明した第２実施形態に係る光集積素子２００は、位相変調器のように導波路層が厚い素子を集積しても、光集積素子２００の端面に隣接して配置されたスポットサイズ変換器によって、光集積素子２００の周辺の光学素子に対するトレランスが緩和される。また、光集積素子２００では、活性領域Ｒ２２における量子井戸層２０７は、導波路コア２０３の近傍に配置されているので、量子井戸層２０７による導波路コア２０３を導波している光の吸収を抑制することができる。また、スポットサイズ変換器の設計とＳＯＡの活性層としての量子井戸層２０７の設計を独立させることができるので、スポットサイズ変換器とＳＯＡとのそれぞれを最適化することが可能である。
（第３実施形態）
　図３Ａは、第３実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図であり、図３Ｂは、第３実施形態に係る光集積素子の上面図であり、図３Ｃは、第３実施形態に係る光集積素子の断面図である。なお、図３Ａおよび図３Ｂに記載の矢印（ａ）～（ｅ）は、図３Ｃに記載の断面の箇所に対応している。図３Ａ～図３Ｃに示される光集積素子３００は、位相変調器からＳＣＣまでの連結領域に用いる構成例として説明するが、第３実施形態に係る光集積素子は、位相変調器との組み合わせに限定されるものではない。また、第３実施形態に係る光集積素子も、１．５５μｍ波長帯の光を紙面の左右どちらの端面から入射する用途にも応用し得る。
　図３Ａに示すように、光集積素子３００は、基板３０１上に、ＳＳＣコア３０８と下部クラッド層３０２と導波路コア３０３と上部クラッド層３０４とコンタクト層３０５とを順次積層したパッシブ導波路領域Ｒ３１を備えている。また、光集積素子３００は、位相変調器を同一素子に集積する構成例として、基板３０１上に、ＳＳＣコア３０８と下部クラッド層３０２と変調器コア３０６と上部クラッド層３０４とコンタクト層３０５とを順次積層した変調器領域Ｒ３２を備えている。
　具体的には、光集積素子３００では、基板３０１の上にＳＳＣコア３０８が積層されている。例えば、基板３０１はＩｎＰ基板である。一方、ＳＳＣコア３０８は、スポットサイズ変換用のコアであり、例えば屈折率３．３４のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、層厚が１００ｎｍである。ここで、基板３０１の上にＳＳＣコア３０８を直接積層せず、別途のＩｎＰを基板３０１の上に積層し、その上にＳＳＣコア３０８を積層してもよい。
　例えば、下部クラッド層３０２は、Ｎ型にドープされたＩｎＰであり、層厚は１５００ｎｍである。また、光集積素子３００では、下部クラッド層３０２の上に変調器コア３０６および導波路コア３０３が形成されており、変調器コア３０６と導波路コア３０３が結晶学的に接続（突き合わせ接合）されている。例えば、変調器コア３０６は、ＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸によって構成され、層厚は５００ｎｍである。一方、例えば、導波路コア３０３は、屈折率３．３９のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、下部クラッド層３０２および上部クラッド層３０４よりも屈折率が高くなるように構成されている。
　導波路コア３０３および変調器コア３０６の上には、上部クラッド層３０４が積層されている。例えば、上部クラッド層３０４は、Ｐ型にドープされたＩｎＰであり、層厚が２μｍである。さらに、上部クラッド層３０４の上には、コンタクト層３０５が積層されている。例えば、コンタクト層３０５は、Ｐ型にドープされたＩｎＧａＡｓであり、層厚が５００ｎｍである。
　パッシブ導波路領域Ｒ３１は、変調器コア３０６との接続部（図中（ｂ）付近）から所定の箇所（図中（ｃ）付近）までの区間に、導波路コアの層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３を含んでいる。第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３における導波路コア３０３は、変調器コア３０６との接続部の層厚が４００ｎｍであり、そこから層厚が２００ｎｍまで減少する。第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３における導波路コア３０３の層厚の変化により光の閉じ込め力も変化し、導波路コア３０３を導波している光のモードフィールド径も変換される。
　また、パッシブ導波路領域Ｒ３１は、後述の図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、２段階のメサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４を含んでいる。すなわち、光集積素子３００は、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３と第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４とによる２段階のスポットサイズ変換器が組み込まれた構成である。また、第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４は、光集積素子３００の端面に隣接して配置されている。また、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３は、変調器領域Ｒ３２と第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４との間に配置されている。
　ここで、図３Ａ～図３Ｃを並べて参照しながら、光集積素子３００の各領域におけるメサ構造を説明する。
