JP2003202529A - Semiconductor optical modulator, semiconductor light emitting device and wavelength variable laser device and multiwavelength laser device and optical transmission system - Google Patents

Semiconductor optical modulator, semiconductor light emitting device and wavelength variable laser device and multiwavelength laser device and optical transmission system

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JP2003202529A
JP2003202529A JP2002044303A JP2002044303A JP2003202529A JP 2003202529 A JP2003202529 A JP 2003202529A JP 2002044303 A JP2002044303 A JP 2002044303A JP 2002044303 A JP2002044303 A JP 2002044303A JP 2003202529 A JP2003202529 A JP 2003202529A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
optical modulator
light
quantum well
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JP2002044303A
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Japanese (ja)
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Takashi Takahashi
孝志 高橋
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor optical modulator of an electric field absorption type which is high in a signal-to-noise ratio of optical modulation even at a high temperature and enables high speed modulation ≥10 GHz. <P>SOLUTION: The semiconductor optical modulator is provided with an n type Al<SB>0.4</SB>Ga<SB>0.6</SB>As clad layer 102, lower GaAs optical waveguide layer 103, multiple quantum well structure 301, upper GaAs optical waveguide layer 105, first p type Al<SB>0.4</SB>Ga<SB>0.6</SB>As clad layer 302, p type AlAs layer 303, second p type Al<SB>0.4</SB>Ga<SB>0.6</SB>As clad layer 108, and p type GaAs cap layer 109 sequentially on an n type GaAs substrate 101. The multiple quantum well structure 301 is formed by laminating GaInNAs as well layers and GaInP as barrier layers in, for example, three periods. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光変調器お
よび半導体発光装置および波長可変レーザ装置および多
波長レーザ装置および光伝送システムに関する。The present invention relates to a semiconductor optical modulator, a semiconductor light emitting device, a wavelength tunable laser device, a multi-wavelength laser device and an optical transmission system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、例えば特開平１０−２２８００５
号公報には、ＩｎＧａＡｓＰ系多重量子井戸構造を用い
た半導体光変調器が示されている。すなわち、ＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓＰ系多重量子井戸構造は、量子閉じ込めシ
ュタルク効果を利用した光変調器としても用いられてい
る。量子閉じ込めシュタルク効果は、量子井戸層に電圧
を印加すると、励起子の電子−ホール対間のエネルギー
バンドギャップが縮小する現象である。量子井戸構造に
電圧を印加しない場合に光吸収係数が０であるのに対し
て、電圧を印加すると量子閉じ込めシュタルク効果によ
り量子井戸層のエネルギーバンドギャップが縮小して光
吸収が大きくなる。これにより、光強度を変調できる電
界吸収型の光変調器を形成できる。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, JP-A-10-228005.
The publication discloses a semiconductor optical modulator using an InGaAsP-based multiple quantum well structure. That is, InP /
The InGaAsP-based multiple quantum well structure is also used as an optical modulator utilizing the quantum confined Stark effect. The quantum confined Stark effect is a phenomenon in which the energy band gap between electron-hole pairs of excitons is reduced when a voltage is applied to the quantum well layer. The optical absorption coefficient is 0 when no voltage is applied to the quantum well structure, whereas when a voltage is applied, the energy band gap of the quantum well layer is reduced due to the quantum confined Stark effect, and optical absorption is increased. This makes it possible to form an electroabsorption type optical modulator capable of modulating the light intensity.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系多重量子井戸構造を用いた電
界吸収型の半導体光変調器においては、ＩｎＰ障壁層と
ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層との伝導帯バンド不連続が比
較的小さいため、電界印加によって電子が量子井戸層か
ら漏れて、励起子が壊れてしまうという問題がある。特
に、高温動作時には電子の漏れが顕著となるため、量子
閉じ込めシュタルク効果によるバンドギャップ変化量が
小さくなり、光吸収係数の変化量が小さくなってしま
う。そのため、光変調のＳ／Ｎ比が著しく低下してしま
うという問題があった。However, in the conventional electro-absorption type semiconductor optical modulator using the InP / InGaAsP multiple quantum well structure, the conduction band discontinuity between the InP barrier layer and the InGaAsP quantum well layer is present. Is relatively small, there is a problem that electrons are leaked from the quantum well layer by application of an electric field and excitons are broken. In particular, since the leakage of electrons becomes remarkable during high-temperature operation, the bandgap change amount due to the quantum confined Stark effect becomes small, and the light absorption coefficient change amount becomes small. Therefore, there is a problem that the S / N ratio of light modulation is significantly reduced.

【０００４】本発明は、高温時でも光変調のＳ／Ｎ比が
高く、かつ１０ＧＨｚ以上の高速変調が可能な電界吸収
型の半導体光変調器（請求項１，２）および半導体発光
装置（請求項３〜１４）および波長可変レーザ装置（請
求項１５）および多波長レーザ装置（請求項１６）およ
び光伝送システム（請求項１７）を提供することを目的
としている。The present invention provides an electro-absorption type semiconductor optical modulator (claims 1 and 2) and a semiconductor light emitting device (claims 1 and 2) having a high S / N ratio of optical modulation even at high temperature and capable of high speed modulation of 10 GHz or more. It is an object of the present invention to provide a variable wavelength laser device (claim 15), a multi-wavelength laser device (claim 16) and an optical transmission system (claim 17).

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の如き構成を有している。すなわち、 ａ）請求項１記載の発明は、多重量子井戸構造を光吸収
層とし、多重量子井戸構造に電界を印加するｐ側電極及
びｎ側電極を備えた電界吸収型の半導体光変調器におい
て、多重量子井戸構造は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡ
ｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの
材料で構成された量子井戸層と、ＧａＡｓ，ＧａＩｎ
Ｐ，ＧａＩｎＡｓＰのいずれかの材料で構成された障壁
層で構成されていることを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. That is, a) The invention according to claim 1 is an electroabsorption-type semiconductor optical modulator including a p-side electrode and an n-side electrode for applying an electric field to the multiple quantum well structure, using the multiple quantum well structure as a light absorbing layer. , Multiple quantum well structure is GaNAs, GaInNA
s, GaNAsSb, GaInNAsSb, a quantum well layer made of a material, GaAs, GaIn
It is characterized in that it is composed of a barrier layer composed of one of P and GaInAsP.

【０００６】ｂ）また、請求項２記載の発明は、多重量
子井戸構造を光吸収層とし、多重量子井戸構造に電界を
印加するｐ側電極及びｎ側電極を備えた電界吸収型の半
導体光変調器において、多重量子井戸構造は、ＧａＮＡ
ｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓ
Ｓｂのいずれかの材料で構成された量子井戸層と、Ａｌ
aＧａ1-aＡｓ（０＜ａ≦１），（ＡｌbＧａ1-b）ＩｎＰ
（０＜ｂ≦１），（ＡｌcＧａ1-c）ＩｎＡｓＰ（０＜ｃ
≦１）のいずれかの材料で構成された障壁層と、量子井
戸層と障壁層との間に設けられ、ＧａＡｓ，ＧａＩｎ
Ｐ，ＧａＩｎＡｓＰのいずれかの材料で構成された中間
層とを有していることを特徴としている。B) The invention according to claim 2 is the electro-absorption type semiconductor light having a p-side electrode and an n-side electrode for applying an electric field to the multiple quantum well structure, using the multiple quantum well structure as a light absorbing layer. In the modulator, the multiple quantum well structure is GaNA
s, GaInNAs, GaNAsSb, GaInNAs
A quantum well layer made of any one of Sb and Al
a Ga 1-a As (0 <a ≦ 1), (Al b Ga 1-b ) InP
(0 <b ≦ 1), (Al c Ga 1-c ) InAsP (0 <c
≦ 1), a barrier layer made of any material, and provided between the quantum well layer and the barrier layer.
It is characterized by having an intermediate layer made of any one of P and GaInAsP.

【０００７】ｃ）また、請求項３記載の発明は、ＧａＡ
ｓ基板上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成され
た活性層を含む半導体レーザ素子と、請求項１または２
に記載の半導体光変調器とが集積形成されていることを
特徴としている。C) Further, the invention according to claim 3 is GaA.
s substrate, GaNAs, GaInNAs, GaNAs
3. A semiconductor laser device including an active layer made of any of Sb and GaInNAsSb, and claim 1.
It is characterized in that the semiconductor optical modulator described in 1) is formed integrally.

【０００８】ｄ）また、請求項４記載の発明は、ＧａＡ
ｓ基板上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成され
た活性層を含む半導体レーザ素子と、請求項１または２
に記載の半導体光変調器とがモノリシックに集積形成さ
れていることを特徴としている。D) The invention according to claim 4 is GaA.
s substrate, GaNAs, GaInNAs, GaNAs
3. A semiconductor laser device including an active layer made of any of Sb and GaInNAsSb, and claim 1.
The semiconductor optical modulator described in 1) is monolithically integrated.

【０００９】ｅ）また、請求項５記載の発明は、請求項
３または請求項４記載の半導体発光装置において、前記
半導体レーザ素子は面発光半導体レーザ素子であること
を特徴としている。E) Further, the invention according to claim 5 is the semiconductor light emitting device according to claim 3 or 4, characterized in that the semiconductor laser element is a surface emitting semiconductor laser element.

【００１０】ｆ）また、請求項６記載の発明は、請求項
４記載の半導体発光装置において、前記半導体レーザ素
子は面発光半導体レーザ素子であって、面発光半導体レ
ーザ素子と前記半導体光変調器とが積層方向にモノリシ
ックに集積されたものとなっていることを特徴としてい
る。F) The invention according to claim 6 is the semiconductor light-emitting device according to claim 4, wherein the semiconductor laser element is a surface-emitting semiconductor laser element, and the surface-emitting semiconductor laser element and the semiconductor optical modulator. And are monolithically integrated in the stacking direction.

【００１１】ｇ）また、請求項７記載の発明は、請求項
６記載の半導体発光装置において、半導体光変調器が面
発光半導体レーザ素子の共振器内に位置することを特徴
としている。G) The invention according to claim 7 is the semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the semiconductor optical modulator is located in the resonator of the surface emitting semiconductor laser device.

【００１２】ｈ）また、請求項８記載の発明は、請求項
６記載の半導体発光装置において、半導体光変調器が面
発光半導体レーザ素子の分布ブラッグ反射鏡内に位置す
ることを特徴としている。H) The invention according to claim 8 is characterized in that, in the semiconductor light emitting device according to claim 6, the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device.

【００１３】ｉ）また、請求項９記載の発明は、請求項
８記載の半導体発光装置において、半導体光変調器が面
発光半導体レーザ素子の基板側の分布ブラッグ反射鏡内
に位置することを特徴としている。I) The invention according to claim 9 is characterized in that, in the semiconductor light emitting device according to claim 8, the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector on the substrate side of the surface emitting semiconductor laser device. I am trying.

【００１４】ｊ）また、請求項１０記載の発明は、単結
晶半導体基板上に、面発光半導体レーザ素子と、多重量
子井戸構造を光吸収層とする半導体光変調器とが積層方
向にモノリシックに集積されており、半導体光変調器
は、面発光半導体レーザ素子の共振器内、または、面発
光半導体レーザ素子の半導体分布ブラッグ反射鏡内に位
置していることを特徴としている。J) According to a tenth aspect of the present invention, a surface emitting semiconductor laser device and a semiconductor optical modulator having a multiple quantum well structure as a light absorption layer are monolithically formed in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate. The integrated semiconductor optical modulator is characterized in that it is located in the resonator of the surface emitting semiconductor laser device or in the semiconductor distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device.

【００１５】ｋ）また、請求項１１記載の発明は、単結
晶半導体基板上に、面発光半導体レーザ素子と、光吸収
層を含む半導体光変調器とが積層方向にモノリシックに
集積されており、半導体光変調器は、面発光半導体レー
ザ素子の光出射面と反対側の半導体分布ブラッグ反射鏡
内に位置していることを特徴としている。K) According to the invention of claim 11, a surface emitting semiconductor laser device and a semiconductor optical modulator including a light absorption layer are monolithically integrated in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate, The semiconductor optical modulator is characterized in that it is located in the semiconductor distributed Bragg reflector on the side opposite to the light emitting surface of the surface emitting semiconductor laser device.

【００１６】ｌ）また、請求項１２記載の発明は、単結
晶半導体基板上に、面発光半導体レーザ素子と、光吸収
層を含む半導体光変調器とが積層方向にモノリシックに
集積されており、半導体光変調器は面発光半導体レーザ
素子の半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置しており、半
導体光変調器の変調用電極の少なくとも一方は、半導体
光変調器に隣接した半導体分布ブラッグ反射鏡の１周期
以下の位置に設けられていることを特徴としている。L) According to the twelfth aspect of the invention, the surface emitting semiconductor laser device and the semiconductor optical modulator including the light absorption layer are monolithically integrated in the stacking direction on the single crystal semiconductor substrate. The semiconductor optical modulator is located in the semiconductor distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device, and at least one of the modulation electrodes of the semiconductor optical modulator has one of the semiconductor distributed Bragg reflectors adjacent to the semiconductor optical modulator. It is characterized in that it is provided at a position equal to or less than the cycle.

【００１７】ｍ）また、請求項１３記載の発明は、請求
項６〜１２のいずれか一項に記載の半導体発光装置にお
いて、半導体光変調器と面発光半導体レーザ素子との電
気的絶縁層として、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓを選択
酸化した層を用いたことを特徴としている。M) The invention according to claim 13 is the semiconductor light emitting device according to any one of claims 6 to 12, wherein the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser element are electrically insulated from each other. , AlAs or AlGaAs is selectively oxidized.

【００１８】ｎ）また、請求項１４記載の発明は、請求
項６〜１２のいずれか一項に記載の半導体発光装置にお
いて、面発光半導体レーザ素子の分布ブラッグ反射鏡
は、高屈折率層と低屈折率層との間に組成傾斜層が設け
られており、組成傾斜層の層厚が３０〜５０ｎｍである
ことを特徴としている。N) The invention according to claim 14 is the semiconductor light emitting device according to any one of claims 6 to 12, wherein the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device comprises a high refractive index layer. A composition gradient layer is provided between the composition and the low refractive index layer, and the composition gradient layer has a layer thickness of 30 to 50 nm.

【００１９】ｏ）また、請求項１５記載の発明は、一対
の反射鏡で構成された共振器内に、ＡＳＥ放射光源と、
ＡＳＥ放射光源で発生した光を波長分波する波長分波器
と、波長分波器を通って分波したそれぞれの波長の光を
選択し増幅する光ゲートアレイと、光ゲートアレイを通
った光の強度を変調する半導体光変調器とを備えた波長
可変レーザ装置において、半導体光変調器として請求項
１または請求項２に記載の半導体光変調器が用いられる
ことを特徴としている。O) Further, the invention according to claim 15 is characterized in that an ASE radiation light source is provided in a resonator constituted by a pair of reflecting mirrors.
A wavelength demultiplexer that demultiplexes the light generated by the ASE radiation source, an optical gate array that selects and amplifies the light of each wavelength that has been demultiplexed through the wavelength demultiplexer, and light that has passed through the optical gate array In a wavelength tunable laser device including a semiconductor optical modulator that modulates the intensity of the semiconductor optical modulator, the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2 is used as the semiconductor optical modulator.

【００２０】ｐ）また、請求項１６記載の発明は、一対
の反射鏡で構成された共振器内に、波長分波器と、波長
分波器を通って分波したそれぞれの波長の光を選択し増
幅する半導体光増幅器と、半導体光増幅器で増幅された
光の強度を変調する半導体光変調器とを備えた多波長レ
ーザ装置において、半導体光変調器として請求項１また
は請求項２に記載の半導体光変調器が用いられることを
特徴としている。P) According to the sixteenth aspect of the present invention, the wavelength demultiplexer and the light of each wavelength demultiplexed through the wavelength demultiplexer are placed in the resonator constituted by a pair of reflecting mirrors. 3. A multi-wavelength laser device comprising a semiconductor optical amplifier that selects and amplifies and a semiconductor optical modulator that modulates the intensity of light amplified by the semiconductor optical amplifier, wherein the semiconductor optical modulator is a semiconductor optical modulator. The semiconductor optical modulator is used.

【００２１】ｑ）また、請求項１７記載の発明は、複数
の波長の光信号を送信する光送信モジュールと、光信号
を伝送する光ファイバと、光信号を受光する光受信モジ
ュールを備えた波長分割多重方式の光伝送システムにお
いて、請求項１６の多波長レーザ装置が光送信モジュー
ルに用いられることを特徴としている。Q) The invention according to claim 17 is a wavelength provided with an optical transmission module for transmitting optical signals of a plurality of wavelengths, an optical fiber for transmitting the optical signal, and an optical receiving module for receiving the optical signal. In a division multiplexing optical transmission system, the multi-wavelength laser device according to claim 16 is used in an optical transmission module.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態の半導体光変調器は、多重量子井戸構造を光
吸収層とし、多重量子井戸構造に電界を印加するｐ側電
極及びｎ側電極を備えた電界吸収型の半導体光変調器に
おいて、多重量子井戸構造は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮ
Ａｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれか
の材料で構成された量子井戸層と、ＧａＡｓ，ＧａＩｎ
Ｐ，ＧａＩｎＡｓＰのいずれかの材料で構成した障壁層
とにより構成されていることを特徴としている。(First Embodiment) First Embodiment of the Present Invention
The semiconductor optical modulator according to the embodiment of the present invention is an electro-absorption semiconductor optical modulator including a p-side electrode and an n-side electrode for applying an electric field to the multiple quantum well structure, using the multiple quantum well structure as a light absorbing layer. The quantum well structure is GaNAs, GaInN
A quantum well layer made of any material of As, GaNAsSb, GaInNAsSb, GaAs, GaIn
It is characterized by being constituted by a barrier layer made of any material of P and GaInAsP.

【００２３】ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等のＶ族元素としてＡｓとＮ
を含む混晶半導体は、ＧａＡｓやＧａＩｎＡｓＰやＧａ
ＩｎＰとヘテロ接合を形成した場合、価電子帯側に対す
る伝導帯側のバンド不連続比を大きくできることが知ら
れている。また、従来材料系であるＩｎＰ基板上では、
ＩｎＡｌＡｓがバルク単結晶を形成可能な中で最もエネ
ルギーバンドギャップの大きい材料であるのに対して、
本発明ではＧａＡｓ基板を用いているため、ＧａＩｎＡ
ｓＰやＧａＩｎＰといった更にエネルギーバンドギャッ
プの大きい材料を障壁層に用いることができる。そのた
め、量子井戸層に対する電子の閉じ込めを強くすること
ができ、高温動作時でも励起子の乖離を抑制できる。従
って、高温動作時においても量子閉じ込めシュタルク効
果によるバンドギャップ変化量が大きくでき、光変調の
Ｓ／Ｎが低下することがない。GaNAs, GaInNAs, GaNAs
As and N as V group elements such as Sb and GaInNAsSb
Mixed crystal semiconductors containing GaAs are GaAs, GaInAsP, Ga
It is known that when a heterojunction with InP is formed, the band discontinuity ratio on the conduction band side to the valence band side can be increased. On the InP substrate, which is a conventional material system,
While InAlAs is the material with the largest energy band gap that can form a bulk single crystal,
Since a GaAs substrate is used in the present invention, GaInA
A material having a larger energy band gap such as sP or GaInP can be used for the barrier layer. Therefore, the electron confinement in the quantum well layer can be strengthened, and exciton dissociation can be suppressed even at high temperature operation. Therefore, the amount of bandgap change due to the quantum confined Stark effect can be increased even during high-temperature operation, and the S / N of optical modulation does not decrease.