　図３Ａ～図３Ｃに示すように、光集積素子３００におけるメサ構造は、３種類存在する。すなわち、光集積素子３００は、変調器領域Ｒ３２および第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３では、導波路コア３０３を貫通して下部クラッド層３０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成され、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３以外のパッシブ導波路領域Ｒ３１では、コンタクト層３０５および上部クラッド層３０４がメサ状に突出したローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１が形成され、第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４では、第１メサ構造Ｍ１に加え、導波路コア３０３と下部クラッド層３０２とＳＳＣコア３０８と基板３０１の一部とがメサ状に突出した第２メサ構造Ｍ２が形成されている。なお、第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４は、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３以外のパッシブ導波路領域Ｒ３１の一部を成すので、第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４は、第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２とが形成されていることになる。
　より具体的には、図３Ｃ（ａ）に示すように、光集積素子３００における変調器領域Ｒ３２では、変調器コア３０６を貫通して下部クラッド層３０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成されている。したがって、図３Ｂに示すように、光集積素子３００における位相変調器の領域を上から見た図では、メサ構造の両側に下部クラッド層３０２が示されている。
　図３Ｃ（ｂ）および（ｃ）に示すように、光集積素子３００における第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３では、導波路コア１０３を貫通して下部クラッド層３０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成されている。ただし、図３Ｃ（ｂ）および（ｃ）を比較すると解るように、スポットサイズの変換の作用を持たせるように導波路コア３０３の層厚が異なっている。また、図３Ｂに示すように、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３を上から見た図では、メサ構造の両側に下部クラッド層３０２が示されている。
　図３Ｃ（ｄ）に示すように、光集積素子３００における第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３でも第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４でもないパッシブ導波路領域Ｒ３１では、上部クラッド層３０４までがメサ状に突出したローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１が形成されている。図３Ｂに示すように、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３でも第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４でもないパッシブ導波路領域Ｒ３１を上から見た図では、メサ構造の両側に導波路コア３０３が示されている。ここで、メサ構造の両側は上側クラッド３０４が表面に出ていても良い。
　なお、光集積素子３００においても、第１実施形態に係る光集積素子１００と同様に、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路とが途中で変換されている。よって、光集積素子３００においても、第１実施形態に係る光集積素子１００と同様に、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路との間に中間領域を設け、当該中間領域ではハイメサ構造およびローメサ構造とは異なる光の閉じ込めを実現することにより、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路との間の光学接続における損失を低減させることが好ましい。
　図３Ｃ（ｅ）に示すように、光集積素子３００における第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４では、上部クラッド層３０４までがメサ状に突出したローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１と導波路コア３０３と下部クラッド層３０２とＳＳＣコア３０８と基板３０１の一部とがメサ状に突出した第２メサ構造Ｍ２とが形成されている。光集積素子３００における第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４の第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２とは、第２実施形態に係る光集積素子２００と同様に、導波路コア３０３を導波している光のモードフィールドがＳＳＣコア３０８へ断熱的に移っていくことにより、スポットサイズの変換を行うものである。
　図３Ａ～図３Ｃに示すように、光集積素子３００におけるメサ構造の幅は、第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４を除いて一定であり、例えば２．０μｍである。一方、光集積素子３００におけるメサ構造の幅は、第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４では、第１メサ構造Ｍ１の幅は、端面に近づくに従い幅が連続的に減少している。なお、図３Ｂに示すように、第１メサ構造Ｍ１の幅は、終端部において一定の幅（例えば０．５μｍ）とすることが好ましく、光集積素子３００の端面まで延設せずに途中で途切れる（幅がゼロになる）構造とすることが好ましい。第２実施形態と同様に、スポットサイズ変換のバラツキを低減する効果を得るためである。