【００２４】また、従来材料系では、価電子帯側のバン
ド不連続が大きいため、ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層での
正孔閉じ込めが強すぎて、有効質量の大きい正孔が量子
井戸層中に蓄積されてしまい、変調特性を劣化させてし
まうという問題もあった。一方、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎ
ＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等のＶ族
元素としてＡｓとＮを含む混晶半導体は、Ｎ組成を大き
くしていくにつれて価電子帯バンド端位置が低下する。
そのため、ＧａＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＰ等の
障壁層とヘテロ接合を形成した場合、価電子帯バンド不
連続の増加を抑制することができる。従って、量子井戸
層中に正孔が蓄積しにくくなり、１０ＧＨｚ以上の高速
変調が可能となる。Further, in the conventional material system, since the band discontinuity on the valence band side is large, hole confinement in the InGaAsP quantum well layer is too strong, and holes having a large effective mass are accumulated in the quantum well layer. There is also a problem that the modulation characteristic is deteriorated. On the other hand, GaNAs, GaIn
In mixed crystal semiconductors containing As and N as group V elements such as NAs, GaNAsSb, and GaInNAsSb, the valence band edge position decreases as the N composition increases.
Therefore, when a heterojunction is formed with a barrier layer such as GaAs, GaInAsP, or GaInP, an increase in valence band band discontinuity can be suppressed. Therefore, holes are less likely to be accumulated in the quantum well layer, and high-speed modulation of 10 GHz or higher is possible.

【００２５】また、ＮとＡｌは化学的に活性であり、Ｎ
を構成元素として含む量子井戸層とＡｌを構成元素とし
て含む障壁層を直接接して結晶成長させると、界面にＮ
が偏析してしまう。そこで、この第１の実施形態では障
壁層として、構成元素にＡｌを含まないＧａＡｓ，Ｇａ
ＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＰを採用することで、界面のＮ偏
析を抑制し、高品質の量子井戸構造を形成している。Further, N and Al are chemically active, and N
When a quantum well layer containing Al as a constituent element and a barrier layer containing Al as a constituent element are directly contacted for crystal growth, N
Will be segregated. Therefore, in the first embodiment, the barrier layer is made of GaAs or Ga that does not contain Al as a constituent element.
By adopting InAsP and GaInP, N segregation at the interface is suppressed and a high quality quantum well structure is formed.

【００２６】なお、障壁層として、構成元素にＡｌを含
まないＧａＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＰを用いて
いるが、他のＩＩＩ−Ｖ族元素であるＢ，Ｎ，Ｓｂ等を
含んでいても良い。Although GaAs, GaInAsP and GaInP which do not contain Al as a constituent element are used as the barrier layer, other III-V group elements such as B, N and Sb may be contained.

【００２７】＜実施例１＞図１（ａ），（ｂ）は、本発
明に係る半導体光変調器の構成例を示す図である。な
お、図１（ａ）は正面から見た断面図であり、図１
（ｂ）は側面から見た断面図である。<Embodiment 1> FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of a semiconductor optical modulator according to the present invention. Note that FIG. 1A is a cross-sectional view seen from the front.
(B) is a cross-sectional view seen from the side surface.

【００２８】図１を参照すると、この半導体光変調器
は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6
Ａｓクラッド層１０２、ＧａＡｓ下部光導波層１０３、
多重量子井戸構造３０１、ＧａＡｓ上部光導波層１０
５、ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ第１クラッド層３０２、ｐ
型ＡｌＡｓ層３０３、ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ第２クラ
ッド層１０８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９が順次積
層されている。Referring to FIG. 1, this semiconductor optical modulator comprises an n-type GaAs substrate 101, and n-type Al 0.4 Ga 0.6.
As clad layer 102, GaAs lower optical waveguide layer 103,
Multiple quantum well structure 301, GaAs upper optical waveguide layer 10
5, p-type Al 0.4 Ga 0.6 As first cladding layer 302, p
The type AlAs layer 303, the p-type Al 0.4 Ga 0.6 As second cladding layer 108, and the p-type GaAs cap layer 109 are sequentially stacked.

【００２９】ここで、多重量子井戸構造３０１は、Ｇａ
ＩｎＮＡｓを井戸層とし、ＧａＩｎＰを障壁層として、
３周期積層して構成されている。Here, the multiple quantum well structure 301 is made of Ga
InNAs is used as a well layer and GaInP is used as a barrier layer.
It is formed by stacking three cycles.

【００３０】そして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９表
面からｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層１０２の途中
までストライプ状にエッチングされてリッジ導波路が形
成されている。また、リッジストライプの側面からｐ型
ＡｌＡｓ層３０３が選択的に酸化されてＡｌＯx絶縁領
域３０４が形成されている。Then, a ridge waveguide is formed by etching from the surface of the p-type GaAs cap layer 109 to the middle of the n-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer 102 in a stripe shape. Further, the p-type AlAs layer 303 is selectively oxidized from the side surface of the ridge stripe to form an AlO x insulating region 304.

【００３１】また、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９上に
はｐ側電極１１０が形成され、また、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。ま
た、劈開で形成した素子の両端面Ｔ1，Ｔ2には、反射率
０．２％以下の無反射膜１１２，１１３が形成されてい
る。A p-side electrode 110 is formed on the p-type GaAs cap layer 109, and an n-side electrode 111 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 101. In addition, anti-reflection films 112 and 113 having a reflectance of 0.2% or less are formed on both end surfaces T 1 and T 2 of the element formed by cleavage.

【００３２】図１の半導体光変調器では、後端面Ｔ1か
ら入射したレーザ光は、入射光の波長に対して光吸収係
数が変化する多重量子井戸構造３０１を含む導波路を伝
搬する過程で光強度が変調され、反対側の前端面Ｔ2か
ら出射される構造となっている。基板１０１と垂直方向
においては、ＧａＡｓ光導波層１０３，１０５が屈折率
の低いクラッド層１０２，３０２，１０８ではさまれた
ＳＣＨ構造となっている。また、基板１０１に水平方向
においては、エッチングによって形成されたリッジ導波
路に光を閉じ込める構造となっている。In the semiconductor optical modulator of FIG. 1, the laser light incident from the rear facet T 1 is propagated through the waveguide including the multiple quantum well structure 301 whose optical absorption coefficient changes with the wavelength of the incident light. The light intensity is modulated and emitted from the front end face T 2 on the opposite side. In the direction perpendicular to the substrate 101, the GaAs optical waveguide layers 103 and 105 have an SCH structure sandwiched between the cladding layers 102, 302 and 108 having a low refractive index. Further, in the horizontal direction of the substrate 101, light is confined in the ridge waveguide formed by etching.

【００３３】このような構成の半導体光変調器では、多
重量子井戸構造３０１に逆方向バイアスを印加すると、
量子閉じ込めシュタルク効果により多重量子井戸構造３
０１のエネルギーバンドギャップが縮小する。これによ
り、電圧を印加しない場合には入射光に対して多重量子
井戸構造３０１は透明であるが、電圧を印加することで
光吸収が増加する。従って、電界吸収型の光変調器とし
て動作する。In the semiconductor optical modulator having such a structure, when a reverse bias is applied to the multiple quantum well structure 301,
Multiple quantum well structure by quantum confined Stark effect 3
The energy band gap of 01 is reduced. As a result, the multi-quantum well structure 301 is transparent to incident light when no voltage is applied, but light absorption increases by applying a voltage. Therefore, it operates as an electro-absorption type optical modulator.

【００３４】ここで、両端面Ｔ1，Ｔ2に形成された無反
射膜１１２，１１３は、光変調器に光が入力または出力
されるときの反射損失を低減している。また、選択酸化
により形成したＡｌＯx絶縁領域３０４は、多重量子井
戸構造３０１近傍において、電流通路をリッジストライ
プ側面から離すことにより、リッジストライプ側面に露
出した多重量子井戸構造３０１において発生する表面リ
ーク電流を減少させる働きをしている。Here, the antireflection films 112 and 113 formed on both end surfaces T 1 and T 2 reduce reflection loss when light is input or output to the optical modulator. Further, the AlO x insulating region 304 formed by the selective oxidation has a surface leakage current generated in the multiple quantum well structure 301 exposed on the side surface of the ridge stripe by separating the current path from the side surface of the ridge stripe in the vicinity of the multiple quantum well structure 301. It works to reduce

【００３５】図１の電界吸収型の半導体光変調器は、Ｇ
ａＡｓ基板１０１上にＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層を吸収
層として備えていることを特徴としている。従って、光
ファイバ伝送に用いられる１．３μｍや１．５５μｍの
長波長帯に対応している。The electro-absorption type semiconductor optical modulator shown in FIG.
It is characterized in that a GaInNAs quantum well layer is provided as an absorption layer on the aAs substrate 101. Therefore, it corresponds to the long wavelength band of 1.3 μm or 1.55 μm used for optical fiber transmission.

【００３６】そして、ＧａＩｎＮＡｓは、ＧａＡｓ基板
１０１上に単結晶薄膜を形成できるため、ワイドギャッ
プ材料であるＧａＩｎＰを障壁層に用いることができ
る。そのため、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層に対する電子
の閉じ込めを強くすることができ、高温動作時でも励起
子の乖離を抑制できる。従って、高温動作時においても
量子閉じ込めシュタルク効果によるバンドギャップ変化
量が大きくでき、光変調のＳ／Ｎが低下することがな
い。Since GaInNAs can form a single crystal thin film on the GaAs substrate 101, GaInP, which is a wide gap material, can be used for the barrier layer. Therefore, the confinement of electrons in the GaInNAs quantum well layer can be strengthened, and exciton dissociation can be suppressed even during high-temperature operation. Therefore, the amount of bandgap change due to the quantum confined Stark effect can be increased even during high-temperature operation, and the S / N of optical modulation does not decrease.

【００３７】また、ＧａＩｎＮＡｓ等のＶ族元素として
ＡｓとＮを含む混晶半導体は、Ｎ組成を大きくしていく
につれて価電子帯バンド端位置が低下する。そのため、
ＧａＩｎＰ障壁層とヘテロ接合を形成した場合、価電子
帯側のバンド不連続の増加を抑制することができる。従
って、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層中に正孔が蓄積しにく
くなり、１０〜５０ＧＨｚという高い周波数で変調させ
ることが可能である。Further, in a mixed crystal semiconductor containing As and N as V group elements such as GaInNAs, the valence band band edge position is lowered as the N composition is increased. for that reason,
When a heterojunction is formed with the GaInP barrier layer, increase in band discontinuity on the valence band side can be suppressed. Therefore, it becomes difficult for holes to accumulate in the GaInNAs quantum well layer, and it is possible to perform modulation at a high frequency of 10 to 50 GHz.

【００３８】また、ＮとＡｌは化学的に活性であり、Ｎ
を構成元素として含む層とＡｌを構成元素として含む層
を直接接して結晶成長させると、界面にＮが偏析してし
まう。そこで、本実施例１の多重量子井戸構造３０１に
おいては、構成元素にＡｌを含まないＧａＩｎＰを障壁
層に用いることにより、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層と障
壁層の界面でＮが偏析するのを抑制し、高品質の量子井
戸構造を形成している。なお、Ａｌを含まない障壁層と
しては、ＧａＩｎＰ以外にＧａＡｓやＧａＩｎＡｓＰを
用いることが可能である。また、量子井戸層としては、
ＧａＩｎＮＡｓの他にも、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡ
ｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂを用いること
が可能である。N and Al are chemically active, and N
When a layer containing Al as a constituent element and a layer containing Al as a constituent element are directly contacted for crystal growth, N segregates at the interface. Therefore, in the multiple quantum well structure 301 of Example 1, by using GaInP that does not contain Al as a constituent element for the barrier layer, it is possible to suppress the segregation of N at the interface between the GaInNAs quantum well layer and the barrier layer, It forms a high quality quantum well structure. As the barrier layer not containing Al, GaAs or GaInAsP can be used in addition to GaInP. Also, as the quantum well layer,
In addition to GaInNAs, GaNAs, GaInNA
It is possible to use s, GaNAsSb, and GaInNAsSb.

【００３９】図１においては、１つの素子としての半導
体光変調器となっているが、リッジストライプ構造を複
数形成することにより、同一基板上にモノリシックアレ
イを形成することも可能である。Although the semiconductor optical modulator is shown as one element in FIG. 1, it is possible to form a monolithic array on the same substrate by forming a plurality of ridge stripe structures.

【００４０】また、上記多重量子井戸構造３０１を用い
て、光を基板と垂直方向に入出射させる面型の電界吸収
型光変調器を構成することもできる。Further, by using the multiple quantum well structure 301, it is possible to construct a surface-type electro-absorption optical modulator that allows light to enter and exit in the direction perpendicular to the substrate.

【００４１】（第２の実施形態）また、本発明の第２の
実施形態の半導体光変調器は、多重量子井戸構造を光吸
収層とし、多重量子井戸構造に電界を印加するｐ側電極
及びｎ側電極を備えた電界吸収型の半導体光変調器にお
いて、多重量子井戸構造は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡ
ｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの
材料で構成された量子井戸層と、ＡｌaＧａ1-aＡｓ（０
＜ａ≦１），（ＡｌbＧａ1-b）ＩｎＰ（０＜ｂ≦１），
（ＡｌcＧａ1-c）ＩｎＡｓＰ（０＜ｃ≦１）のいずれか
の材料で構成した障壁層と、量子井戸層と障壁層との間
に設けられ、ＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰの
いずれかの材料で構成された中間層とを有していること
を特徴としている。(Second Embodiment) The semiconductor optical modulator according to the second embodiment of the present invention uses a multi-quantum well structure as a light absorption layer, and a p-side electrode for applying an electric field to the multi-quantum well structure and In the electro-absorption type semiconductor optical modulator including the n-side electrode, the multi-quantum well structure includes GaNAs and GaInNA.
s, GaNAsSb, GaInNAsSb, a quantum well layer made of a material, and Al a Ga 1 -a As (0
<A ≦ 1), (Al b Ga 1-b ) InP (0 <b ≦ 1),
(Al c Ga 1-c ) InAsP (0 <c ≦ 1), which is provided between the quantum well layer and the barrier layer and is made of any material of GaAs, GaInP, and GaInAsP. And an intermediate layer composed of a material.

【００４２】この第２の実施形態の構成では、多重量子
井戸構造の障壁層としてＡｌaＧａ1 -aＡｓ（０＜ａ≦
１），（ＡｌbＧａ1-b）ＩｎＰ（０＜ｂ≦１），（Ａｌ
cＧａ1 -c）ＩｎＡｓＰ（０＜ｃ≦１）のいずれかの材料
を用いている。上記材料は第１の実施形態において障壁
層に用いたＧａＡｓ，ＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＰより
も更にバンドギャップが大きい材料である。従って、よ
り一層量子井戸層に対する電子の閉じ込めを強くするこ
とができ、高温動作が可能となる。In the configuration of this second embodiment, multiple quantum
Al as a well structure barrier layeraGa1 -aAs (0 <a ≦
1), (AlbGa1-b) InP (0 <b ≦ 1), (Al
cGa1 -c) Any material of InAsP (0 <c ≦ 1)
Is used. The material is a barrier in the first embodiment.
From GaAs, GaInAsP, and GaInP used for the layer
Is a material with a wider band gap. Therefore, yo
Increasing the electron confinement to the quantum well layer
Therefore, high temperature operation becomes possible.

【００４３】また、この第２の実施形態では、障壁層に
構成元素としてＡｌを用いているが、障壁層と量子井戸
層の間に、構成元素としてＮとＡｌを含まないＧａＡ
ｓ，ＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＰからなる中間層を薄く
設けている。この中間層により、障壁層と量子井戸層の
界面にＮが偏析することを抑制し、高品質の量子井戸構
造を形成することができる。Although Al is used as a constituent element in the barrier layer in the second embodiment, GaA containing neither N nor Al as constituent elements is provided between the barrier layer and the quantum well layer.
An intermediate layer made of s, GaInAsP, and GaInP is thinly provided. This intermediate layer can suppress segregation of N at the interface between the barrier layer and the quantum well layer, and can form a high-quality quantum well structure.

【００４４】なお、特開平２０００−８９１８０号公報
には、ＧａＩｎＮＡｓを量子井戸層とし、ＺｎＣｄＳＳ
ｅやＺｎＭｇＳＳｅ等のエネルギーバンドギャップの大
きいＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を障壁層に用いた量子井
戸変調器が示されているが、本発明では、障壁層をＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体ではなく量子井戸層と同じＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体で形成しており、これによって、量
子井戸層と障壁層との界面で構成元素の相互拡散が小さ
く、良好な界面を形成することができる。In JP-A 2000-89180, GaInNAs is used as a quantum well layer, and ZnCdSS is used.
Although a quantum well modulator using a II-VI group compound semiconductor having a large energy band gap such as e or ZnMgSSe for the barrier layer is shown, the barrier layer is defined as II in the present invention.
-Same as quantum well layer instead of group VI compound semiconductor III
It is formed of a group V compound semiconductor, which makes it possible to form a favorable interface because mutual diffusion of constituent elements is small at the interface between the quantum well layer and the barrier layer.

【００４５】なお、上記のＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，Ｇａ
ＩｎＡｓＰのいずれかの材料で構成された中間層には、
Ｂ，Ｓｂ等が含まれていても良い。重要なのは、ＮとＡ
ｌが含まれていない点である。The above GaAs, GaInP, Ga
The intermediate layer composed of any material of InAsP,
B, Sb, etc. may be included. What is important is N and A
This is the point where l is not included.

【００４６】（第３の実施形態）また、本発明の半導体
発光装置は、ＧａＡｓ基板（ＧａＡｓ単結晶基板）上
に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された活性層
を含む半導体レーザ素子と、第１または第２の実施形態
に記載の半導体光変調器とが集積形成されていることを
特徴としている。(Third Embodiment) In addition, the semiconductor light emitting device of the present invention includes GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb, G on a GaAs substrate (GaAs single crystal substrate).
The semiconductor laser device including an active layer made of any material of aInNAsSb and the semiconductor optical modulator described in the first or second embodiment are integrated and formed.