　ここで、図３Ａを参照しながら、製造方法の観点で光集積素子３００の構成について説明する。
　光集積素子３００の製造方法では、まず基板３０１としてのＩｎＰ基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、ＳＳＣコア３０８としてのＧａＩｎＡｓＰと、下部クラッド層３０２としてのｎ－ＩｎＰと、変調器コア３０６としてのＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸層と、上部クラッド層３０４の一部としてのｐ－ＩｎＰとを順次形成する。
　次に、上部クラッド層３０４の一部としてのｐ－ＩｎＰの層の全面に、ＳｉＮｘ膜を堆積した後、位相変調器よりもやや広いパターンになるようにパターニングを施して、当該ＳｉＮｘ膜をマスクとして、ＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸層までをエッチングし、下部クラッド層３０２としてのｎ－ＩｎＰの層を露出する。
　続いて、上記ＳｉＮｘ膜をそのまま選択成長のマスクとして用いて、ＭＯＣＶＤ法により、導波路コア３０３としてのＧａＩｎＡｓＰと、上部クラッド層３０４としてのｐ－ＩｎＰとを順次積層する。このとき平坦領域と選択成長領域で概ね１：２程度の膜厚になるように調整する。その後、ＳｉＮｘ膜を除去した後、ＭＯＣＶＤ法により、上部クラッド層３０４としてのｐ－ＩｎＰとコンタクト層３０６としてのｐ－ＩｎＧａＡｓとを積層する。
　次に、再度ＳｉＮｘ膜を全面に形成し、ローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１のパターニングおよびエッチングを行い、ＳｉＮｘ膜を一度除去した後にＳｉＮｘ膜を全面に形成し、ハイメサ構造および第２メサ構造Ｍ２のパターニングおよびエッチングを同時に行う。
　その後、公知の方法により、各部分にパシベーション膜、樹脂層やその開口部、電流注入や電圧印加のための電極などを形成する。表面の加工が終了した後に、基板を研磨して所望の厚さにし、必要であれば裏面に電極を形成する。さらに、基板へき開によって端面形成し、端面コーティングや素子分離を行って光集積素子３００が完成する。
　以上の構造により、光集積素子３００は、位相変調器のように導波路層が厚いデバイスと２段階のスポットサイズ変換器を一つの素子に集積することができ、そのスポットサイズ変換器は、１／ｅ２の全幅で測定したスポットサイズが１μｍ弱から３μｍ程度にまで広げることが可能となる。
　また、上記説明のように、光集積素子３００は、２回の結晶成長と２回のメサ構造の形成によって、位相変調器のように導波路層コアが厚いデバイスと２段階のスポットサイズ変換器とを一つの素子に集積することができるので、製造が容易である。なお、上記光集積素子３００では、第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２との２段階のメサ構造であるが、このメサ構造をより多段化しても、本発明の要旨を逸脱するものではない。
　以上説明した第３実施形態に係る光集積素子３００は、位相変調器のように導波路層が厚い素子を集積しても、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３と第２スポットサイズ変換領域Ｒ３４との２段階のスポットサイズ変換器によって、効率よくスポットサイズ変換を行うことができる。すなわち、位相変調器のように導波路層が厚い素子では光の閉じ込めが強く、スポットサイズが小さいので、そのままでは、導波路コア３０３からＳＳＣコア３０８へ光を移行させることが困難である。一方、本構成では、第１スポットサイズ変換領域Ｒ３３で導波路層の厚さを変更し、その後に導波路コア３０３からＳＳＣコア３０８へ光を移行させるので、効率よくスポットサイズ変換を行うことが可能となる。
（第４実施形態）
　第４実施形態に係る光集積素子４００は、より実際的な実施形態であり、上記第１実施形態から第３実施形態の特徴のすべてを一つの光集積素子に適用した実施形態である。図４は、第４実施形態に係る光集積素子４００の概略上面図である。
　図４に示すように、第４実施形態に係る光集積素子４００は、マッハツェンダ型のＩＱ変調器４２０とＳＯＡ４３０とＳＳＣ４４０とを一つの素子に集積した光集積素子である。例えば、光集積素子４００は、端部Ｔ１から入射した光を変調して端部Ｔ２から出射する変調器として利用される。なお、ＩＱ変調器とは、光の振幅および位相の両方に対して変調を加える変調器のことである。
　図４に示すように、光集積素子４００は、ＩＱ変調器４２０とＳＯＡ４３０およびＳＳＣ４４０との配置が直交する、いわゆるＵターン型の構成となっており、光集積素子４００の実装面積を小さくすることが可能である。
　しかも、Ｕターン型の構成である光集積素子４００は、基板の面方位の関係から、ＩＱ変調器４２０、ＳＯＡ４３０およびＳＳＣ４４０のメサ構造を作製する際のウェットエッチングが容易になる。具体的には、ＳＯＡ４３０およびＳＳＣ４４０は、基板の［０１１］方向に平行な方向にメサ構造を作製することが好ましく、ＩＱ変調器４２０は、基板の［０１－１］方向に平行な方向にメサ構造を作製することが好ましい。なお、ＩＱ変調器４２０は、量子閉じ込めシュタルク効果を用いて位相変化を生じさせているが、［０１－１］方向はポッケルス効果がシュタルク効果と同じ符号で働き、［０１１］方向はポッケルス効果がシュタルク効果と逆の符号で働く。ゆえに、［０１－１］方向でメサ構造を作製すると、ＩＱ変調器４２０における位相変化の効率がよくなる。つまり、紙面上下方向を基板の［０１１］方向とし、紙面左右方向を基板の［０１－１］方向とした場合、ＩＱ変調器４２０とＳＯＡ４３０およびＳＳＣ４４０との配置を直交させると、それぞれが基板の面方位に対して適した配置となる。
　なお、光集積素子４００では、ＩＱ変調器４２０よりも前段にのみＳＯＡ４３０およびＳＳＣ４４０が挿入されているが、後段にも挿入して良い。また、後段のみに挿入することもできる。
　図５Ａは、第４実施形態に係る光集積素子の導波路方向断面図であり、図５Ｂは、第４実施形態に係る光集積素子の上面図であり、図５Ｃは、第４実施形態に係る光集積素子の断面図である。なお、図５Ａおよび図５Ｂに記載の矢印（ａ）～（ｆ）は、図５Ｃに記載の断面の箇所に対応している。また、図５Ａ～図５Ｃに示される光集積素子４００は、図４に示される領域Ａに対応した部分のみを記載している。