【００４７】ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成され
た活性層を含む半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板上に
１．２〜１．６μｍの波長帯で形成することができる。
そして、特性温度が１５０〜２００Ｋと非常に高く、温
度特性が良好な半導体レーザであることが実証されてい
る。GaNAs, GaInNAs, GaNAs
A semiconductor laser device including an active layer made of any one of Sb and GaInNAsSb can be formed on a GaAs substrate in a wavelength band of 1.2 to 1.6 μm.
It has been proved that the semiconductor laser has a very high characteristic temperature of 150 to 200 K and has good temperature characteristics.

【００４８】また、第１または第２の実施形態の半導体
光変調器もＧａＡｓ基板上に形成することができ、半導
体レーザ素子の直接変調周波数を上回る１０ＧＨｚ以上
の高速光変調が可能である。The semiconductor optical modulator of the first or second embodiment can also be formed on the GaAs substrate, and high-speed optical modulation of 10 GHz or higher, which is higher than the direct modulation frequency of the semiconductor laser device, is possible.

【００４９】本発明の半導体発光装置は、ＧａＡｓ基板
上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，
ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された活性
層を含む半導体レーザ素子と、第１または第２の実施形
態の電界吸収型の半導体光変調器とを集積して形成する
ことで、特性温度が高く、かつ１０ＧＨｚ以上の高速変
調が可能な１．２〜１．６μｍ帯の半導体レーザ装置を
形成することができる。The semiconductor light emitting device of the present invention comprises a GaAs substrate, GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb,
By forming the semiconductor laser device including the active layer made of any material of GaInNAsSb and the electroabsorption type semiconductor optical modulator of the first or second embodiment in an integrated manner, the characteristic temperature is high. It is possible to form a semiconductor laser device in the 1.2 to 1.6 μm band capable of high-speed modulation of 10 GHz or more.

【００５０】（第４の実施形態）また、本発明の半導体
発光装置は、ＧａＡｓ基板（ＧａＡｓ単結晶基板）上
に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された活性層
を含む半導体レーザ素子と、第１または第２の実施形態
に記載の半導体光変調器とがモノリシックに集積形成さ
れていることを特徴としている。(Fourth Embodiment) In addition, the semiconductor light emitting device of the present invention has a structure in which GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb, G are formed on a GaAs substrate (GaAs single crystal substrate).
The semiconductor laser device including an active layer made of any material of aInNAsSb and the semiconductor optical modulator described in the first or second embodiment are monolithically integrated.

【００５１】ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成され
た活性層を含む半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板上に
１．２〜１．６μｍの波長帯で形成することができる。
そして、特性温度が１５０〜２００Ｋと非常に高く、温
度特性が良好な半導体レーザであることが実証されてい
る。GaNAs, GaInNAs, GaNAs
A semiconductor laser device including an active layer made of any one of Sb and GaInNAsSb can be formed on a GaAs substrate in a wavelength band of 1.2 to 1.6 μm.
It has been proved that the semiconductor laser has a very high characteristic temperature of 150 to 200 K and has good temperature characteristics.

【００５２】また、第１または第２の実施形態の半導体
光変調器もＧａＡｓ基板上に形成することができ、半導
体レーザ素子の直接変調周波数を上回る１０ＧＨｚ以上
の高速光変調が可能である。The semiconductor optical modulator of the first or second embodiment can also be formed on a GaAs substrate, and high-speed optical modulation of 10 GHz or higher, which is higher than the direct modulation frequency of the semiconductor laser device, is possible.

【００５３】本発明の半導体発光装置は、ＧａＡｓ基板
上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，
ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された活性
層を含む半導体レーザ素子と、第１または第２の実施形
態の電界吸収型の半導体光変調器とをモノリシックに形
成することで、特性温度が高く、かつ１０ＧＨｚ以上の
高速変調が可能な１．２〜１．６μｍ帯の半導体レーザ
装置を形成することができる。そして、半導体レーザ素
子と光変調器をモノリシックに形成することで、半導体
レーザ装置を小型化することができる。The semiconductor light emitting device of the present invention comprises: a GaAs substrate, GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb,
By forming the semiconductor laser element including the active layer made of any material of GaInNAsSb and the electroabsorption type semiconductor optical modulator of the first or second embodiment monolithically, the characteristic temperature is high, In addition, a 1.2 to 1.6 μm band semiconductor laser device capable of high-speed modulation of 10 GHz or more can be formed. By forming the semiconductor laser element and the optical modulator monolithically, the semiconductor laser device can be downsized.

【００５４】＜実施例２＞図２は、本発明に係る半導体
発光装置の構成例を示す図である。図２の半導体発光装
置は、光変調器集積型半導体レーザ装置として構成され
ており、レーザ光を発生する半導体レーザ素子部Ａと半
導体レーザ素子部Ａで発生したレーザ光の強度を変調す
る電界吸収型半導体光変調器Ｂとが、同一のｎ型ＧａＡ
ｓ基板１０１上にモノリシックに集積形成されたものと
なっている。<Embodiment 2> FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor light emitting device according to the present invention. The semiconductor light emitting device of FIG. 2 is configured as an optical modulator integrated semiconductor laser device, and includes a semiconductor laser element portion A that generates laser light and an electric field absorption that modulates the intensity of the laser light generated in the semiconductor laser element portion A. Type semiconductor optical modulator B has the same n-type GaA
It is monolithically integrated and formed on the s substrate 101.

【００５５】ここで、半導体レーザ素子部Ａは、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌ0. 4Ｇａ0.6Ａｓクラッ
ド層１０２、ＧａＡｓ下部光導波層１０３、多重量子井
戸活性層４０１、ＧａＡｓＰ回折格子層４０２、ｐ型Ａ
ｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層４０４、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層１０９が順次に積層されて構成されている。な
お、多重量子井戸活性層４０１はＧａＩｎＮＡｓを井戸
層とし、ＧａＡｓを障壁層として構成されている。Here, the semiconductor laser element portion A is an n-type G
n-type Al on aAs substrate 1010. FourGa0.6As Crutch
Layer 102, GaAs lower optical waveguide layer 103, multiple quantum well
Door active layer 401, GaAsP diffraction grating layer 402, p-type A
l0.4Ga0.6As clad layer 404, p-type GaAs capacitor
The upper layer 109 is sequentially laminated. Na
The multiple quantum well active layer 401 is a GaInNAs well.
And GaAs as a barrier layer.

【００５６】一方、電界吸収型半導体光変調器Ｂは、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓク
ラッド層１０２、ＧａＡｓ下部光導波層１０３、多重量
子井戸構造４０１、ＧａＡｓＰ上部光導波層４０３、ｐ
型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層４０４、ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層１０９が順次積層されている。ＧａＡｓＰ上
部光導波層４０３は、ＧａＡｓ基板よりも格子定数が小
さくなっており、例えば０．５％程度の引張歪を有して
いる。On the other hand, the electro-absorption type semiconductor optical modulator B has n
N-type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer 102, GaAs lower optical waveguide layer 103, multiple quantum well structure 401, GaAsP upper optical waveguide layer 403, p on a type GaAs substrate 101.
Type Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer 404, p-type GaAs
The cap layer 109 is sequentially stacked. The GaAsP upper optical waveguide layer 403 has a lattice constant smaller than that of the GaAs substrate and has a tensile strain of about 0.5%, for example.

【００５７】そして、半導体レーザ素子部Ａと電界吸収
型半導体光変調器Ｂとの間には、表面からｎ型Ａｌ0.4
Ｇａ0.6Ａｓクラッド層１０２に達するまでプロトンが
注入されて、高抵抗領域４０５が形成されている。これ
により、半導体レーザ素子部Ａと電界吸収型半導体光変
調器Ｂとは、電気的に絶縁されている。Between the semiconductor laser element A and the electroabsorption type semiconductor optical modulator B, n-type Al 0.4
Protons are injected until reaching the Ga 0.6 As cladding layer 102 to form a high resistance region 405. As a result, the semiconductor laser element portion A and the electroabsorption type semiconductor optical modulator B are electrically insulated.

【００５８】また、半導体レーザ素子部Ａのｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０９上にはｐ側電極４０６が形成され、
また、電界吸収型半導体光変調器Ｂのｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層１０９上にはｐ側電極４０７が形成され、また、
ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはｎ側共通電極１１１
が形成されている。Further, the p-type GaA of the semiconductor laser element portion A
A p-side electrode 406 is formed on the s cap layer 109,
A p-side electrode 407 is formed on the p-type GaAs cap layer 109 of the electro-absorption type semiconductor optical modulator B, and
An n-side common electrode 111 is provided on the back surface of the n-type GaAs substrate 101.
Are formed.

【００５９】また、劈開で形成した素子（半導体発光装
置）の両端面には、反射率０．２％以下の無反射膜１１
２，１１３が形成されている。Further, the antireflection film 11 having a reflectance of 0.2% or less is formed on both end faces of the element (semiconductor light emitting device) formed by cleavage.
2, 113 are formed.

【００６０】図２の半導体発光装置では、半導体レーザ
素子部Ａにおいて、ｐ側電極４０６とｎ側電極１１１に
順方向バイアスを印加することにより、多重量子井戸活
性層４０１にキャリアが注入される。多重量子井戸活性
層４０１に注入されたキャリアはＧａＩｎＮＡｓ井戸層
において発光再結合し、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層のエネル
ギーバンドギャップに対応した１．３μｍ帯の光が放射
される。多重量子井戸活性層４０１で発生した光は、Ｇ
ａＡｓＰ回折格子層４０２を含む光導波路を導波する過
程で反射され、ブラッグ共振条件を満たす波長でレーザ
発振する。In the semiconductor light emitting device of FIG. 2, carriers are injected into the multiple quantum well active layer 401 by applying a forward bias to the p-side electrode 406 and the n-side electrode 111 in the semiconductor laser element section A. The carriers injected into the multiple quantum well active layer 401 are radiatively recombined in the GaInNAs well layer, and light of 1.3 μm band corresponding to the energy band gap of the GaInNAs well layer is emitted. The light generated in the multiple quantum well active layer 401 is G
The laser light is reflected in the process of being guided through the optical waveguide including the aAsP diffraction grating layer 402, and oscillates at a wavelength satisfying the Bragg resonance condition.

【００６１】半導体レーザ素子部Ａでレーザ発振した光
は、ＧａＡｓ下部光導波層１０３及びＧａＡｓＰ回折格
子層４０２を導波して電界吸収型半導体光変調器Ｂに入
力される。電界吸収型半導体光変調器Ｂにおいては、多
重量子井戸構造４０１のバンドギャップ波長は、隣接す
るＧａＡｓＰ上部光導波層４０３の引張歪の影響で、短
波長にシフトしている。The light oscillated by the semiconductor laser element A is guided through the GaAs lower optical waveguide layer 103 and the GaAsP diffraction grating layer 402 and input to the electroabsorption type semiconductor optical modulator B. In the electroabsorption type semiconductor optical modulator B, the bandgap wavelength of the multiple quantum well structure 401 is shifted to a short wavelength due to the tensile strain of the adjacent GaAsP upper optical waveguide layer 403.

【００６２】一方、半導体レーザ素子部Ａでは、ＧａＡ
ｓＰ層４０２に回折格子が形成され微細な凹凸形状とな
っているため、ＧａＡｓＰ層の引張歪が緩和される。そ
のため、半導体レーザ素子部Ａの多重量子井戸活性層４
０１のエネルギーバンドギャップはＧａＡｓＰ層４０２
の歪の影響を受けない。On the other hand, in the semiconductor laser element portion A, GaA
Since the diffraction grating is formed on the sP layer 402 and has a fine uneven shape, the tensile strain of the GaAsP layer is relaxed. Therefore, the multiple quantum well active layer 4 of the semiconductor laser device portion A is
The energy band gap of 01 is GaAsP layer 402
Not affected by distortion.

【００６３】これにより、電界吸収型半導体光変調器Ｂ
の多重量子井戸構造のエネルギーバンドギャップは半導
体レーザ素子部Ａの多重量子井戸活性層４０１のエネル
ギーバンドギャップよりも数１０ｍｅＶ程度大きくなっ
ている。従って、電界吸収型半導体光変調器Ｂのｐ側電
極４０７とｎ側電極１１１にバイアスを印加しない場合
には、多重量子井戸構造４０１はレーザ光に対して透明
となっている。As a result, the electroabsorption type semiconductor optical modulator B
The energy bandgap of the multiple quantum well structure is larger than the energy bandgap of the multiple quantum well active layer 401 of the semiconductor laser device portion A by about several tens of meV. Therefore, when no bias is applied to the p-side electrode 407 and the n-side electrode 111 of the electro-absorption type semiconductor optical modulator B, the multiple quantum well structure 401 is transparent to the laser light.

【００６４】一方、ｐ側電極４０７とｎ側電極１１１に
逆方向バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク
効果により多重量子井戸構造４０１のエネルギーバンド
ギャップが縮小して、レーザ光を吸収する。従って、ｐ
側電極４０７とｎ側電極１１１との間のバイアス電圧の
オン，オフにより、レーザ光の光強度を変調することが
できる。On the other hand, when a reverse bias is applied to the p-side electrode 407 and the n-side electrode 111, the energy band gap of the multiple quantum well structure 401 is reduced by the quantum confined Stark effect, and the laser light is absorbed. Therefore, p
The light intensity of the laser light can be modulated by turning on and off the bias voltage between the side electrode 407 and the n-side electrode 111.

【００６５】なお、端面に形成した無反射膜１１２，１
１３はファブリペロ―モードでレーザ発振するのを抑制
する働きをしている。The non-reflective films 112, 1 formed on the end faces.
Reference numeral 13 has a function of suppressing laser oscillation in the Fabry-Perot mode.

【００６６】図２の発光装置の半導体レーザ素子部Ａ
は、１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層を活性層
に用いているため、ワイドギャップ材料であるＡｌ0.4
Ｇａ0.6Ａｓをクラッド層に用いることが可能である。
この場合、活性層とクラッド層との電子閉じ込め障壁高
さを大きくとることができ、量子井戸層からクラッド層
への電子オーバーフローを抑制できる。これにより、１
５０Ｋ以上の高い特性温度を有することができ、高温動
作時においても閾電流の増加が小さくできる。The semiconductor laser element portion A of the light emitting device of FIG.
Uses a GaInNAs quantum well layer of 1.3 μm band as an active layer, and therefore Al 0.4 which is a wide gap material.
Ga 0.6 As can be used for the cladding layer.
In this case, the height of the electron confinement barrier between the active layer and the cladding layer can be increased, and the electron overflow from the quantum well layer to the cladding layer can be suppressed. This gives 1
It is possible to have a high characteristic temperature of 50 K or more, and it is possible to reduce an increase in the threshold current even during high temperature operation.

【００６７】また、電界吸収型半導体光変調器Ｂにおい
ては、ＧａＩｎＮＡｓを量子井戸層としＧａＡｓを障壁
層とする多重量子井戸構造４０１を吸収層に用いてい
る。ＧａＩｎＮＡｓは、ＧａＡｓとヘテロ接合を形成し
た場合、価電子帯側に対する伝導帯側のバンド不連続比
を大きくできることが知られている。従って、従来材料
系のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系多重量子井戸構造に比べ
て、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層に対する電子の閉じ込め
を強くすることができ、高温動作時でも励起子の乖離を
抑制できる。従って、高温動作時においても量子閉じ込
めシュタルク効果によるバンドギャップ変化量が大きく
でき、光変調のＳ／Ｎ比の低下を防止することができ
る。Further, in the electroabsorption type semiconductor optical modulator B, the multiple quantum well structure 401 using GaInNAs as the quantum well layer and GaAs as the barrier layer is used as the absorption layer. It is known that GaInNAs can increase the band discontinuity ratio on the conduction band side to the valence band side when forming a heterojunction with GaAs. Therefore, the electron confinement in the GaInNAs quantum well layer can be strengthened as compared with the conventional material-based InP / InGaAsP-based multiple quantum well structure, and exciton dissociation can be suppressed even during high-temperature operation. Therefore, the amount of bandgap change due to the quantum confined Stark effect can be increased even during high-temperature operation, and a decrease in the S / N ratio of optical modulation can be prevented.

【００６８】このようにして、半導体発光装置として、
温度特性が良好な光変調器集積型半導体レーザ装置を実
現できる。In this way, as a semiconductor light emitting device,
An optical modulator integrated semiconductor laser device having good temperature characteristics can be realized.

【００６９】さらに、半導体光変調器に電界を印加する
場合には、半導体レーザを電流注入で変調する場合に比
べて、光の変調周波数を増大させることができる。従っ
て、図２の例のように、電界吸収型の半導体光変調器を
集積することにより、半導体レーザを電流注入で直接変
調する場合よりも高い変調周波数（１０〜５０ＧＨｚ）
でレーザ光を変調させることができる。そして、半導体
レーザ素子と半導体光変調器とが同一基板上にモノリシ
ックに集積形成されることで、装置サイズを小型化する
ことができる。Furthermore, when an electric field is applied to the semiconductor optical modulator, the modulation frequency of light can be increased as compared with the case where the semiconductor laser is modulated by current injection. Therefore, by integrating the electro-absorption type semiconductor optical modulator as in the example of FIG. 2, a higher modulation frequency (10 to 50 GHz) than that in the case where the semiconductor laser is directly modulated by current injection.
The laser light can be modulated by. The semiconductor laser device and the semiconductor optical modulator are monolithically integrated and formed on the same substrate, so that the device size can be reduced.

【００７０】（第５の実施形態）また、本発明の半導体
発光装置において、半導体レーザ素子を面発光半導体レ
ーザ素子として構成することもできる。(Fifth Embodiment) Further, in the semiconductor light emitting device of the present invention, the semiconductor laser element can be configured as a surface emitting semiconductor laser element.

【００７１】光強度の変調を半導体レーザの直接変調で
はなく、光変調器を用いる場合には、半導体レーザ素子
は連続通電となる。従って、消費電力や発熱を抑制する
上で、半導体レーザ素子の低閾電流化は重要である。第
３の実施形態においては、面発光型半導体レーザ素子を
用いているため、端面型半導体レーザ素子を用いる場合
と比較して、半導体レーザ素子の閾電流を５ｍＡ以下と
低くすることができる。従って、半導体発光装置の動作
電流を低減して、消費電力を低減することができる。When the light intensity modulation is not the direct modulation of the semiconductor laser but an optical modulator is used, the semiconductor laser element is continuously energized. Therefore, in order to suppress power consumption and heat generation, it is important to reduce the threshold current of the semiconductor laser device. In the third embodiment, since the surface-emitting type semiconductor laser device is used, the threshold current of the semiconductor laser device can be reduced to 5 mA or less as compared with the case of using the end face type semiconductor laser device. Therefore, the operating current of the semiconductor light emitting device can be reduced and the power consumption can be reduced.

【００７２】また、上記発明の面型半導体レーザ素子は
ＧａＡｓ基板上にＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮ
ＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成
された活性層を含んで構成されている。そのため、Ｇａ
Ａｓ高屈折率層とＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓの低屈折
率層を交互に積層した分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を
反射鏡に用いることができる。従来材料系であるＩｎＰ
／ＩｎＧａＡｓＰ材料系では、高屈折率層にＩｎＧａＡ
ｓＰの４元混晶を用いる必要があるため、ＤＢＲの熱抵
抗が高くなってしまう。Further, the surface-type semiconductor laser device of the above-mentioned invention is formed on a GaAs substrate with GaNAs, GaInNAs, GaN.
It is configured to include an active layer made of any material of AsSb and GaInNAsSb. Therefore, Ga
A distributed Bragg reflector (DBR) in which As high-refractive index layers and AlAs or AlGaAs low-refractive index layers are alternately laminated can be used as the reflector. InP, which is a conventional material system
/ InGaAsP material system, InGaA is used for the high refractive index layer.
Since it is necessary to use a sP quaternary mixed crystal, the thermal resistance of the DBR becomes high.

【００７３】また、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰとの屈折率
差が小さいため、高反射率を得るのに、多くの層数を必
要としていた。それに対して、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
材料を用いたＤＢＲは、熱抵抗が低く、かつ高屈折率層
と低屈折率層との屈折率差が大きいため、少ない層数で
高反射率が得られる。従って、放熱に有利となってい
る。そのため、本発明の課題である高温動作時において
も、安定に動作する。Further, since the difference in refractive index between InP and InGaAsP is small, a large number of layers are required to obtain high reflectance. On the other hand, GaAs / AlGaAs
The DBR using a material has a low thermal resistance and a large difference in refractive index between the high refractive index layer and the low refractive index layer, and thus a high reflectance can be obtained with a small number of layers. Therefore, it is advantageous for heat dissipation. Therefore, it operates stably even at the time of high temperature operation which is the subject of the present invention.

【００７４】＜実施例３＞図３（ａ），（ｂ）は本発明
に係る半導体発光装置の他の構成例を示す図である。な
お、図３（ａ）は上面から見た図であり、図３（ｂ）は
側面から見た断面図である。<Embodiment 3> FIGS. 3A and 3B are views showing another structural example of the semiconductor light emitting device according to the present invention. Note that FIG. 3A is a view seen from the upper surface, and FIG. 3B is a cross-sectional view seen from the side surface.

【００７５】図３（ａ），（ｂ）を参照すると、Ｓｉ基
板１００１上に、面発光レーザアレイ１００２、４５°
ミラー１００３を一方の面に備えた光導波路１００４、
電界吸収型の半導体光変調器アレイ１００５、光ファイ
バ１００６が備えられている。Referring to FIGS. 3A and 3B, a surface emitting laser array 1002, 45 ° is formed on a Si substrate 1001.
An optical waveguide 1004 having a mirror 1003 on one surface,
An electro-absorption type semiconductor optical modulator array 1005 and an optical fiber 1006 are provided.

【００７６】面発光レーザアレイ１００２は、ＧａＡｓ
基板上に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ下部ＤＢＲと、Ｇａ
ＩｎＮＡｓ活性層を含む共振器構造と、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ上部ＤＢＲとが積層されて構成された垂直共振
器型面発光レーザが、例えば４素子モノリシックに集積
して形成されている。発振波長は、石英系光ファイバの
伝送に適した１．３μｍ帯となっている。The surface emitting laser array 1002 is made of GaAs.
GaAs / AlGaAs lower DBR and Ga on the substrate
Resonator structure including InNAs active layer and GaAs / Al
A vertical cavity surface emitting laser, which is configured by stacking a GaAs upper DBR, is formed by, for example, monolithically integrating four elements. The oscillation wavelength is in the 1.3 μm band, which is suitable for transmission through a silica optical fiber.

【００７７】４５°ミラー１００３を一方の面に備えた
光導波路１００４は、石英材料またはＳｉまたは高分子
材料等で形成されている。電界吸収型の半導体光変調器
アレイ１００５は、図１に示した端面型の半導体光変調
器を４素子モノリシックに集積して形成されている。The optical waveguide 1004 having the 45 ° mirror 1003 on one surface is made of a quartz material, Si, a polymer material or the like. The electroabsorption type semiconductor optical modulator array 1005 is formed by monolithically integrating the end face type semiconductor optical modulators shown in FIG. 1 in four elements.

【００７８】このような構成の半導体発光装置では、面
発光レーザアレイ１００２の各面発光レーザから上方に
出射した光が４５°ミラー１００３で折り曲げられて、
光導波路１００４に入射される。光導波路１００４に入
射された光は、光導波路１００４を導波して、半導体光
変調器アレイ１００５に入射される。このとき、面発光
レーザと半導体光変調器とは１対１に対応している。半
導体光変調器アレイ１００５によって光強度が変調され
た光信号は、それぞれ光ファイバ１００６を通って外部
に出力される。In the semiconductor light emitting device having such a structure, the light emitted upward from each surface emitting laser of the surface emitting laser array 1002 is bent by the 45 ° mirror 1003,
It is incident on the optical waveguide 1004. The light incident on the optical waveguide 1004 is guided through the optical waveguide 1004 and is incident on the semiconductor optical modulator array 1005. At this time, the surface emitting laser and the semiconductor optical modulator have a one-to-one correspondence. The optical signals whose light intensity is modulated by the semiconductor optical modulator array 1005 are output to the outside through the respective optical fibers 1006.

【００７９】図３に示した半導体発光装置においては、
半導体光変調器アレイ１００５により光信号を１０ＧＨ
ｚで変調することにより、４チャンネルで最大４０Ｇｂ
ｐｓの光信号を伝送することが可能である。In the semiconductor light emitting device shown in FIG.
The semiconductor optical modulator array 1005 converts the optical signal to 10 GHz.
Up to 40 Gb on 4 channels by modulating with z
It is possible to transmit ps optical signals.

【００８０】図３において、面発光レーザアレイ１００
２は、ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＮＡｓで構成された活
性層を含んで構成されている。そのため、ＧａＡｓ高屈
折率層とＡｌＧａＡｓの低屈折率層を交互に積層した分
布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を反射鏡に用いることがで
きる。従来材料系であるＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ材料系
では、高屈折率層にＩｎＧａＡｓＰの４元混晶を用いる
必要があるため、ＤＢＲの熱抵抗が高くなってしまう。
また、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰとの屈折率差が小さいた
め、高反射率を得るのに、多くの層数を必要としてい
た。In FIG. 3, the surface emitting laser array 100 is shown.
2 includes an active layer made of GaInNAs on a GaAs substrate. Therefore, a distributed Bragg reflector (DBR) in which GaAs high refractive index layers and AlGaAs low refractive index layers are alternately laminated can be used as the reflecting mirror. In the InP / InGaAsP material system, which is a conventional material system, since it is necessary to use a quaternary mixed crystal of InGaAsP for the high refractive index layer, the thermal resistance of the DBR becomes high.
Further, since the difference in refractive index between InP and InGaAsP is small, a large number of layers are required to obtain high reflectance.

【００８１】それに対して、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ材
料を用いたＤＢＲは、熱抵抗が低く、かつ高屈折率層と
低屈折率層との屈折率差が大きいため、少ない層数で高
反射率が得られる。従って、放熱に有利となっている。
そのため、本発明の課題である高温動作時においても、
安定に動作する。On the other hand, the DBR using the GaAs / AlGaAs material has a low thermal resistance and a large difference in refractive index between the high refractive index layer and the low refractive index layer, so that a high reflectance can be obtained with a small number of layers. To be Therefore, it is advantageous for heat dissipation.
Therefore, even during high temperature operation, which is the subject of the present invention,
It works stably.

【００８２】光強度の変調を半導体レーザの直接変調で
はなく、光変調器を用いる場合には、半導体レーザ素子
は連続通電となる。従って、消費電力や発熱を抑制する
上で、半導体レーザ素子の低閾電流化は重要である。図
３に示した半導体発光装置においては、面発光型半導体
レーザ素子１００２を用いているため、端面型半導体レ
ーザ素子を用いる場合と比較して、半導体レーザ素子の
閾電流を５ｍＡ以下と低くすることができる。従って、
半導体発光装置の動作電流を低減して、消費電力を低減
することができる。When the light intensity modulation is not the direct modulation of the semiconductor laser but an optical modulator is used, the semiconductor laser element is continuously energized. Therefore, in order to suppress power consumption and heat generation, it is important to reduce the threshold current of the semiconductor laser device. Since the surface emitting semiconductor laser device 1002 is used in the semiconductor light emitting device shown in FIG. 3, the threshold current of the semiconductor laser device should be set to 5 mA or lower as compared with the case where the end face type semiconductor laser device is used. You can Therefore,
The operating current of the semiconductor light emitting device can be reduced to reduce power consumption.

【００８３】また、電界吸収型の半導体光変調器１００
５の吸収層である多重量子井戸構造は、ＧａＩｎＮＡｓ
を量子井戸層とし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを障壁層として
構成することにより、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層に対す
る電子の閉じ込めを強くすることができる。従って、高
温動作時でも励起子の乖離を抑制し、量子閉じ込めシュ
タルク効果によるバンドギャップ変化量が大きくでき
る。よって、高温動作時でも光変調のＳ／Ｎの低下を防
止することができる。Further, the electro-absorption type semiconductor optical modulator 100
The multiple quantum well structure, which is the absorption layer of No. 5, is GaInNAs
As a quantum well layer and Al 0.2 Ga 0.8 As as a barrier layer, the electron confinement in the GaInNAs quantum well layer can be strengthened. Therefore, exciton dissociation can be suppressed even during high-temperature operation, and the band gap change amount due to the quantum confined Stark effect can be increased. Therefore, it is possible to prevent the S / N of the light modulation from decreasing even at the time of high temperature operation.

【００８４】すなわち、図３の半導体発光装置では、Ｓ
ｉ基板１００１上に、ＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む面発
光半導体レーザと、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層を吸収層
とする電界吸収型半導体光変調器とを集積することで、
温度特性が良好で、かつ１０ＧＨｚ以上の高速変調が可
能な１．３μｍ帯半導体レーザ装置を実現できる。That is, in the semiconductor light emitting device of FIG.
By integrating a surface emitting semiconductor laser including a GaInNAs active layer and an electroabsorption type semiconductor optical modulator having a GaInNAs quantum well layer as an absorption layer on the i substrate 1001,
A 1.3 μm band semiconductor laser device having good temperature characteristics and capable of high-speed modulation of 10 GHz or more can be realized.

【００８５】（第６の実施形態）なお、上記本発明の半
導体発光装置において、半導体レーザ素子を面発光半導
体レーザ素子として構成し、面発光半導体レーザ素子と
電界吸収型の半導体光変調器とを積層方向にモノリシッ
クに集積して構成することもできる。すなわち、ＧａＡ
ｓ単結晶基板の主平面と垂直方向に光を入出力する面型
半導体光装置として構成することもできる。この場合に
は、光入出力面を劈開面で形成する必要がなく、従っ
て、ＧａＡｓ単結晶基板上に、面型半導体発光装置をモ
ノリシックに２次元アレイ化して形成することが可能と
なる。これにより、面型半導体発光装置を高密度に並列
集積化することができる。(Sixth Embodiment) In the semiconductor light emitting device of the present invention, the semiconductor laser element is configured as a surface emitting semiconductor laser element, and the surface emitting semiconductor laser element and the electroabsorption type semiconductor optical modulator are provided. It may be monolithically integrated in the stacking direction. That is, GaA
It can also be configured as a surface-type semiconductor optical device that inputs and outputs light in a direction perpendicular to the main plane of the s single crystal substrate. In this case, it is not necessary to form the light input / output surface by the cleavage plane, and therefore, it becomes possible to form the planar semiconductor light emitting device in a monolithic two-dimensional array on the GaAs single crystal substrate. As a result, the planar semiconductor light emitting devices can be integrated in high density in parallel.

【００８６】また、上記発明の面型半導体発光装置はＧ
ａＡｓ基板上に形成できるため、ＧａＡｓ高屈折率層と
ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓの低屈折率層を交互に積層
した分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を反射鏡に用いるこ
とができる。従来材料系であるＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
材料系では、高屈折率層にＩｎＧａＡｓＰの４元混晶を
用いる必要があるため、ＤＢＲの熱抵抗が高くなってし
まう。The planar semiconductor light emitting device of the invention is G
Since it can be formed on an aAs substrate, a distributed Bragg reflector (DBR) in which GaAs high-refractive index layers and AlAs or AlGaAs low-refractive index layers are alternately laminated can be used as a reflector. InP / InGaAsP which is a conventional material system
In the material system, since it is necessary to use a quaternary mixed crystal of InGaAsP for the high refractive index layer, the thermal resistance of DBR becomes high.

【００８７】また、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰとの屈折率
差が小さいため、高反射率を得るのに、多くの層数を必
要としていた。それに対して、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
材料を用いたＤＢＲは、熱抵抗が低く、かつ高屈折率層
と低屈折率層との屈折率差が大きいため、少ない層数で
高反射率が得られる。従って、放熱に有利となってい
る。そのため、本発明の課題である高温動作時において
も、安定に動作する。Further, since the difference in refractive index between InP and InGaAsP is small, a large number of layers are required to obtain high reflectance. On the other hand, GaAs / AlGaAs
The DBR using a material has a low thermal resistance and a large difference in refractive index between the high refractive index layer and the low refractive index layer, and thus a high reflectance can be obtained with a small number of layers. Therefore, it is advantageous for heat dissipation. Therefore, it operates stably even at the time of high temperature operation which is the subject of the present invention.

【００８８】＜実施例４＞図４（ａ）は本発明に係る半
導体発光装置の他の構成例を示す図であり、図４（ａ）
の半導体発光装置は、面型半導体発光装置（光変調器集
積型面発光半導体レーザ装置）として構成されており、
面発光型半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器とが
積層方向にモノリシックに集積されたものとなってい
る。すなわち、レーザ光強度を変調する電界吸収型半導
体光変調器Ｂは、面発光半導体レーザにおけるｐ側のＤ
ＢＲ（分布ブラッグ反射器）の途中に挿入されている。<Embodiment 4> FIG. 4A is a diagram showing another structural example of the semiconductor light emitting device according to the present invention, and FIG.
The semiconductor light emitting device of is configured as a surface type semiconductor light emitting device (optical modulator integrated type surface emitting semiconductor laser device),
The surface emitting semiconductor laser and the electroabsorption semiconductor optical modulator are monolithically integrated in the stacking direction. That is, the electroabsorption-type semiconductor optical modulator B that modulates the laser light intensity is the p-side D in the surface emitting semiconductor laser.
It is inserted in the middle of a BR (distributed Bragg reflector).

【００８９】具体的に、図４（ａ）において、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１０１上には、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2
ＡｓのＤＢＲ２０１、ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層２０
２、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０
３、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓキャリアブロック層２０
４、ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層２０５、ｐ型ＡｌＡｓ
層５０１、ｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの第１Ｄ
ＢＲ５０２が順次に積層されている。Specifically, in FIG. 4A, n-type Ga
On the As substrate 101, n-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2
As DBR 201, n-type GaAs lower spacer layer 20
2. GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 20
3, p-type Al 0.2 Ga 0.8 As carrier block layer 20
4, p-type GaAs upper spacer layer 205, p-type AlAs
Layer 501, p-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2 As first D
BR502 is sequentially stacked.

【００９０】そして、ｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａ
ｓの第１ＤＢＲ５０２上にはＡｌＯ x絶縁層５０３が形
成されており、さらに、ＡｌＯx絶縁層５０３上には、
電界吸収型半導体光変調器Ｂを構成するｎ型ＧａＡｓコ
ンタクト層５０４、ｎ型Ａｌ0. 4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層
５０５、多重量子井戸構造５０６、ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6
Ａｓクラッド層５０７が積層されている。Then, p-type GaAs / Al0.8Ga0.2A
AlO on the first DBR 502 of s xInsulation layer 503 is shaped
Made of AlOxOn the insulating layer 503,
N-type GaAs composing the electro-absorption semiconductor optical modulator B
Contact layer 504, n-type Al0. FourGa0.6As clad layer
505, multiple quantum well structure 506, p-type Al0.4Ga0.6
An As clad layer 507 is laminated.

【００９１】ここで、ＡｌＯx絶縁層５０３は、面発光
半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器Ｂとを電気的
に絶縁する働きをしている。Here, the AlO x insulating layer 503 has a function of electrically insulating the surface emitting semiconductor laser and the electroabsorption type semiconductor optical modulator B.

【００９２】また、多重量子井戸構造５０６の積層構成
は、例えば図４（ｂ）のようになっている。すなわち、
図４（ｂ）の例では、多重量子井戸構造５０６は、Ｇａ
ＩｎＮＡｓを量子井戸層５０６ａとし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓを障壁層５０６ｂとして交互に積層されている。そ
して、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの界面には、層厚２ｎｍの
ＧａＡｓ中間層５０６ｃが設けられている。The laminated structure of the multiple quantum well structure 506 is, for example, as shown in FIG. That is,
In the example of FIG. 4B, the multiple quantum well structure 506 is Ga
InNAs is used as the quantum well layer 506a, Al 0.2 Ga 0.8
As is alternately laminated as the barrier layers 506b. Then, the GaInNAs quantum well layer 506a and Al 0.2 G
A GaAs intermediate layer 506c having a layer thickness of 2 nm is provided at the interface with the a 0.8 As barrier layer 506b.

【００９３】このように、Ｎを構成元素として含むＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌを構成元素として
含むＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの間に、構成
元素としてＮとＡｌを含まないＧａＡｓ中間層５０６ｃ
を設けることで、界面のＮ偏析を抑制し、高品質の量子
井戸構造を形成している。Thus, Ga containing N as a constituent element
Between the InNAs quantum well layer 506a and the Al 0.2 Ga 0.8 As barrier layer 506b containing Al as constituent elements, a GaAs intermediate layer 506c not containing N and Al as constituent elements.
By providing N, segregation of N at the interface is suppressed and a high quality quantum well structure is formed.

【００９４】ＡｌＯx絶縁層５０３の層厚、ｎ型ＧａＡ
ｓコンタクト層５０４の層厚、またｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6
Ａｓクラッド層５０５と多重量子井戸構造５０６とｐ型
Ａｌ 0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層５０７の合計層層は、そ
れぞれレーザ発振波長に対して位相整合条件を満たすよ
うに（すなわち、１／４光学波長厚の整数倍となるよう
に）、層厚が設定されている。AlOxThickness of insulating layer 503, n-type GaA
s contact layer 504 layer thickness, n-type Al0.4Ga0.6
As clad layer 505, multiple quantum well structure 506, and p-type
Al 0.4Ga0.6The total layer of the As clad layer 507 is
The phase matching condition is satisfied for each laser oscillation wavelength.
Sea urchin (that is, to be an integral multiple of 1/4 optical wavelength thickness)
In), the layer thickness is set.