　図５Ａに示すように、光集積素子４００は、基板４０１上に、ＳＳＣコア４０８と下部クラッド層４０２と導波路コア４０３と上部クラッド層４０４とコンタクト層４０５を順次積層したパッシブ導波路領域Ｒ４１と、基板４０１上に、下部クラッド層４０２と導波路コア４０３と量子井戸層４０７と上部クラッド層４０４とコンタクト層４０５とを順次積層した活性領域Ｒ４２と、基板４０１上に、ＳＳＣコア４０８と下部クラッド層４０２と変調器コア４０６と上部クラッド層４０４とコンタクト層４０５とを順次積層した変調器領域Ｒ４３を備えている。
　具体的には、光集積素子４００では、基板４０１の上にＳＳＣコア４０８が積層されている。例えば、基板４０１はＩｎＰ基板である。一方、ＳＳＣコア４０８は、スポットサイズ変換用のコアであり、例えば屈折率３．３４のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、層厚が１００ｎｍである。
　例えば、下部クラッド層４０２は、Ｎ型にドープされたＩｎＰであり、層厚は１５００ｎｍである。また、光集積素子４００では、下部クラッド層４０２の上に変調器コア４０６および導波路コア４０３が形成されており、変調器コア４０６と導波路コア４０３が結晶学的に接続（突き合わせ接合）されている。例えば、変調器コア４０６は、ＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸によって構成され、層厚は５００ｎｍである。一方、例えば、導波路コア４０３は、屈折率３．３９のＧａＩｎＡｓＰによって構成され、下部クラッド層４０２および上部クラッド層４０４よりも屈折率が高くなるように構成されている。
　また、図５Ａに示すように、活性領域Ｒ４２における導波路コア４０３の近傍には、量子井戸層４０７が設けられている。ここで、導波路コア４０３の近傍とは、導波路コア４０３を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接していることを意味し、導波路コア４０３と量子井戸層４０７との間には、導波路コア４０３及び量子井戸層４０７と異なる組成であり、上部クラッド層４０４と同じ組成の材料の層（中間層）が介在している。中間層は下部クラッド層４０２と同じ組成の材料でもよい。量子井戸層４０７は、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸で構成され、層厚は１００ｎｍである。この量子井戸層４０７の構成は、第１実施形態と同様であり、ＳＯＡの活性層として機能する。
　変調器コア４０６、導波路コア４０３および量子井戸層４０７の上には、上部クラッド層４０４が積層されている。例えば、上部クラッド層４０４は、Ｐ型にドープされたＩｎＰであり、層厚が２μｍである。さらに、上部クラッド層４０４の上には、コンタクト層４０５が積層されている。例えば、コンタクト層４０５は、Ｐ型にドープされたＩｎＧａＡｓであり、層厚が５００ｎｍである。
　パッシブ導波路領域Ｒ４１は、変調器コア４０６との接続部（図中（ｂ）付近）から所定の箇所（図中（ｃ）付近）までの区間に、導波路層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４を含んでいる。第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４における導波路コア４０３は、変調器コア４０６との接続部の層厚が４００ｎｍであり、そこから層厚が２００ｎｍまで減少する。第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４における導波路コア４０３の層厚の変化により光の閉じ込め力も変化し、導波路コア４０３を導波している光のモードフィールド径も変換される。
　また、パッシブ導波路領域Ｒ４１は、後述の図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、２段階のメサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５を含んでいる。すなわち、光集積素子４００は、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４と第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５とによる２段階のスポットサイズ変換器が組み込まれた構成である。また、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５は、光集積素子４００の端面に隣接して配置されている。
　図５Ａに示すように、活性領域Ｒ４２は、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４と第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５との間に配置されている。したがって、光集積素子４００では、変調器領域Ｒ４３、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４、活性領域Ｒ４２、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５の順で配列されており、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５にて光集積素子４００の端面に接する。なお、当該順序は、必ずしも光の進行方向を意味するものではなく、各領域の間に、他の機能を有する領域が挿入される可能性を排除するものではない。
　ここで、図５Ａ～図５Ｃを並べて参照しながら、光集積素子４００の各領域におけるメサ構造を説明する。
　図５Ａ～図５Ｃに示すように、光集積素子４００におけるメサ構造は、３種類存在する。すなわち、光集積素子４００は、変調器領域Ｒ４３および第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４では、導波路コア４０３を貫通して下部クラッド層４０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成され、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４以外のパッシブ導波路領域Ｒ４１では、コンタクト層４０５および上部クラッド層４０４がメサ状に突出したローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１が形成され、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５では、導波路コア４０３と下部クラッド層４０２とＳＳＣコア４０８と基板４０１の一部とがメサ状に突出した第２メサ構造Ｍ２が形成されている。なお、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５は、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４以外のパッシブ導波路領域Ｒ４１の一部を成すので、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５は、第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２とが形成されていることになる。
　より具体的には、図５Ｃ（ａ）に示すように、光集積素子４００における変調器領域Ｒ４３では、変調器コア４０６を貫通して下部クラッド層４０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成されている。したがって、図５Ｂに示すように、光集積素子４００における位相変調器の領域を上から見た図では、メサ構造の両側に下部クラッド層４０２が示されている。
　図５Ｃ（ｂ）および（ｃ）に示すように、光集積素子４００における第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４では、導波路コア４０３を貫通して下部クラッド層４０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が形成されている。ただし、図５Ｃ（ｂ）および（ｃ）を比較すると解るように、スポットサイズの変換の作用を持たせるように導波路コア４０３の層厚が異なっている。また、図５Ｂに示すように、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４を上から見た図では、メサ構造の両側に下部クラッド層４０２が示されている。
　図５Ｃ（ｄ）に示すように、光集積素子４００における第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４でも第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５でもないパッシブ導波路領域Ｒ４１では、上部クラッド層４０４までがメサ状に突出したローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１が形成されている。図５Ｂに示すように、第１スポットサイズ変換領域Ｒ４４でも第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５でもないパッシブ導波路領域Ｒ４１を上から見た図では、メサ構造の両側に導波路コア４０３が示されている。ここで、メサ構造の両側は、上部クラッド層４０４が表面に出ていても良い。
　なお、光集積素子４００においても、第１実施形態に係る光集積素子１００と同様に、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路とが途中で変換されている。よって、光集積素子４００においても、第１実施形態に係る光集積素子１００と同様に、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路との間に中間領域を設け、当該中間領域ではハイメサ構造およびローメサ構造とは異なる光の閉じ込めを実現することにより、ハイメサ構造の導波路とローメサ構造の導波路との間の光学接続における損失を低減させることが好ましい。
　図５Ｃ（ｅ）に示すように、光集積素子４００における活性領域Ｒ４２では、量子井戸層４０７の上までの上部クラッド層４０４がメサ状に突出したローメサ構造が形成されている。したがって、図５Ｂに示すように、活性領域Ｒ４２を上から見た図では、メサ構造の両側に量子井戸層４０７が示されている。ここで、メサ構造の両側は、上部クラッド層４０４が表面に出ていても良い。
　図５Ｃ（ｆ）に示すように、光集積素子４００における第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５では、上部クラッド層４０４までがメサ状に突出したローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１と導波路コア４０３と下部クラッド層４０２とＳＳＣコア４０８と基板４０１の一部とがメサ状に突出した第２メサ構造Ｍ２とが形成されている。光集積素子４００における第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５の第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２とは、第２実施形態に係る光集積素子２００と同様に、導波路コア４０３を導波している光のモードフィールドがＳＳＣコア４０８へ断熱的に移っていくことにより、スポットサイズの変換を行うものである。
　図５Ａ～図５Ｃに示すように、光集積素子４００におけるメサ構造の幅は、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５を除いて一定であり、例えば２．０μｍである。一方、光集積素子４００におけるメサ構造の幅は、第２スポットサイズ変換領域Ｒ４５では、第１メサ構造Ｍ１の幅は、端面に近づくに従い幅が連続的に減少している。なお、図５Ｂに示すように、第１メサ構造Ｍ１の幅は、終端部において一定の幅（例えば０．５μｍ）とすることが好ましく、光集積素子４００の端面まで延設せずに途中で途切れる（幅がゼロになる）構造とすることが好ましい。第２実施形態と同様に、スポットサイズ変換のバラツキを低減する効果を得るためである。