【００９５】さらに、図４（ａ）の構成例では、ｐ型Ａ
ｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層５０７上には、ｐ型ＧａＡ
ｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの第２ＤＢＲ５０８が積層され
ている。Furthermore, in the configuration example of FIG.
l 0.4 Ga 0.6 As p-type GaA is formed on the cladding layer 507.
A second DBR 508 of s / Al 0.8 Ga 0.2 As is laminated.

【００９６】図４（ａ）において、このように順次に積
層された積層構造は、３段の階段状にドライエッチング
されて、柱状構造が形成されている。上から１段目は、
ｎ型ＧａＡｓコンタクト層５０４の表面が露出するよう
に形成されており、２段目はｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇ
ａ0.2Ａｓの第１ＤＢＲ５０２の最表面が露出するよう
に形成されており、３段目はｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇ
ａ0.2ＡｓのＤＢＲ２０１に達する深さまでエッチング
されている。In FIG. 4A, the laminated structure thus sequentially laminated is dry-etched in three steps to form a columnar structure. From the top,
It is formed so that the surface of the n-type GaAs contact layer 504 is exposed, and the second step is p-type GaAs / Al 0.8 G.
a 0.2 As is formed so that the outermost surface of the first DBR 502 is exposed, and the third stage is n-type GaAs / Al 0.8 G
It is etched to a depth reaching a DBR 201 of a 0.2 As.

【００９７】また、柱状構造周辺部のｐ型ＡｌＡｓ層５
０１は、エッチングにより露出した側面から選択的に酸
化されて、ＡｌＯx絶縁領域５０９を形成されている。
また、面発光半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器
Ｂとを電気的に絶縁しているＡｌＯx絶縁層５０３は、
結晶成長したＡｌＡｓ層をエッチング側面から全て酸化
することによって形成されている。この酸化工程は、Ａ
ｌＯx絶縁領域５０９を形成する選択酸化工程と同時に
実施することができる。Further, the p-type AlAs layer 5 around the columnar structure is formed.
01 is selectively oxidized from the side surface exposed by etching to form an AlO x insulating region 509.
In addition, the AlO x insulating layer 503 which electrically insulates the surface emitting semiconductor laser and the electroabsorption type semiconductor optical modulator B from each other,
It is formed by completely oxidizing the crystal-grown AlAs layer from the etching side surface. This oxidation process is
It can be carried out simultaneously with the selective oxidation step to form a lO x insulating region 509.

【００９８】また図４（ａ）では、柱状構造最表面であ
るｐ型第２ＤＢＲ５０８の表面に、変調用のｐ側電極５
１０が形成されている。そして、エッチングによりｎ型
ＧａＡｓコンタクト層５０４表面が露出した１段目のテ
ラス面には、変調用のｎ側電極５１１が形成されてい
る。また、エッチングによりｐ型第１ＤＢＲ５０２の表
面が露出した２段目のテラス面には、レーザ駆動用のｐ
側電極１１０が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１の裏面には、レーザ光を外部に取り出すための
開口部を除いて、レーザ駆動用のｎ側電極１１１が形成
されている。In FIG. 4A, the p-side electrode 5 for modulation is formed on the surface of the p-type second DBR 508 which is the outermost surface of the columnar structure.
10 are formed. An n-side electrode 511 for modulation is formed on the terrace surface of the first step where the surface of the n-type GaAs contact layer 504 is exposed by etching. In addition, on the terrace surface of the second step where the surface of the p-type first DBR 502 is exposed by etching, p for laser driving is formed.
The side electrode 110 is formed. On the back surface of the n-type GaAs substrate 101, an n-side electrode 111 for driving a laser is formed except for an opening for taking out laser light to the outside.

【００９９】図４の構成では、面発光半導体レーザにお
いて、ｐ側電極１１０とｎ側電極１１１に順方向バイア
スを印加することにより、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多
重量子井戸活性層２０３にキャリアが注入される。この
とき、選択酸化で形成したＡｌＯx絶縁領域５０９によ
って、電流は柱状構造よりも狭い領域に狭窄される。こ
れにより、電流を集中させて閾電流を低減させることが
できる。In the structure of FIG. 4, in the surface emitting semiconductor laser, by applying a forward bias to the p-side electrode 110 and the n-side electrode 111, carriers are injected into the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203. At this time, the current is confined to a region narrower than the columnar structure by the AlO x insulating region 509 formed by selective oxidation. Thereby, the current can be concentrated and the threshold current can be reduced.

【０１００】ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活
性層２０３に注入されたキャリアは発光再結合して、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ井戸層のバンドギャップに対応した１．３
μｍ帯の光が放射される。そして、ＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ多重量子井戸活性層２０３で発生した光は、ｎ型
ＤＢＲ２０１と、ｐ型第１ＤＢＲ５０２及びｐ型第２Ｄ
ＢＲ５０８とで構成された共振器内で共振してレーザ発
振する。The carriers injected into the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 are radiatively recombined to generate G
1.3 corresponding to the band gap of the aInNAs well layer
Light in the μm band is emitted. And GaInNAs / G
The light generated in the aAs multiple quantum well active layer 203 includes the n-type DBR 201, the p-type first DBR 502, and the p-type second D
Resonance occurs in the resonator configured with BR 508 to cause laser oscillation.

【０１０１】電界吸収型半導体光変調器Ｂにおいては、
ｐ側電極５１０とｎ側電極５１１にバイアスを印加しな
い場合には、多重量子井戸構造５０６はレーザ光に対し
て透明となっている。従って、面発光半導体レーザ部の
活性領域に対して、ｐ型第１ＤＢＲ５０２に加えてｐ型
第２ＤＢＲ５０８からの反射光が戻るため、レーザ発振
に必要な９９％以上の高い反射率が得られる。In the electroabsorption type semiconductor optical modulator B,
When no bias is applied to the p-side electrode 510 and the n-side electrode 511, the multiple quantum well structure 506 is transparent to laser light. Therefore, since the reflected light from the p-type second DBR 508 in addition to the p-type first DBR 502 returns to the active region of the surface-emitting semiconductor laser unit, a high reflectance of 99% or more required for laser oscillation can be obtained.

【０１０２】一方、ｐ側電極５１０とｎ側電極５１１に
逆方向バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク
効果により多重量子井戸構造５０６のエネルギーバンド
ギャップが縮小して、レーザ光を吸収する。そのため、
実効的にｐ側のＤＢＲの反射率が低下して、レーザ発振
が停止する。これにより、レーザ光の光強度を変調する
ことができる。On the other hand, when a reverse bias is applied to the p-side electrode 510 and the n-side electrode 511, the energy band gap of the multiple quantum well structure 506 is reduced by the quantum confined Stark effect, and the laser light is absorbed. for that reason,
Effectively, the reflectance of the DBR on the p-side is lowered, and the laser oscillation is stopped. Thereby, the light intensity of the laser light can be modulated.

【０１０３】図４の半導体発光装置において、ＧａＡｓ
基板１０１上に形成された１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡ
ｓ系面発光半導体レーザでは、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層と
ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓキャリアブロック層２０４との
伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくするこ
とができる。そのため、高温動作時においても電子オー
バーフローを抑制することができる。また、熱抵抗が低
く、より少ない層数で、９９％以上の高反射率が得られ
るＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系材料によって、ＤＢＲを形
成することができる。従って、１．３μｍ帯において、
温度特性が良好な面発光半導体レーザを形成することが
できる。In the semiconductor light emitting device of FIG. 4, GaAs
1.3 μm band GaInNA formed on the substrate 101
In the s-based surface emitting semiconductor laser, the conduction band discontinuity between the GaInNAs well layer and the p-type Al 0.4 Ga 0.6 As carrier block layer 204 can be increased to 200 meV or more. Therefore, electron overflow can be suppressed even during high temperature operation. Further, the DBR can be formed of a GaAs / AlGaAs-based material that has a low thermal resistance and a high reflectance of 99% or more with a smaller number of layers. Therefore, in the 1.3 μm band,
A surface emitting semiconductor laser having good temperature characteristics can be formed.

【０１０４】また、電界吸収型半導体光変調器Ｂの吸収
層である多重量子井戸構造５０６は、ＧａＩｎＮＡｓを
量子井戸層とし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを障壁層として構
成することにより、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層に対する
電子の閉じ込めを強くすることができる。従って、高温
動作時でも励起子の乖離を抑制し、量子閉じ込めシュタ
ルク効果によるバンドギャップ変化量が大きくできる。
よって、高温動作時でも光変調のＳ／Ｎの低下を防止す
ることができる。The multiple quantum well structure 506, which is the absorption layer of the electroabsorption type semiconductor optical modulator B, has GaInNAs as the quantum well layer and Al 0.2 Ga 0.8 As as the barrier layer. The electron confinement with respect to can be strengthened. Therefore, exciton dissociation can be suppressed even during high-temperature operation, and the band gap change amount due to the quantum confined Stark effect can be increased.
Therefore, it is possible to prevent the S / N of the light modulation from decreasing even at the time of high temperature operation.

【０１０５】そして、図４の半導体発光装置では、Ｇａ
Ａｓ基板１０１上に、ＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む面発
光半導体レーザと、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層を吸収層
とする電界吸収型半導体光変調器Ｂとをモノリシックに
集積することで、温度特性が良好で、かつ１０ＧＨｚ以
上の高速変調が可能な１．３μｍ帯半導体レーザ装置を
実現できる。In the semiconductor light emitting device of FIG. 4, Ga
A surface-emitting semiconductor laser including a GaInNAs active layer and an electroabsorption type semiconductor optical modulator B having a GaInNAs quantum well layer as an absorption layer are monolithically integrated on the As substrate 101 to have good temperature characteristics, and A 1.3 μm band semiconductor laser device capable of high-speed modulation of 10 GHz or more can be realized.

【０１０６】また、図４の半導体発光装置では、図２に
示した端面型の光変調器集積型半導体レーザ装置と比較
して、低閾電流化が可能な垂直共振器型面発光レーザを
用いているため、半導体レーザ装置の閾電流を低減でき
る。また、面発光半導体レーザは、モノリシックに２次
元アレイ化が可能であり、高密度の並列集積化に有利で
ある。Further, in the semiconductor light emitting device of FIG. 4, a vertical cavity surface emitting laser capable of lowering threshold current is used as compared with the end face type optical modulator integrated semiconductor laser device shown in FIG. Therefore, the threshold current of the semiconductor laser device can be reduced. Further, the surface emitting semiconductor laser can be monolithically formed into a two-dimensional array, which is advantageous for high-density parallel integration.

【０１０７】（第７の実施形態）本発明の第７の実施形
態による半導体発光装置は、第６の実施形態に記載した
半導体発光装置において、半導体光変調器が面発光半導
体レーザ素子の共振器内に位置している。この場合、半
導体光変調器は、光を基板と垂直方向に入出射する面型
の半導体光変調器として構成される。(Seventh Embodiment) A semiconductor light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention is the same as the semiconductor light emitting device described in the sixth embodiment, in which the semiconductor optical modulator is a resonator of a surface emitting semiconductor laser device. It is located inside. In this case, the semiconductor optical modulator is configured as a surface-type semiconductor optical modulator that enters and emits light in the direction perpendicular to the substrate.

【０１０８】半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子
の共振器内に位置する場合には、半導体光変調器にバイ
アスを印加しないときには、多重量子井戸構造は光に対
して透明となっている。従って、面発光半導体レーザ素
子の共振器内において光吸収損失がないため、低い閾電
流でレーザ発振する。一方、半導体光変調器に逆方向バ
イアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク効果によ
り多重量子井戸構造のエネルギーバンドギャップが縮小
して、光を吸収する。そのため、共振器の光吸収損失が
増大し、面発光半導体レーザ素子の閾電流が増加する。When the semiconductor optical modulator is located inside the resonator of the surface emitting semiconductor laser device, the multiple quantum well structure is transparent to light when no bias is applied to the semiconductor optical modulator. Therefore, since there is no light absorption loss in the cavity of the surface emitting semiconductor laser device, laser oscillation occurs with a low threshold current. On the other hand, when a reverse bias is applied to the semiconductor optical modulator, the energy band gap of the multiple quantum well structure is reduced by the quantum confined Stark effect, and light is absorbed. Therefore, the optical absorption loss of the resonator increases, and the threshold current of the surface emitting semiconductor laser device increases.

【０１０９】従って、注入電流を一定にした場合に、半
導体光変調器に逆方向バイアスを印加しない場合と印加
した場合とで、レーザ発振状態とレーザ発振停止状態と
をスイッチすることができる。これにより、半導体光変
調器の光吸収層が１μｍ以下と薄くして光吸収係数の変
化が小さい場合でも、レーザ光の光強度を大きく変える
ことができる。従って、光強度変調のＳ／Ｎ比を高くす
ることができる。Therefore, when the injection current is constant, the laser oscillation state and the laser oscillation stop state can be switched depending on whether the reverse bias is applied to the semiconductor optical modulator or not. Thereby, even if the light absorption layer of the semiconductor optical modulator is thinned to 1 μm or less and the change in the light absorption coefficient is small, the light intensity of the laser light can be largely changed. Therefore, the S / N ratio of the light intensity modulation can be increased.

【０１１０】また、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，Ｇａ
ＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構
成された活性層を含む半導体レーザ素子は、石英光ファ
イバの伝送に適した１．２〜１．６μｍの波長帯で形成
することができる。そして、特性温度が１５０〜２００
Ｋと非常に高く、温度特性が良好な半導体レーザである
ことが実証されている。さらに、第１または第２の実施
形態の半導体光変調器は、量子井戸層に対する電子の閉
じ込めを強くすることができ、高温動作が可能となる。In addition, GaNAs, GaInNAs, Ga
A semiconductor laser device including an active layer made of any material of NAsSb and GaInNAsSb can be formed in a wavelength band of 1.2 to 1.6 μm suitable for transmission of a quartz optical fiber. The characteristic temperature is 150 to 200.
It has been proved that the semiconductor laser has a very high K and a good temperature characteristic. Furthermore, the semiconductor optical modulator of the first or second embodiment can strengthen the confinement of electrons in the quantum well layer and can operate at high temperature.

【０１１１】従って、特性温度が高く、かつ半導体レー
ザ素子の直接変調周波数を上回る１０ＧＨｚ以上の高速
光変調が可能な長波長帯面発光半導体レーザ装置を実現
することができる。Therefore, it is possible to realize a long wavelength band surface emitting semiconductor laser device having a high characteristic temperature and capable of high-speed optical modulation of 10 GHz or more, which is higher than the direct modulation frequency of the semiconductor laser element.

【０１１２】＜実施例５＞図５は本発明に係る半導体発
光装置の他の構成例を示す図であり、図５の半導体発光
装置は、面型半導体発光装置（光変調器集積型面発光半
導体レーザ装置）として構成されており、面発光型半導
体レーザと電界吸収型半導体光変調器とが積層方向にモ
ノリシックに集積されたものとなっている。すなわち、
レーザ光強度を変調する電界吸収型半導体光変調器は、
面発光半導体レーザにおける共振器構造の途中に挿入さ
れている。<Embodiment 5> FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention. The semiconductor light emitting device shown in FIG. 5 is a surface type semiconductor light emitting device (optical modulator integrated surface emitting type). It is configured as a semiconductor laser device), and a surface emitting semiconductor laser and an electroabsorption semiconductor optical modulator are monolithically integrated in the stacking direction. That is,
The electroabsorption type semiconductor optical modulator that modulates the laser light intensity is
It is inserted in the middle of the cavity structure in the surface emitting semiconductor laser.

【０１１３】具体的に、図５において、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１上には、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの
ＤＢＲ２０１、ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層２０２、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３、第
１のＧａＡｓ上部スペーサ層１１０１、ｐ型ＡｌＡｓ層
５０１、第２のＧａＡｓ上部スペーサ層１１０２、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層１１０３、多重量子井戸構造５０
６、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの上部ＤＢＲ１
１０４が順次に積層されている。Specifically, in FIG. 5, on the n-type GaAs substrate 101, a DBR 201 of n-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2 As, an n-type GaAs lower spacer layer 202, G
aInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203, first GaAs upper spacer layer 1101, p-type AlAs layer 501, second GaAs upper spacer layer 1102, p-type GaAs contact layer 1103, multiple quantum well structure 50.
6, upper DBR1 of n-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2 As
104 are sequentially stacked.

【０１１４】多重量子井戸構造５０６の積層構成は、例
えば図４（ｂ）のようになっている。すなわち、図４
（ｂ）の例では、多重量子井戸構造５０６は、ＧａＩｎ
ＮＡｓを量子井戸層５０６ａとし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
を障壁層５０６ｂとして交互に積層されている。そし
て、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの界面には、層厚２ｎｍのＧ
ａＡｓ中間層５０６ｃが設けられている。The laminated structure of the multiple quantum well structure 506 is as shown in FIG. 4B, for example. That is, FIG.
In the example of (b), the multiple quantum well structure 506 is made of GaIn.
NA 0.2 is used as the quantum well layer 506a and Al 0.2 Ga 0.8 As is used.
Are alternately stacked as the barrier layers 506b. Then, the GaInNAs quantum well layer 506a and the Al 0.2 Ga
At the interface with the 0.8 As barrier layer 506b, G having a layer thickness of 2 nm is formed.
An aAs intermediate layer 506c is provided.

【０１１５】このように、Ｎを構成元素として含むＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌを構成元素として
含むＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの間に、構成
元素としてＮとＡｌを含まないＧａＡｓ中間層５０６ｃ
を設けることで、界面のＮ偏析を抑制し、高品質の量子
井戸構造を形成している。Thus, Ga containing N as a constituent element
Between the InNAs quantum well layer 506a and the Al 0.2 Ga 0.8 As barrier layer 506b containing Al as constituent elements, a GaAs intermediate layer 506c not containing N and Al as constituent elements.
By providing N, segregation of N at the interface is suppressed and a high quality quantum well structure is formed.

【０１１６】ｎ型ＤＢＲ２０１とｎ型上部ＤＢＲ１１０
４にはさまれた領域が、面発光半導体レーザ素子の共振
器構造を構成している。下部ＧａＡｓスペーサ層２０
２、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０
３、第１のＧａＡｓスペーサ層１１０１、ｐ型ＡｌＡｓ
層５０１、第２のＧａＡｓスペーサ層１１０２、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１１０３、多重量子井戸構造５０６
の合計層厚は、レーザ発振波長に対して１／２光学波長
厚の整数倍となるように設定されている。N-type DBR 201 and n-type upper DBR 110
The region sandwiched by 4 constitutes the resonator structure of the surface emitting semiconductor laser device. Lower GaAs spacer layer 20
2. GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 20
3, first GaAs spacer layer 1101, p-type AlAs
Layer 501, second GaAs spacer layer 1102, p-type G
aAs contact layer 1103, multiple quantum well structure 506
The total layer thickness is set to be an integral multiple of the 1/2 optical wavelength thickness with respect to the laser oscillation wavelength.

【０１１７】図５において、このように順次に積層され
た積層構造は、２段の階段状にドライエッチングされ
て、柱状構造が形成されている。上から１段目は、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層１１０３の表面が露出するように
形成されており、２段目はｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ
0.2ＡｓのＤＢＲ２０１に達する深さまでエッチングさ
れている。In FIG. 5, the laminated structure sequentially laminated in this manner is dry-etched in two steps to form a columnar structure. The first step from the top is formed so that the surface of the p-type GaAs contact layer 1103 is exposed, and the second step is n-type GaAs / Al 0.8 Ga.
Etched to a depth of 0.2 As DBR 201.

【０１１８】また、柱状構造周辺部のｐ型ＡｌＡｓ層５
０１は、エッチングにより露出した側面から選択的に酸
化されて、ＡｌＯx絶縁領域５０３が形成されている。
これにより、電流を１段目のメササイズよりも狭い領域
に狭窄して、閾電流を低減させている。Further, the p-type AlAs layer 5 around the columnar structure is formed.
01 is selectively oxidized from the side surface exposed by etching to form an AlO x insulating region 503.
As a result, the current is narrowed to a region narrower than the mesa size of the first stage, and the threshold current is reduced.

【０１１９】また図５では、柱状構造最表面であるｎ型
上部ＤＢＲ１１０４の表面に、光を取り出す領域を除い
て変調用のｎ側電極５１１が形成されている。そして、
エッチングによりｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０３表
面が露出した１段目のテラス面には、ｐ側共通電極１１
０が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の
裏面には、レーザ駆動用のｎ側電極１１１が形成されて
いる。Further, in FIG. 5, an n-side electrode 511 for modulation is formed on the surface of the n-type upper DBR 1104, which is the outermost surface of the columnar structure, except for the light extraction region. And
The p-side common electrode 11 is formed on the terrace surface of the first step where the surface of the p-type GaAs contact layer 1103 is exposed by etching.
0 is formed. An n-side electrode 111 for driving a laser is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 101.

【０１２０】図５の構成では、面発光半導体レーザにお
いて、ｐ側電極１１０とｎ側電極１１１に順方向バイア
スを印加することにより、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多
重量子井戸活性層２０３にキャリアが注入される。この
とき、選択酸化で形成したＡｌＯx絶縁領域５０３によ
って、電流は柱状構造よりも狭い領域に狭窄される。Ｇ
ａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３に注
入されたキャリアは発光再結合して、ＧａＩｎＮＡｓ井
戸層のバンドギャップに対応した１．３μｍ帯の光が放
射される。そして、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子
井戸活性層２０３で発生した光は、ｎ型ＤＢＲ２０１
と、ｎ型上部ＤＢＲ１１０４とで構成された共振器内で
共振してレーザ発振する。レーザ光は、ＧａＡｓ基板１
０１に対して垂直上方から取り出される。In the structure of FIG. 5, carriers are injected into the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 by applying a forward bias to the p-side electrode 110 and the n-side electrode 111 in the surface emitting semiconductor laser. At this time, the current is confined to a region narrower than the columnar structure by the AlO x insulating region 503 formed by selective oxidation. G
The carriers injected into the aInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 are radiatively recombined to emit light in the 1.3 μm band corresponding to the band gap of the GaInNAs well layer. Then, the light generated in the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 is emitted from the n-type DBR 201.
And the n-type upper DBR 1104 resonates in the resonator to cause laser oscillation. Laser light is GaAs substrate 1
It is taken out from above vertically with respect to 01.

【０１２１】電界吸収型半導体光変調器においては、ｐ
側電極１１０とｎ側電極５１１にバイアスを印加しない
場合には、多重量子井戸構造５０６は光に対して透明と
なっている。従って、面発光半導体レーザの共振器内に
おいて、光吸収損失がないためレーザ発振する。一方、
ｐ側電極１１０とｎ側電極５１１に逆方向バイアスを印
加すると、量子閉じ込めシュタルク効果により多重量子
井戸構造５０６のエネルギーバンドギャップが縮小し
て、光を吸収する。そのため、共振器内の光吸収損失が
増加して、レーザ発振が停止する。これにより、レーザ
光の光強度を変調したときに光強度変調のＳ／Ｎ比を高
くとることができる。In the electro-absorption type semiconductor optical modulator, p
When no bias is applied to the side electrode 110 and the n-side electrode 511, the multiple quantum well structure 506 is transparent to light. Therefore, since there is no light absorption loss in the cavity of the surface emitting semiconductor laser, laser oscillation occurs. on the other hand,
When a reverse bias is applied to the p-side electrode 110 and the n-side electrode 511, the energy band gap of the multiple quantum well structure 506 is reduced by the quantum confined Stark effect, and light is absorbed. Therefore, the optical absorption loss in the resonator increases and the laser oscillation stops. This makes it possible to increase the S / N ratio of the light intensity modulation when the light intensity of the laser light is modulated.

【０１２２】図５の半導体発光装置において、ＧａＡｓ
基板１０１上に形成された１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡ
ｓ系面発光半導体レーザでは、熱抵抗が低く、より少な
い層数で、９９％以上の高反射率が得られるＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ系材料によって、ＤＢＲを形成することが
できる。従って、１．３μｍ帯において、温度特性が良
好な面発光半導体レーザを形成することができる。ま
た、端面型の半導体レーザ素子を用いる場合と比較し
て、低閾電流化が可能である。In the semiconductor light emitting device of FIG. 5, GaAs
1.3 μm band GaInNA formed on the substrate 101
The s-based surface-emitting semiconductor laser has a low thermal resistance, and a high reflectivity of 99% or more can be obtained with a smaller number of layers.
The DBR can be formed of an AlGaAs material. Therefore, in the 1.3 μm band, a surface emitting semiconductor laser having good temperature characteristics can be formed. Further, it is possible to reduce the threshold current as compared with the case where an end face type semiconductor laser device is used.

【０１２３】また、電界吸収型半導体光変調器の吸収層
である多重量子井戸構造５０６は、ＧａＩｎＮＡｓを量
子井戸層とし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓを障壁層として構成
することにより、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層に対する電
子の閉じ込めを強くすることができる。従って、高温動
作時でも励起子の乖離を抑制し、量子閉じ込めシュタル
ク効果によるバンドギャップ変化量が大きくできる。よ
って、高温動作時でも光変調のＳ／Ｎの低下を防止する
ことができる。In addition, the multiple quantum well structure 506 which is the absorption layer of the electro-absorption type semiconductor optical modulator is formed by using GaInNAs as a quantum well layer and Al 0.2 Ga 0.8 As as a barrier layer, so that the GaInNAs quantum well layer is The electron confinement can be strengthened. Therefore, exciton dissociation can be suppressed even during high-temperature operation, and the band gap change amount due to the quantum confined Stark effect can be increased. Therefore, it is possible to prevent the S / N of the light modulation from decreasing even at the time of high temperature operation.

【０１２４】そして、図５の半導体発光装置では、Ｇａ
Ａｓ基板１０１上に、ＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む面発
光半導体レーザと、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層を吸収層
とする電界吸収型半導体光変調器とをモノリシックに集
積することで、温度特性が良好で、かつ１０ＧＨｚ以上
の高速変調が可能な１．３μｍ帯半導体レーザ装置を実
現できる。In the semiconductor light emitting device of FIG. 5, Ga
A surface emitting semiconductor laser including a GaInNAs active layer and an electroabsorption type semiconductor optical modulator having a GaInNAs quantum well layer as an absorption layer are monolithically integrated on the As substrate 101, thereby providing good temperature characteristics and 10 GHz. A 1.3 μm band semiconductor laser device capable of high-speed modulation as described above can be realized.

【０１２５】（第８の実施形態）また、本発明の第８の
実施形態による半導体発光装置は、第６の実施形態に記
載した半導体発光素子において、半導体光変調器が面発
光半導体レーザ素子の分布ブラッグ反射鏡内に位置して
いる。この場合、半導体光変調器は、光を基板と垂直方
向に入出射する面型の半導体光変調器として構成され
る。(Eighth Embodiment) Further, in a semiconductor light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention, in the semiconductor light emitting element described in the sixth embodiment, the semiconductor optical modulator is a surface emitting semiconductor laser element. Located within the distributed Bragg reflector. In this case, the semiconductor optical modulator is configured as a surface-type semiconductor optical modulator that enters and emits light in the direction perpendicular to the substrate.

【０１２６】半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子
の分布ブラッグ反射鏡内に位置する場合には、半導体光
変調器にバイアスを印加しないときに、多重量子井戸構
造は光に対して透明となっている。従って、面発光半導
体レーザ素子の活性領域に対して、半導体光変調器より
も外側の分布ブラッグ反射鏡からの反射光が戻るため、
レーザ発振に必要な９９％以上の高い反射率が得られ
る。When the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device, the multiple quantum well structure becomes transparent to light when no bias is applied to the semiconductor optical modulator. ing. Therefore, since the reflected light from the distributed Bragg reflector outside the semiconductor optical modulator returns to the active region of the surface emitting semiconductor laser device,
A high reflectance of 99% or more required for laser oscillation can be obtained.

【０１２７】一方、半導体光変調器に逆方向バイアスを
印加すると、量子閉じ込めシュタルク効果により多重量
子井戸構造のエネルギーバンドギャップが縮小して、光
を吸収する。そのため、実効的に分布ブラッグ反射鏡の
反射率が低下して閾電流が増加し、レーザ発振が停止す
る。これにより、半導体光変調器の光吸収層が１μｍ以
下と薄い場合でも、レーザ光の光強度を大きく変えるこ
とができ、光強度変調のＳ／Ｎ比を高くすることができ
る。On the other hand, when a reverse bias is applied to the semiconductor optical modulator, the energy band gap of the multiple quantum well structure is reduced by the quantum confined Stark effect, and light is absorbed. Therefore, the reflectivity of the distributed Bragg reflector is effectively reduced, the threshold current is increased, and the laser oscillation is stopped. Thereby, even when the light absorption layer of the semiconductor optical modulator is as thin as 1 μm or less, the light intensity of the laser light can be largely changed, and the S / N ratio of the light intensity modulation can be increased.

【０１２８】分布ブラッグ反射鏡内で半導体光変調器を
設ける位置は、分布ブラッグ反射鏡の中で光強度分布の
強い位置が望ましい。すなわち、共振器に近い側で腹の
位置に設けることが望ましい。光強度分布の強い位置に
半導体光変調器を設けると、レーザ素子内で半導体光変
調器による光吸収の効果が大きくなるため、より小さい
吸収係数の変化でレーザ光強度を変調することができ
る。The position where the semiconductor optical modulator is provided in the distributed Bragg reflector is preferably a position where the light intensity distribution is strong in the distributed Bragg reflector. That is, it is desirable to provide the antinode on the side close to the resonator. When the semiconductor light modulator is provided at a position where the light intensity distribution is strong, the effect of light absorption by the semiconductor light modulator in the laser element is increased, so that the laser light intensity can be modulated with a smaller change in absorption coefficient.

【０１２９】また、半導体光変調器を共振器内に設けた
場合には、共振器内に面発光半導体レーザ素子の１電極
及び半導体光変調器の１電極を形成する必要がある。そ
のため、活性層から共振器にオーバーフローしたキャリ
アは、電極に流れ込んでしまう。一方、半導体光変調器
を分布ブラッグ反射鏡内に設けた場合には、活性層から
共振器にあふれたキャリアは、バンドギャップの大きい
分布ブラッグ反射鏡の低屈折率層でブロックされる。従
って、活性層へのキャリア閉じ込めを高くすることがで
きる。When the semiconductor optical modulator is provided in the resonator, it is necessary to form one electrode of the surface emitting semiconductor laser device and one electrode of the semiconductor optical modulator in the resonator. Therefore, the carriers overflowing from the active layer to the resonator will flow into the electrodes. On the other hand, when the semiconductor optical modulator is provided in the distributed Bragg reflector, carriers overflowing from the active layer to the resonator are blocked by the low refractive index layer of the distributed Bragg reflector having a large band gap. Therefore, the carrier confinement in the active layer can be increased.

【０１３０】（第９の実施形態）また、本発明の半導体
発光装置において、半導体光変調器を面発光半導体レー
ザ素子の基板側の分布ブラッグ反射鏡内に位置させるこ
ともできる。(Ninth Embodiment) Further, in the semiconductor light emitting device of the present invention, the semiconductor optical modulator may be positioned in the distributed Bragg reflector on the substrate side of the surface emitting semiconductor laser device.

【０１３１】面発光半導体レーザ素子の電流狭窄構造を
形成する方法として、ＡｌＡｓ層を側面から水蒸気で選
択的に酸化させて、ＡｌＯｘ絶縁領域を形成する方法が
一般的である。半導体光変調器を基板と反対側の分布ブ
ラッグ反射鏡（上部）内に設けた場合、半導体光変調器
の下部電極及び面発光半導体レーザ素子の上部電極は、
上部分布ブラッグ反射鏡の途中のテラス上に形成しなけ
ればならない。そのため、面発光半導体レーザ素子にお
いて活性層及びＡｌＡｓ層をエッチングして形成するメ
ササイズは、テラスの分だけ大きくなる。As a method of forming the current confinement structure of the surface emitting semiconductor laser device, a method of selectively oxidizing the AlAs layer from the side surface with water vapor to form an AlOx insulating region is generally used. When the semiconductor optical modulator is provided in the distributed Bragg reflector (upper side) opposite to the substrate, the lower electrode of the semiconductor optical modulator and the upper electrode of the surface emitting semiconductor laser device are
It must be formed on the terrace in the middle of the upper distributed Bragg reflector. Therefore, the mesa size formed by etching the active layer and the AlAs layer in the surface emitting semiconductor laser device is increased by the terrace.

【０１３２】一方、半導体光変調器を基板側の分布ブラ
ッグ反射鏡（下部）内に設けた場合、半導体光変調器の
上部電極及び面発光半導体レーザ素子の下部電極は、活
性層及びＡｌＡｓ層よりも下側のテラスに形成すること
ができる。従って、活性層及びＡｌＡｓ層をエッチング
して形成するメササイズをより小さくすることができ
る。On the other hand, when the semiconductor optical modulator is provided in the distributed Bragg reflector (lower part) on the substrate side, the upper electrode of the semiconductor optical modulator and the lower electrode of the surface emitting semiconductor laser device are composed of an active layer and an AlAs layer. Can also be formed on the lower terrace. Therefore, the mesa size formed by etching the active layer and the AlAs layer can be further reduced.

【０１３３】すなわち、同じ電流狭窄面積を形成するた
めに、半導体光変調器を基板と反対側の分布ブラッグ反
射鏡（上部）内に設けた場合には、選択酸化する距離を
長くしなければならない。選択酸化する距離が長くなる
と、わずかな酸化レートの違いで、電流狭窄面積にばら
つきが生じてしまい、面発光半導体レーザ素子の閾電流
のばらつきを引き起こしてしまう。That is, when the semiconductor optical modulator is provided in the distributed Bragg reflector (upper part) on the side opposite to the substrate in order to form the same current constriction area, the distance for selective oxidation must be increased. . When the distance for selective oxidation becomes long, the current confinement area varies due to a slight difference in oxidation rate, which causes variation in the threshold current of the surface emitting semiconductor laser device.

【０１３４】一方、半導体光変調器を基板側の分布ブラ
ッグ反射鏡（下部）内に設けることにより、側面からＡ
ｌＡｓ層を酸化する距離をより小さくできるため、選択
酸化の制御が容易となり、電流狭窄面積のばらつきを抑
制することができる。On the other hand, by providing the semiconductor optical modulator in the distributed Bragg reflector (lower part) on the substrate side, A
Since the distance for oxidizing the lAs layer can be made smaller, the selective oxidation can be easily controlled, and the variation in the current confinement area can be suppressed.

【０１３５】上記の効果は基板の導電型がｎ型である場
合でも、ｐ型である場合でも同様に有している。また、
電極が３端子である場合も、４端子である場合でも同様
の効果を有している。ただし、選択酸化するＡｌＡｓ層
は、少なくとも活性層からみてｐ型の側に設ける必要が
ある。重要な点は、半導体光変調器を基板側の分布ブラ
ッグ反射鏡内に設けることにより、半導体光変調器の１
電極及び面発光半導体レーザ素子の１電極を形成するた
めのテラスが、活性層及びＡｌＡｓ層よりも下側に設け
ることが可能となる点である。The above-mentioned effects are similarly obtained regardless of whether the conductivity type of the substrate is n-type or p-type. Also,
The same effect can be obtained regardless of whether the electrode has three terminals or four terminals. However, the AlAs layer for selective oxidation needs to be provided at least on the p-type side when viewed from the active layer. The important point is that by installing the semiconductor optical modulator in the distributed Bragg reflector on the substrate side,
The point is that a terrace for forming the electrode and one electrode of the surface-emitting semiconductor laser device can be provided below the active layer and the AlAs layer.

【０１３６】＜実施例６＞図６は本発明に係る半導体発
光装置の他の構成例を示す図であり、図６の半導体発光
装置は、面型半導体発光装置（光変調器集積型面発光半
導体レーザ装置）として構成されており、面発光型半導
体レーザと電界吸収型半導体光変調器とが積層方向にモ
ノリシックに集積されたものとなっている。すなわち、
レーザ光強度を変調する電界吸収型半導体光変調器は、
面発光半導体レーザにおける基板側のＤＢＲ（分布ブラ
ッグ反射器）の途中に挿入されている。<Embodiment 6> FIG. 6 is a diagram showing another structural example of the semiconductor light emitting device according to the present invention. The semiconductor light emitting device of FIG. 6 is a surface type semiconductor light emitting device (optical modulator integrated surface emitting type). It is configured as a semiconductor laser device), and a surface emitting semiconductor laser and an electroabsorption semiconductor optical modulator are monolithically integrated in the stacking direction. That is,
The electroabsorption type semiconductor optical modulator that modulates the laser light intensity is
It is inserted in the middle of a DBR (distributed Bragg reflector) on the substrate side in a surface emitting semiconductor laser.