　ここで、図５Ａを参照しながら、製造方法の観点で光集積素子４００の構成について説明する。
　光集積素子４００の製造方法では、まず基板４０１としてのＩｎＰ基板の上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、ＳＳＣコア４０８としてのＧａＩｎＡｓＰと、下部クラッド層４０２としてのｎ－ＩｎＰと、変調器コア４０６としてのＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸層と、上部クラッド層４０４の一部としてのｐ－ＩｎＰとを順次形成する。
　次に、上部クラッド層４０４の一部としてのｐ－ＩｎＰの層の全面に、ＳｉＮｘ膜を堆積した後、位相変調器よりもやや広いパターンになるようにパターニングを施して、当該ＳｉＮｘ膜をマスクとして、ＡｌＧａＩｎＡｓ多重量子井戸層までをエッチングし、下部クラッド層４０２としてのｎ－ＩｎＰの層を露出する。
　続いて、上記ＳｉＮｘ膜をそのまま選択成長のマスクとして用いて、ＭＯＣＶＤ法により、導波路コア４０３としてのＧａＩｎＡｓＰと、導波路コア４０３と量子井戸層４０７との間をオフセットするためのｐ－ＩｎＰと、量子井戸層４０７としてのＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸と、上部クラッド層４０４としてのｐ－ＩｎＰとを順次積層する。このとき平坦領域と選択成長領域で概ね１：２程度の膜厚になるように調整する。
　次に、上記ＳｉＮｘ膜を一度除去し、新たなＳｉＮｘ膜を全面に形成し、位相変調器でもＳＯＡでもない領域を開口するようにパターニングを行う。そして、このＳｉＮｘ膜をマスクとして、ｐ－ＩｎＰの層とＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸の層とをエッチングする。その後、ＳｉＮｘ膜を除去した後、ＭＯＣＶＤ法により、上部クラッド層４０４の一部としてのｐ－ＩｎＰおよびコンタクト層４０５としてのｐ－ＩｎＧａＡｓを積層する。
　次に、再度ＳｉＮｘ膜を全面に形成し、ローメサ構造である第１メサ構造Ｍ１のパターニングおよびエッチングを行い、ＳｉＮｘ膜を一度除去した後にＳｉＮｘ膜を全面に形成し、ハイメサ構造および第２メサ構造Ｍ２のパターニングおよびエッチングを同時に行う。
　その後、公知の方法により、各部分にパシベーション膜、樹脂層やその開口部、電流注入や電圧印加のための電極などを形成する。表面の加工が終了した後に、基板を研磨して所望の厚さにし、必要であれば裏面に電極を形成する。さらに、基板へき開によって端面形成し、端面コーティングや素子分離を行って光集積素子４００が完成する。
　図６は、パシベーション膜および電極の形成例を示す断面図を示している。図６（ａ）は、図４におけるＩ－Ｉ断面に対応し、図６（ｂ）は、図４におけるＩＩ－ＩＩ断面に対応している。図６（ａ）に示すように、ＩＱ変調器４２０のメサ構造の断面では、コンタクト層４０５と上部クラッド層４０４と変調器コア４０６と下部クラッド層４０２の一部までがメサ状に突出したハイメサ構造が例えばＳｉＯ２やＳｉＮｘを材料としたパシベーション膜４１０によって被膜され、さらに、パシベーション膜４１０の外側に例えばＢＣＢやポリイミドなどの樹脂を材料とした樹脂層４１１が形成されている。そして、コンタクト層４０５上に形成された電極４０９ａから下部クラッド層４０２上に形成された接地電極ＧＮＤまで電流が流れる構成である。一方、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＡ４３０のメサ構造の断面では、コンタクト層４０５と上部クラッド層４０４までがメサ状に突出したローメサ構造が例えばＳｉＯ２やＳｉＮｘを材料としたパシベーション膜４１０によって被膜されている。そして、コンタクト層４０５上に形成された電極４０９ｂから下部クラッド層４０２上に形成された接地電極ＧＮＤまで電流が流れる構成である。
　以上の構造により、光集積素子４００は、ＩＱ変調器４２０のように導波路層が厚いデバイスとＳＯＡ４３０と２段階のＳＳＣ４４０とを一つの素子に集積することができ、そのスポットサイズ変換器は、１／ｅ２の全幅で測定したスポットサイズが１μｍ弱から３μｍ程度にまで広げることが可能となる。
　また、上記説明のように、光集積素子４００は、ＩＱ変調器４２０のように導波路層が厚いデバイスとＳＯＡ４３０と２段階のＳＳＣ４４０とを一つの素子に集積することができる。なお、上記光集積素子４００では、第１メサ構造Ｍ１と第２メサ構造Ｍ２との２段階のメサ構造であるが、このメサ構造をより多段化しても、本発明の要旨を逸脱するものではない。
　以上説明した第４実施形態に係る光集積素子４００は、第１実施形態から第３実施形態に係る光集積素子におけるすべての利点を享受することができるものの、製造時において、結晶成長回数およびメサ構造の形成回数が増加することがないという利点がある。
（第５実施形態）
　図７は、第５実施形態に係る光送信機モジュールの概略構成図である。第５実施形態に係る光送信機モジュール５００は、上記第１実施形態から第４実施形態に係る光集積素子のうち何れか１つを用いた光送信機モジュールであるが、ここでは、第４実施形態に係る光集積素子４００を用いた光送信機モジュールを例示する。
　図７に示すように、光送信機モジュール５００は、波長可変半導体レーザ５０１と、第１レンズ５０２ａ，５０２ｂと、光集積素子４００と、第２レンズ５０３ａ，５０３ｂと、光ファイバ５０４とを備えている。
　波長可変半導体レーザ５０１は、搬送波となるレーザ光を出力する光源である。波長可変半導体レーザ５０１から出射したレーザ光は、第１レンズ５０２ａによってコリメートされた後、第１レンズ５０２ｂによって、光集積素子４００の入射端面に入射される。
　光集積素子４００は、先述のようにＩＱ変調器とＳＯＡとＳＳＣとを１つの素子に集積した光集積素子であり、光集積素子４００の入射端面に入射されたレーザ光は、ＳＳＣによってスポットサイズが変換され、かつ、ＳＯＡによって光強度が増幅され、ＩＱ変調器によって変調が加えられる。
　光集積素子４００から出射したレーザ光は、第２レンズ５０３ａによってコリメートされた後、第２レンズ５０３ｂによって、光ファイバ５０４の端面に入射され、光ファイバ５０４によって、光送信機モジュール５００の外部に導出される。
　上記構成の光送信機モジュール５００は、光集積素子４００が備えるＳＳＣの作用により、波長可変半導体レーザ５０１から光集積素子４００へ入射する際の結合のトレランスが緩和されている。また、光集積素子４００が備えるＳＳＣの作用により、光集積素子４００から光ファイバ５０４へ入射する際の結合のトレランスも緩和されている。
　以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。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の範疇に含まれる。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。例えば上記実施形態の説明で用いた光集積素子の層構成は、順番が説明の態様であればよく、間に別途の半導体層を挿入したとしても、本発明の範疇に含まれる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施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、本発明は、例えば光通信の分野に適用して好適なものである。
　１００，２００，３００，４００　光集積素子
　１０１，２０１，３０１，４０１　基板
　１０２，２０２，３０２，４０２　下部クラッド層
　１０３，２０３，３０３，４０３　導波路コア
　１０４，２０４，３０４，４０４　上部クラッド層
　１０５，２０５，３０５，４０５　コンタクト層
　１０６，３０６，４０６　変調器コア
　１０７，２０７，４０７　量子井戸層
　２０８，３０８，４０８　ＳＳＣコア
　４０９ａ，４０９ｂ　電極
　４１０　パシベーション膜
　４１１　樹脂層
　４２０　ＩＱ変調器
　４３０　ＳＯＡ
　４４０　ＳＳＣ
　５００　光送信機モジュール
　５０１　波長可変半導体レーザ
　５０２ａ，５０２ｂ　第１レンズ
　５０３ａ，５０３ｂ　第２レンズ
　５０４　光ファイバ

Claims (24)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に、前記基板よりも屈折率の高い第２コア層と、前記第２コア層よりも屈折率の低い下部クラッド層と、前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第１コア層と、前記第１コア層よりも屈折率の低い上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、
    　前記基板上に、前記第２コア層と、前記下部クラッド層と、前記第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、前記上部クラッド層とを順次積層した活性領域と、
    　を備え、
    　前記第１コア層と前記量子井戸層との間は、前記第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接しており、
    　前記パッシブ導波路領域の少なくとも一部および前記活性領域は、前記上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、
    　前記パッシブ導波路領域は、前記第１メサ構造に加えて、前記第１コア層と前記下部クラッド層と前記第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域を含み、
    　前記第２メサ構造の幅は、前記第１メサ構造の幅よりも広く、かつ、前記第２メサ構造を有する前記パッシブ導波路領域では、前記第１メサ構造の幅が連続的に変化している、
    　ことを特徴とする光集積素子。
  2. 　前記第１コア層と、前記量子井戸層の間に、前記第１コア層及び前記量子井戸層と異なる組成の中間層を備える、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光集積素子。
  3. 　前記中間層は、前記下部あるいは上部クラッド層と同じ組成である、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光集積素子。
  4. 　前記パッシブ導波路領域は、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域を含む、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の光集積素子。
  5. 　前記パッシブ導波路領域は、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域を含む、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光集積素子。
  6. 　基板と、
    　前記基板上に、下部クラッド層と、前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第１コア層と、前記第１コア層よりも屈折率の低い上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、
    　前記基板上に、前記下部クラッド層と、前記第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、前記上部クラッド層とを順次積層した活性領域と、
    　を備え、
    　前記第１コア層と前記量子井戸層との間は、前記第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接しており、
    　前記パッシブ導波路領域は、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域を含む、
    　ことを特徴とする光集積素子。