【０１３７】具体的に、図６において、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１上には、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの
下部ＤＢＲ１２０１、多重量子井戸構造５０６、ｐ型Ｇ
ａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの下部ＤＢＲ１２０２、ｐ
型ＡｌＡｓ層５０１、ＧａＡｓ下部スペーサ層２０２、
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３、
ＧａＡｓ上部スペーサ層２０５、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ
0.8Ｇａ0.2Ａｓの上部ＤＢＲ１２０３が順次に積層され
ている。Specifically, referring to FIG. 6, on the n-type GaAs substrate 101, a lower DBR 1201 of n-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2 As, a multiple quantum well structure 506, and a p-type G.
aAs / Al 0.8 Ga 0.2 As lower DBR 1202, p
Type AlAs layer 501, GaAs lower spacer layer 202,
GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203,
GaAs upper spacer layer 205, n-type GaAs / Al
The upper DBR 1203 of 0.8 Ga 0.2 As is sequentially stacked.

【０１３８】また、多重量子井戸構造５０６の積層構成
は、例えば図４（ｂ）のようになっている。すなわち、
図４（ｂ）の例では、多重量子井戸構造５０６は、Ｇａ
ＩｎＮＡｓを量子井戸層５０６ａとし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓを障壁層５０６ｂとして交互に積層されている。そ
して、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの界面には、層厚２ｎｍの
ＧａＡｓ中間層５０６ｃが設けられている。The laminated structure of the multiple quantum well structure 506 is, for example, as shown in FIG. That is,
In the example of FIG. 4B, the multiple quantum well structure 506 is Ga
InNAs is used as the quantum well layer 506a, Al 0.2 Ga 0.8
As is alternately laminated as the barrier layers 506b. Then, the GaInNAs quantum well layer 506a and Al 0.2 G
A GaAs intermediate layer 506c having a layer thickness of 2 nm is provided at the interface with the a 0.8 As barrier layer 506b.

【０１３９】このように、Ｎを構成元素として含むＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌを構成元素として
含むＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの間に、構成
元素としてＮとＡｌを含まないＧａＡｓ中間層５０６ｃ
を設けることで、界面のＮ偏析を抑制し、高品質の量子
井戸構造を形成している。As described above, Ga containing N as a constituent element
Between the InNAs quantum well layer 506a and the Al 0.2 Ga 0.8 As barrier layer 506b containing Al as constituent elements, a GaAs intermediate layer 506c not containing N and Al as constituent elements.
By providing N, segregation of N at the interface is suppressed and a high quality quantum well structure is formed.

【０１４０】多重量子井戸構造５０６の層層は、レーザ
発振波長に対して位相整合条件を満たすように（すなわ
ち、１／４光学波長厚の整数倍となるように）、層厚が
設定されている。The layer thickness of the multi-quantum well structure 506 is set so that the phase matching condition is satisfied with respect to the laser oscillation wavelength (that is, it is an integral multiple of the quarter optical wavelength thickness). There is.

【０１４１】図６において、このように順次に積層され
た積層構造は、ｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ 0.8Ｇａ0.2Ａｓの下
部ＤＢＲ１２０２の最表面が露出するようにドライエッ
チングされて、柱状構造が形成されている。In FIG. 6, the layers are sequentially laminated in this manner.
The laminated structure is p-type GaAs / Al 0.8Ga0.2Under As
Dry etch so that the outermost surface of the DBR1202 part is exposed.
To form a columnar structure.

【０１４２】また、柱状構造周辺部のｐ型ＡｌＡｓ層５
０１は、エッチングにより露出した側面から選択的に酸
化されて、ＡｌＯx絶縁領域５０３が形成されている。Further, the p-type AlAs layer 5 around the columnar structure is formed.
01 is selectively oxidized from the side surface exposed by etching to form an AlO x insulating region 503.

【０１４３】また図６では、柱状構造最表面であるｎ型
上部ＤＢＲ１２０３の表面に、光を取り出す領域を除い
てレーザ駆動用のｎ側電極１２０４が形成されている。
そして、エッチングによりｐ型下部ＤＢＲ１２０２表面
が露出したテラス面には、ｐ側共通電極５１０が形成さ
れている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には、
変調用のｎ側電極１１１が形成されている。Further, in FIG. 6, an n-side electrode 1204 for driving a laser is formed on the surface of the n-type upper DBR 1203, which is the outermost surface of the columnar structure, except for the light extraction region.
A p-side common electrode 510 is formed on the terrace surface where the surface of the p-type lower DBR 1202 is exposed by etching. On the back surface of the n-type GaAs substrate 101,
An n-side electrode 111 for modulation is formed.

【０１４４】図６の構成では、面発光半導体レーザにお
いて、ｐ側電極５１０とｎ側電極１２０４に順方向バイ
アスを印加することにより、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ
多重量子井戸活性層２０３にキャリアが注入される。こ
のとき、選択酸化で形成したＡｌＯx絶縁領域５０９に
よって、電流は柱状構造よりも狭い領域に狭窄される。
これにより、電流を集中させて閾電流を低減させること
ができる。In the structure of FIG. 6, in the surface emitting semiconductor laser, by applying a forward bias to the p-side electrode 510 and the n-side electrode 1204, GaInNAs / GaAs
Carriers are injected into the multiple quantum well active layer 203. At this time, the current is confined to a region narrower than the columnar structure by the AlO x insulating region 509 formed by selective oxidation.
Thereby, the current can be concentrated and the threshold current can be reduced.

【０１４５】ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活
性層２０３に注入されたキャリアは発光再結合して、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ井戸層のバンドギャップに対応した１．３
μｍ帯の光が放射される。そして、ＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ多重量子井戸活性層２０３で発生した光は、ｎ型
上部ＤＢＲ１２０３と、ｐ型下部ＤＢＲ１２０２及びｎ
型下部ＤＢＲ１２０１とで構成された共振器内で共振し
てレーザ発振する。レーザ光は、ＧａＡｓ基板１０１に
対して垂直上方から取り出される。The carriers injected into the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 are radiatively recombined to generate G
1.3 corresponding to the band gap of the aInNAs well layer
Light in the μm band is emitted. And GaInNAs / G
The light generated in the aAs multiple quantum well active layer 203 is emitted from the n-type upper DBR 1203, the p-type lower DBR 1202, and the n-type upper DBR 1202.
Laser is oscillated by resonating in a resonator constituted by the lower mold DBR 1201. The laser light is extracted from above vertically to the GaAs substrate 101.

【０１４６】電界吸収型半導体光変調器においては、ｐ
側電極５１０とｎ側電極１１１にバイアスを印加しない
場合には、多重量子井戸構造５０６は光に対して透明と
なっている。従って、面発光半導体レーザ部の活性領域
に対して、ｐ型下部ＤＢＲ１２０２に加えてｎ型下部Ｄ
ＢＲ１２０１からの反射光が戻るため、レーザ発振に必
要な９９％以上の高い反射率が得られる。In the electro-absorption type semiconductor optical modulator, p
When no bias is applied to the side electrode 510 and the n-side electrode 111, the multiple quantum well structure 506 is transparent to light. Therefore, in addition to the p-type lower DBR 1202, the n-type lower D
Since the reflected light from the BR 1201 returns, a high reflectance of 99% or more required for laser oscillation can be obtained.

【０１４７】一方、ｐ側電極５１０とｎ側電極１１１に
逆方向バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク
効果により多重量子井戸構造５０６のエネルギーバンド
ギャップが縮小して、光を吸収する。そのため、実効的
に基板側（下部）のＤＢＲの反射率が低下して、レーザ
発振が停止する。これにより、レーザ光の光強度を変調
することができる。On the other hand, when a reverse bias is applied to the p-side electrode 510 and the n-side electrode 111, the energy band gap of the multiple quantum well structure 506 is reduced by the quantum confined Stark effect, and light is absorbed. Therefore, the reflectance of the DBR on the substrate side (lower part) is effectively reduced, and the laser oscillation is stopped. Thereby, the light intensity of the laser light can be modulated.

【０１４８】図６に示した半導体発光装置においては、
半導体光変調器を基板側の分布ブラッグ反射鏡（下部）
内に設けており、半導体光変調器の上部電極及び面発光
半導体レーザ素子の下部電極であるｐ側電極５１０は、
活性層２０３及びＡｌＡｓ層５０１よりも下側のテラス
に形成することができる。従って、活性層２０３及びＡ
ｌＡｓ層５０１をエッチングして形成するメササイズを
より小さくすることができる。In the semiconductor light emitting device shown in FIG. 6,
A semiconductor Bragg modulator is a distributed Bragg reflector on the substrate side (bottom)
The p-side electrode 510, which is provided inside and is the upper electrode of the semiconductor optical modulator and the lower electrode of the surface-emitting semiconductor laser device, is
It can be formed on the terrace below the active layer 203 and the AlAs layer 501. Therefore, the active layers 203 and A
The mesa size formed by etching the 1As layer 501 can be further reduced.

【０１４９】すなわち、同じ電流狭窄面積を形成するた
めに、半導体光変調器を基板と反対側の分布ブラッグ反
射鏡（上部）内に設けた場合には、選択酸化する距離を
長くしなければならない。選択酸化する距離が長くなる
と、わずかな酸化レートの違いで、電流狭窄面積にばら
つきが生じてしまい、面発光半導体レーザ素子の閾電流
のばらつきを引き起こしてしまう。That is, when the semiconductor optical modulator is provided in the distributed Bragg reflector (upper part) on the side opposite to the substrate in order to form the same current constriction area, the distance for selective oxidation must be lengthened. . When the distance for selective oxidation becomes long, the current confinement area varies due to a slight difference in oxidation rate, which causes variation in the threshold current of the surface emitting semiconductor laser device.

【０１５０】一方、半導体光変調器を基板側の分布ブラ
ッグ反射鏡（下部）内に設けることにより、側面からＡ
ｌＡｓ層５０１を酸化する距離をより小さくできるた
め、選択酸化の制御が容易となり、電流狭窄面積のばら
つきを抑制することができる。On the other hand, by providing the semiconductor optical modulator in the distributed Bragg reflector (lower part) on the substrate side, A
Since the distance for oxidizing the lAs layer 501 can be made smaller, the selective oxidation can be easily controlled, and the variation in the current confinement area can be suppressed.

【０１５１】（第１０の実施形態）本発明の第１０の実
施形態による半導体発光装置は、単結晶半導体基板上
に、面発光半導体レーザ素子と、多重量子井戸構造を光
吸収層とする半導体光変調器とが積層方向にモノリシッ
クに集積されており、半導体光変調器は、面発光半導体
レーザ素子の共振器内、または、面発光半導体レーザ素
子の半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置していることを
特徴としている。(Tenth Embodiment) A semiconductor light emitting device according to a tenth embodiment of the present invention is a semiconductor light emitting device having a surface emitting semiconductor laser element and a multiple quantum well structure as a light absorption layer on a single crystal semiconductor substrate. The modulator and the modulator are monolithically integrated in the stacking direction, and the semiconductor optical modulator is located in the resonator of the surface emitting semiconductor laser device or in the semiconductor distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device. Is characterized by.

【０１５２】面型の半導体光変調器と面発光半導体レー
ザ素子とを、積層方向にシリアルに積層する場合には、
面発光半導体レーザ素子で発振した光を半導体光変調器
の光吸収層で吸収させて減衰させるのに、数１０μｍ以
上の厚さが必要となり、作製が困難である。光吸収層の
層厚が薄い場合、レーザ光が半導体光変調器を透過する
場合と吸収される場合との光強度の違いが小さくなり、
光強度変調のＳ／Ｎ比が低下してしまう。When the surface type semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser device are serially stacked in the stacking direction,
A thickness of several tens of μm or more is required for absorbing the light oscillated by the surface emitting semiconductor laser device by the light absorption layer of the semiconductor optical modulator and attenuating it, which is difficult to manufacture. When the layer thickness of the light absorption layer is thin, the difference in light intensity between when the laser light is transmitted through the semiconductor optical modulator and when it is absorbed is small,
The S / N ratio of light intensity modulation is reduced.

【０１５３】一方、この第１０の実施形態においては、
半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の共振器内ま
たは半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置しており、半導
体光変調器にバイアスを印加しない場合には、多重量子
井戸構造は光に対して透明となっている。従って、面発
光半導体レーザ素子内において光吸収損失がないため、
低い閾電流でレーザ発振する。一方、半導体光変調器に
逆方向バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク
効果により多重量子井戸構造のエネルギーバンドギャッ
プが縮小して、光を吸収する。そのため、面発光半導体
レーザ素子内の光吸収損失が増大し、面発光半導体レー
ザ素子の閾電流が増加する。On the other hand, in the tenth embodiment,
If the semiconductor optical modulator is located in the cavity of the surface-emitting semiconductor laser device or in the semiconductor distributed Bragg reflector and no bias is applied to the semiconductor optical modulator, the multiple quantum well structure is transparent to light. Has become. Therefore, since there is no light absorption loss in the surface emitting semiconductor laser device,
Laser oscillation occurs with a low threshold current. On the other hand, when a reverse bias is applied to the semiconductor optical modulator, the energy band gap of the multiple quantum well structure is reduced by the quantum confined Stark effect, and light is absorbed. Therefore, the light absorption loss in the surface emitting semiconductor laser device increases, and the threshold current of the surface emitting semiconductor laser device increases.

【０１５４】従って、注入電流を一定にした場合に、半
導体光変調器に逆方向バイアスを印加しない場合と印加
した場合とで、レーザ発振状態とレーザ発振停止状態と
をスイッチすることができる。これにより、半導体光変
調器の光吸収層が１μｍ以下と薄くして光吸収係数の変
化が小さい場合でも、レーザ光の光強度を大きく変える
ことができる。従って、光強度変調のＳ／Ｎ比を高くす
ることができる。なお、半導体光変調器に逆方向バイア
スを印加した場合、必ずしもレーザ発振が停止しなくて
も、閾電流が増加することで、光出力は大きく低下す
る。よって、レーザ発振させた状態で光強度を変調させ
ることも可能である。Therefore, when the injection current is constant, the laser oscillation state and the laser oscillation stop state can be switched depending on whether the reverse bias is applied to the semiconductor optical modulator or not. Thereby, even if the light absorption layer of the semiconductor optical modulator is thinned to 1 μm or less and the change in the light absorption coefficient is small, the light intensity of the laser light can be largely changed. Therefore, the S / N ratio of the light intensity modulation can be increased. When a reverse bias is applied to the semiconductor optical modulator, the threshold current increases and the optical output greatly decreases even if the laser oscillation does not necessarily stop. Therefore, it is also possible to modulate the light intensity in the state of laser oscillation.

【０１５５】特開平５−１５２６７４号公報には、半導
体光変調器と面発光半導体レーザ素子をモノリシックに
集積した構造が報告されている。特開平５−１５２６７
４号公報では、面発光半導体レーザ素子でレーザ発振し
たレーザ光を半導体光変調器で外部変調しているもので
あり、レーザ発振した光を半導体光変調器で吸収させて
光強度を変化させている。従って、光吸収層の層厚が薄
い場合に、光強度変調のＳ／Ｎ比が低下してしまう課題
は十分に解決されていない。一方、この第１０の実施形
態では、半導体光変調器の光吸収層で半導体レーザの内
部損失を変化させており、わずかな吸収率の変化で光出
力を大きく変えることが可能となる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-152674 reports a structure in which a semiconductor optical modulator and a surface emitting semiconductor laser device are monolithically integrated. JP-A-5-15267
In the publication No. 4, the laser light oscillated by the surface emitting semiconductor laser device is externally modulated by the semiconductor optical modulator. The laser oscillated light is absorbed by the semiconductor optical modulator to change the light intensity. There is. Therefore, the problem that the S / N ratio of the light intensity modulation is lowered when the layer thickness of the light absorption layer is thin has not been sufficiently solved. On the other hand, in the tenth embodiment, the internal loss of the semiconductor laser is changed by the light absorption layer of the semiconductor optical modulator, and the light output can be largely changed by a slight change in the absorptance.

【０１５６】＜実施例７＞図１４は、本発明に係る他の
半導体発光装置の構成例を示す図である。図１４の半導
体発光装置は、ｐ型ＧａＡｓ基板１４０１上に、ｐ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓの下部ＤＢＲ１
４０２、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸光
吸収層１４０３、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇ
ａ0.1ＡｓのＤＢＲ１４０４、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ下部
スペーサ層１４０５、ＧａＡｓ／Ａｌ 0.2Ｇａ0.8Ａｓ多
重量子井戸活性層１４０６、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ上部ス
ペーサ層１４０７、ｐ型ＡｌＡｓ層５０１、ｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓの上部ＤＢＲ１４
０８が順次に積層されている。<Embodiment 7> FIG. 14 shows another embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the structural example of a semiconductor light-emitting device. 14 semi-conductor
The body light emitting device comprises a p-type GaAs substrate 1401 and a p-type A
l0.2Ga0.8As / Al0.9Ga0.1Lower DBR1 of As
402, GaAs / Al0.2Ga0.8As multiple quantum well light
Absorption layer 1403, n-type Al0.2Ga0.8As / Al0.9G
a0.1DBR1404, Al of As0.2Ga0.8As lower part
Spacer layer 1405, GaAs / Al 0.2Ga0.8As many
Quantum well active layer 1406, Al0.2Ga0.8As upper part
Pacer layer 1407, p-type AlAs layer 501, p-type Al
0.2Ga0.8As / Al0.9Ga0.1Upper DBR14 of As
08 are sequentially stacked.

【０１５７】そして、このように順次に積層された積層
構造は、ドライエッチングされて、柱状構造が形成され
ている。柱状構造は、ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ
0.9Ｇａ0.1ＡｓのＤＢＲ１４０４に達する深さまでエッ
チングされている。The laminated structure sequentially laminated in this manner is dry-etched to form a columnar structure. The columnar structure is n-type Al 0.2 Ga 0.8 As / Al
Etched to a depth of 0.9 Ga 0.1 As DBR 1404.

【０１５８】そして、柱状構造周辺部のｐ型ＡｌＡｓ層
５０１は、エッチングにより露出した側面から選択的に
酸化されて、ＡｌＯx絶縁領域５０９が形成されてい
る。これにより、電流をメササイズよりも狭い領域に狭
窄している。Then, the p-type AlAs layer 501 in the peripheral portion of the columnar structure is selectively oxidized from the side surface exposed by etching to form an AlO x insulating region 509. As a result, the current is narrowed to a region narrower than the mesa size.

【０１５９】また、図１４では、柱状構造最表面である
ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓの上部Ｄ
ＢＲ１４０８の表面に、光を取り出す領域を除いてｐ側
電極１４１３が形成されている。そして、エッチングに
より表面が露出したテラス面には、ｎ側共通電極１４１
２が形成されている。また、ｐ型ＧａＡｓ基板１４０１
の裏面には、ｐ側電極１４１１が形成されている。In FIG. 14, the upper surface D of p-type Al 0.2 Ga 0.8 As / Al 0.9 Ga 0.1 As, which is the outermost surface of the columnar structure, is shown.
A p-side electrode 1413 is formed on the surface of the BR 1408 except for the light extraction region. The n-side common electrode 141 is formed on the terrace surface whose surface is exposed by etching.
2 is formed. Also, a p-type GaAs substrate 1401
A p-side electrode 1411 is formed on the back surface of the.