  7. 　前記パッシブ導波路領域および前記活性領域では、前記基板と前記下部クラッド層との間に、前記基板および前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第２コア層が積層されており、
    　前記パッシブ導波路領域の少なくとも一部および前記活性領域は、前記上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、
    　前記パッシブ導波路領域は、前記第１メサ構造に加えて、前記第１コア層と前記下部クラッド層と前記第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域を含み、
    　前記第２メサ構造の幅は、前記第１メサ構造の幅よりも広く、かつ、前記第２メサ構造を有する前記パッシブ導波路領域では、前記第１メサ構造の幅が連続的に変化している、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の光集積素子。
  8. 　基板と、
    　前記基板上に、前記基板よりも屈折率の高い第２コア層と、前記第２コア層よりも屈折率の低い下部クラッド層と、前記下部クラッド層よりも屈折率の高い第１コア層と、前記第１コア層よりも屈折率の低い上部クラッド層とを順次積層したパッシブ導波路領域と、
    　を備え、
    　前記パッシブ導波路領域の少なくとも一部は、前記上部クラッド層がメサ状に突出した第１メサ構造を有し、
    　前記パッシブ導波路領域は、前記第１メサ構造に加えて、前記第１コア層の層厚が変化している第１スポットサイズ変換領域と、前記第１コア層と前記下部クラッド層と前記第２コア層とがメサ状に突出した第２メサ構造を有する第２スポットサイズ変換領域とを含み、
    　前記第２メサ構造の幅は、前記第１メサ構造の幅よりも広く、かつ、前記第２メサ構造を有する前記パッシブ導波路領域では、前記第１メサ構造の幅が連続的に変化している、
    　ことを特徴とする光集積素子。
  9. 　前記基板上に、前記第２コア層と、前記下部クラッド層と、前記第１コア層と、電流が注入されることによって光を増幅する量子井戸層と、前記上部クラッド層とを順次積層した活性領域を備え、
    　前記第１コア層と前記量子井戸層との間は、前記第１コア層を導波している光のモードフィールドの範囲内で近接している、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の光集積素子。
  10. 　前記第１スポットサイズ変換領域と前記第２スポットサイズ変換領域との間に、前記活性領域が配置されている、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の光集積素子。
  11. 　前記第２スポットサイズ変換領域は、当該光集積素子の端面に隣接して配置されている、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の光集積素子。
  12. 　前記第２スポットサイズ変換領域における前記第１メサ構造の幅は、前記端面まで延設せずに途中でゼロになる、
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の光集積素子。
  13. 　前記パッシブ導波路領域の他の一部は、前記第１スポットサイズ変換領域を含み、かつ、前記上部クラッド層と前記第１コア層と前記下部クラッド層の一部とがメサ状に突出したハイメサ構造を有し、
    　前記第１メサ構造と前記ハイメサ構造とが光学的に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の光集積素子。
  14. 　前記基板上に、導波する光の位相を変調する位相変調器として機能する変調器領域を備えている、
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の光集積素子。
  15. 　前記変調器領域にて光を導波する変調器コア層は、前記第１コア層と突合せ接合されている、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の光集積素子。
  16. 　前記パッシブ導波路領域の他の一部は、前記第１スポットサイズ変換領域を含み、かつ、前記上部クラッド層と前記第１コア層と前記下部クラッド層の一部とがメサ状に突出したハイメサ構造を有し、
    　前記第１メサ構造と前記ハイメサ構造とが光学的に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の光集積素子。
  17. 　前記基板上に、導波する光の位相を変調する位相変調器として機能する変調器領域を備えている、
    　ことを特徴とする請求項１６に記載の光集積素子。
  18. 　前記変調器領域にて光を導波する変調器コア層は、前記第１コア層と突合せ接合されている、
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の光集積素子。
  19. 　前記パッシブ導波路領域の他の一部は、前記第１スポットサイズ変換領域を含み、かつ、前記上部クラッド層と前記第１コア層と前記下部クラッド層の一部とがメサ状に突出したハイメサ構造を有し、
    　前記第１メサ構造と前記ハイメサ構造とが光学的に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の光集積素子。
  20. 　前記基板上に、導波する光の位相を変調する位相変調器として機能する変調器領域を備えている、
    　ことを特徴とする請求項１９に記載の光集積素子。
  21. 　前記変調器領域にて光を導波する変調器コア層は、前記第１コア層と突合せ接合されている、
    　ことを特徴とする請求項２０に記載の光集積素子。
  22. 　請求項５に記載の光集積素子を備えることを特徴とする光送信機モジュール。
  23. 　請求項６に記載の光集積素子を備えることを特徴とする光送信機モジュール。
  24. 　請求項８に記載の光集積素子を備えることを特徴とする光送信機モジュール。
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