【０１６０】図１４の構成では、ｐ側電極１４１３とｎ
側電極１４１２に順方向バイアスを印加することによ
り、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸活性層
１４０６にキャリアが注入される。このとき、選択酸化
で形成されたＡｌＯx絶縁領域５０９によって、電流は
柱状構造よりも狭い領域に狭窄される。ＧａＡｓ／Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸活性層１４０６に注入され
たキャリアは発光再結合して、０．８５μｍ帯の光が放
射される。そして、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重
量子井戸活性層１４０６で発生した光は、ｐ型下部ＤＢ
Ｒ１４０２及びｎ型ＤＢＲ１４０４と、ｐ型上部ＤＢＲ
１４０８とで構成された共振器内で共振してレーザ発振
する。図１４の半導体発光装置は、レーザ光を、ＧａＡ
ｓ基板１４０１に対して垂直上方から取り出せる面発光
半導体レーザ素子となっている。In the structure shown in FIG. 14, the p-side electrode 1413 and n
By applying a forward bias to the side electrode 1412,
, GaAs / Al0.2Ga0.8As multiple quantum well active layer
Carriers are injected into 1406. At this time, selective oxidation
AlO formed byxThe insulating region 509 allows the current to flow
The area is narrower than the columnar structure. GaAs / Al
0.2Ga0.8Injected into As multiple quantum well active layer 1406
The carriers recombine radiatively and emit 0.85 μm band light.
Is shot. And GaAs / Al0.2Ga0.8As multiple
The light generated in the quantum well active layer 1406 is the p-type lower DB.
R1402 and n-type DBR1404 and p-type upper DBR
Resonance occurs in the resonator composed of 1408 and laser oscillation
To do. The semiconductor light emitting device shown in FIG.
Surface emission that can be taken out from vertically above the substrate 1401
It is a semiconductor laser device.

【０１６１】また、図１４の構成において、ｐ側電極１
４１１とｎ側電極１４１２にバイアスを印加しない場合
には、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸光吸
収層１４０３は、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量
子井戸活性層１４０６で発生する光に対して透明となる
ようにバンドギャップが設計されている。従って、面発
光半導体レーザ素子内において、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ多重量子井戸光吸収層１４０３は光吸収損失
を生じることなく、低閾電流でレーザ発振する。In the structure of FIG. 14, the p-side electrode 1
When no bias is applied to the 411 and the n-side electrode 1412, the GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well light absorption layer 1403 is applied to the light generated in the GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well active layer 1406. The band gap is designed to be transparent. Therefore, in the surface emitting semiconductor laser device, GaAs / Al 0.2 G
The a 0.8 As multiple quantum well light absorption layer 1403 oscillates with a low threshold current without causing light absorption loss.

【０１６２】一方、ｐ側電極１４１１とｎ側電極１４１
２に逆方向バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタ
ルク効果によりＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子
井戸光吸収層１４０３のエネルギーバンドギャップが縮
小する。これにより、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多
重量子井戸活性層１４０６で発生した光を吸収するよう
になる。そのため、面発光半導体レーザ素子の内部光吸
収損失が増加し、これにより、レーザの閾電流が増加す
る。On the other hand, the p-side electrode 1411 and the n-side electrode 141
When a reverse bias is applied to 2, the energy band gap of the GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well light absorption layer 1403 is reduced due to the quantum confined Stark effect. As a result, the light generated in the GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well active layer 1406 is absorbed. Therefore, the internal light absorption loss of the surface emitting semiconductor laser device increases, which increases the laser threshold current.

【０１６３】従って、ｐ側電極１４１３とｎ側電極１４
１２からＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸活
性層１４０６に注入する電流値を、ｐ側電極１４１１と
ｎ側電極１４１２にバイアスを印加しない場合の閾電流
値と、ｐ側電極１４１１とｎ側電極１４１２に逆バイア
スを印加したときの閾電流値との間に設定しておくと、
ｐ側電極１４１１とｎ側電極１４１２にバイアスを印加
しない場合にはレーザ発振し、ｐ側電極１４１１とｎ側
電極１４１２に逆バイアスを印加した場合にはレーザ発
振が停止するようになる。これにより、出力光を大きく
変化させることが可能となる。Therefore, the p-side electrode 1413 and the n-side electrode 14
12 is applied to the GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well active layer 1406 as a threshold current value when a bias is not applied to the p-side electrode 1411 and the n-side electrode 1412, and the p-side electrode 1411 and the n-side. If it is set between the threshold current value when a reverse bias is applied to the electrode 1412,
When the bias is not applied to the p-side electrode 1411 and the n-side electrode 1412, laser oscillation is performed, and when the reverse bias is applied to the p-side electrode 1411 and the n-side electrode 1412, laser oscillation is stopped. This makes it possible to greatly change the output light.

【０１６４】この実施例７では、レーザ発振した光を光
吸収層で吸収させて光強度を変化させる方式に比べて、
光吸収層の吸収係数の変化が小さくても、出力光強度を
大きく変化させることができ、変調Ｓ／Ｎ比を高くする
ことができる。In the seventh embodiment, compared with the system in which the light emitted from the laser is absorbed by the light absorption layer to change the light intensity,
Even if the change in the absorption coefficient of the light absorption layer is small, the output light intensity can be largely changed, and the modulation S / N ratio can be increased.

【０１６５】そして、半導体レーザ素子を直接変調する
場合に比べて、ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子
井戸光吸収層１４０３に電界を加えて変調する方式は、
高い変調周波数で動作させることができる。よって、面
発光半導体レーザ素子の直接変調周波数の限界を超える
１０ＧＨｚ以上、例えば２０〜５０ＧＨｚで変調するこ
とができ、大容量の光伝送システムに用いることができ
る。Compared with the case of directly modulating the semiconductor laser device, the method of modulating by applying an electric field to the GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well light absorption layer 1403 is as follows:
It can be operated at high modulation frequencies. Therefore, it is possible to perform modulation at 10 GHz or more, for example, 20 to 50 GHz, which exceeds the limit of the direct modulation frequency of the surface emitting semiconductor laser element, and can be used for a large capacity optical transmission system.

【０１６６】この実施例７では、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓ系材料を用いた０．８５μｍ帯の面発光半導体レーザ
素子の例を示したが、この材料系に限定されるものでは
なく、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系やＧａＩｎＰ／Ａ
ｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ系、ＧａＩｎ
ＮＡｓＳｂ／ＡｌＧａＡｓ系等の面発光半導体レーザに
適用することができる。In Example 7, GaAs / AlGaA was used.
Although an example of a 0.85 μm band surface emitting semiconductor laser device using an s-based material has been shown, the material is not limited to this material, and InGaAs / AlGaAs-based or GaInP / A
lGaInP system, InGaN / AlGaN system, GaIn
It can be applied to surface emitting semiconductor lasers such as NAsSb / AlGaAs system.

【０１６７】（第１１の実施形態）また、本発明の第１
１の実施形態による半導体発光装置は、単結晶半導体基
板上に、面発光半導体レーザ素子と、光吸収層を含む半
導体光変調器とが積層方向にモノリシックに集積されて
おり、半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の光出
射面と反対側の半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置して
いることを特徴としている。(Eleventh Embodiment) Further, the first embodiment of the present invention
In the semiconductor light emitting device according to the first embodiment, a surface emitting semiconductor laser element and a semiconductor optical modulator including a light absorption layer are monolithically integrated in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate. It is characterized in that it is located in the semiconductor distributed Bragg reflector on the side opposite to the light emitting surface of the surface emitting semiconductor laser device.

【０１６８】面発光半導体レーザ素子では、閾電流を低
減するために、一般に分布ブラッグ反射鏡の反射率を９
９％以上と高くする。特に、光出射面と反対側の分布ブ
ラッグ反射鏡は、外部に光を取り出す必要がないため、
例えば９９．９％と非常に高い反射率で設計する。それ
に対して、光出射面側の分布ブラッグ反射鏡の反射率
は、光取り出し効率を上げるために、光出射面と反対側
の分布ブラッグ反射鏡の反射率よりも低く設定する。In the surface emitting semiconductor laser device, in general, the reflectance of the distributed Bragg reflector is set to 9 in order to reduce the threshold current.
Increase to 9% or higher. Especially, the distributed Bragg reflector on the side opposite to the light emitting surface does not need to take out light,
For example, it is designed with a very high reflectance of 99.9%. On the other hand, the reflectance of the distributed Bragg reflector on the light emitting surface side is set lower than the reflectance of the distributed Bragg reflector on the opposite side to the light emitting surface in order to improve the light extraction efficiency.

【０１６９】この第１１の実施形態においては、半導体
光変調器が、より高反射率を必要とする光出射面と反対
側の半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置している。従っ
て、半導体光変調器によって光吸収係数を変化させた場
合に、高反射率側の分布ブラッグ反射鏡の反射率を低下
させるため、閾電流をより大きく変化させることが可能
となる。In the eleventh embodiment, the semiconductor optical modulator is located in the semiconductor distributed Bragg reflector on the side opposite to the light emitting surface requiring higher reflectance. Therefore, when the light absorption coefficient is changed by the semiconductor optical modulator, the reflectance of the distributed Bragg reflector on the high reflectance side is lowered, and thus the threshold current can be changed more greatly.

【０１７０】（第１２の実施形態）また、本発明の第１
２の実施形態による半導体発光装置は、単結晶半導体基
板上に、面発光半導体レーザ素子と、光吸収層を含む半
導体光変調器とが積層方向にモノリシックに集積されて
おり、半導体光変調器は面発光半導体レーザ素子の半導
体分布ブラッグ反射鏡内に位置しており、半導体光変調
器の変調用電極の少なくとも一方は、半導体光変調器に
隣接した半導体分布ブラッグ反射鏡の１周期以下の位置
に設けられていることを特徴としている。(Twelfth Embodiment) The first embodiment of the present invention
In the semiconductor light emitting device according to the second embodiment, a surface emitting semiconductor laser element and a semiconductor optical modulator including a light absorption layer are monolithically integrated in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate. At least one of the modulation electrodes of the semiconductor optical modulator, which is located within the semiconductor distributed Bragg reflector of the surface-emitting semiconductor laser device, is located at a position of one cycle or less of the semiconductor distributed Bragg reflector adjacent to the semiconductor optical modulator. It is characterized by being provided.

【０１７１】半導体分布ブラッグ反射鏡は、バンドギャ
ップエネルギーが異なる高屈折率層と低屈折率層とを交
互に積層して形成されている。そのため、高屈折率層と
低屈折率層の界面にはヘテロスパイクが発生してキャリ
アの注入を妨げてしまい、抵抗が高くなってしまう。ま
た、ヘテロ界面に形成される空乏層は、分布ブラッグ反
射鏡の容量成分を増加させる。従って、半導体分布ブラ
ッグ反射鏡は、高い抵抗と容量により、高周波伝達特性
を劣化させてしまう。The semiconductor distributed Bragg reflector is formed by alternately stacking high refractive index layers and low refractive index layers having different band gap energies. Therefore, hetero spikes are generated at the interface between the high refractive index layer and the low refractive index layer, which hinders carrier injection and increases the resistance. Further, the depletion layer formed at the hetero interface increases the capacitance component of the distributed Bragg reflector. Therefore, the semiconductor distributed Bragg reflector deteriorates the high frequency transmission characteristics due to the high resistance and capacitance.

【０１７２】一方、この第１２の実施形態においては、
半導体光変調器の光吸収層の光吸収係数を変化させる変
調用電極が、半導体光変調器に隣接した半導体分布ブラ
ッグ反射鏡の１周期以下の位置に設けられている。従っ
て、変調用電極にバイアスを印加したときに、半導体分
布ブラッグ反射鏡を１周期以上通ることなく光吸収層に
電界がかかるため、抵抗と容量による遅延の影響を低減
して、より高周波で動作させることが可能となる。On the other hand, in the twelfth embodiment,
A modulation electrode for changing the light absorption coefficient of the light absorption layer of the semiconductor light modulator is provided at a position of one cycle or less of the semiconductor distributed Bragg reflector adjacent to the semiconductor light modulator. Therefore, when a bias is applied to the modulation electrode, an electric field is applied to the light absorption layer without passing through the semiconductor distributed Bragg reflector for one cycle or more, so that the influence of delay due to resistance and capacitance is reduced, and operation is performed at a higher frequency. It becomes possible.

【０１７３】＜実施例８＞図１５は、本発明に係る他の
半導体発光装置の構成例を示す図である。図１５の半導
体発光装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ｇａ
Ａｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2ＡｓのＤＢＲ２０１、ｎ型ＧａＡ
ｓ下部スペーサ層２０２、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多
重量子井戸活性層２０３、ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層
２０５、ｐ型ＡｌＡｓ層５０１、ｐ型ＧａＡｓ層１５０
１が順次に積層されている。<Embodiment 8> FIG. 15 is a diagram showing a structural example of another semiconductor light emitting device according to the present invention. The semiconductor light emitting device of FIG. 15 has an n-type Ga on a n-type GaAs substrate 101.
DBR201 of As / Al 0.8 Ga 0.2 As, n-type GaA
s lower spacer layer 202, GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203, p-type GaAs upper spacer layer 205, p-type AlAs layer 501, p-type GaAs layer 150
1 are sequentially stacked.

【０１７４】そして、ｐ型ＧａＡｓ層１５０１上には、
ＡｌＯx絶縁層５０３が形成されており、さらに、Ａｌ
Ｏx絶縁層５０３上には、電界吸収型半導体光変調器を
構成するｎ型ＧａＡｓ層１５０２、多重量子井戸構造５
０６、ｐ型ＧａＡｓ層１５０３が積層されている。And, on the p-type GaAs layer 1501,
An AlO x insulating layer 503 is formed, and further, Al
On the O x insulating layer 503, the n-type GaAs layer 1502 forming the electro-absorption type semiconductor optical modulator, the multiple quantum well structure 5
06, a p-type GaAs layer 1503 is laminated.

【０１７５】ここで、ＡｌＯx絶縁層５０３は、面発光
半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器とを電気的に
絶縁する働きをしている。Here, the AlO x insulating layer 503 functions to electrically insulate the surface emitting semiconductor laser and the electroabsorption type semiconductor optical modulator.

【０１７６】また、多重量子井戸構造５０６の積層構成
は、例えば図４（ｂ）のようになっている。すなわち、
図４（ｂ）の例では、多重量子井戸構造５０６は、Ｇａ
ＩｎＮＡｓを量子井戸層５０６ａとし、Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓを障壁層５０６ｂとして交互に積層されている。そ
して、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層５０６ａとＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ障壁層５０６ｂとの界面には、層厚２ｎｍの
ＧａＡｓ中間層５０６ｃが設けられている。The multi-quantum well structure 506 has a laminated structure as shown in FIG. 4B, for example. That is,
In the example of FIG. 4B, the multiple quantum well structure 506 is Ga
InNAs is used as the quantum well layer 506a, Al 0.2 Ga 0.8
As is alternately laminated as the barrier layers 506b. Then, the GaInNAs quantum well layer 506a and Al 0.2 G
A GaAs intermediate layer 506c having a layer thickness of 2 nm is provided at the interface with the a 0.8 As barrier layer 506b.

【０１７７】図１５において、さらに、ｐ型ＧａＡｓ層
１５０３上には、ｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの
ＤＢＲ５０８が積層されている。In FIG. 15, a DBR 508 of p-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2 As is further laminated on the p-type GaAs layer 1503.

【０１７８】図１５において、このように順次に積層さ
れた積層構造は、４段の階段状にドライエッチングされ
て、柱状構造が形成されている。上から１段目は、ｐ型
ＧａＡｓ層１５０３の表面が露出するように形成されて
おり、２段目はｎ型ＧａＡｓ層１５０２の表面が露出す
るように形成されており、３段目はｐ型ＧａＡｓ層１５
０１の表面が露出するように形成されており、４段目は
ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0. 8Ｇａ0.2ＡｓのＤＢＲ２０１に達
する深さまでエッチングされている。In FIG. 15, the layers are sequentially laminated in this manner.
The laminated structure is dry-etched into four steps.
Thus, a columnar structure is formed. The first stage from the top is p-type
Formed so that the surface of the GaAs layer 1503 is exposed
And the surface of the n-type GaAs layer 1502 is exposed in the second step.
The p-type GaAs layer 15 is formed on the third stage.
It is formed so that the surface of 01 is exposed.
n-type GaAs / Al0. 8Ga0.2Reach As DBR 201
It has been etched to the depth to be used.

【０１７９】また、柱状構造周辺部のｐ型ＡｌＡｓ層５
０１は、エッチングにより露出した側面から選択的に酸
化されて、ＡｌＯx絶縁領域５０９が形成されている。
また、面発光半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器
とを電気的に絶縁しているＡｌＯx絶縁層５０３は、結
晶成長したＡｌＡｓ層をエッチング側面から全て酸化す
ることによって形成されている。この酸化工程は、Ａｌ
Ｏx絶縁領域５０９を形成する選択酸化工程と同時に実
施することができる。Further, the p-type AlAs layer 5 around the columnar structure is formed.
01 is selectively oxidized from the side surface exposed by etching to form an AlO x insulating region 509.
Further, the AlO x insulating layer 503 which electrically insulates the surface emitting semiconductor laser and the electro-absorption type semiconductor optical modulator is formed by oxidizing all the crystal-grown AlAs layer from the etching side surface. This oxidation process is
This can be performed simultaneously with the selective oxidation step for forming the O x insulating region 509.

【０１８０】また図１５において、エッチングによりｐ
型ＧａＡｓ層１５０３表面が露出した１段目のテラス面
には、変調用のｐ側電極５１０が形成されており、エッ
チングによりｎ型ＧａＡｓ層１５０２表面が露出した２
段目のテラス面には、変調用のｎ側電極５１１が形成さ
れている。また、エッチングによりｐ型ＧａＡｓ層１５
０１の表面が露出した３段目のテラス面には、レーザ駆
動用のｐ側電極１１０が形成されている。また、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１０１の裏面には、レーザ駆動用のｎ側電極
１１１が形成されている。Further, in FIG. 15, by etching, p
A p-side electrode 510 for modulation is formed on the terrace surface of the first step where the surface of the n-type GaAs layer 1503 is exposed, and the surface of the n-type GaAs layer 1502 is exposed by etching.
An n-side electrode 511 for modulation is formed on the terrace surface of the step. Moreover, the p-type GaAs layer 15 is formed by etching.
The p-side electrode 110 for driving the laser is formed on the terrace surface of the third step where the surface of 01 is exposed. In addition, n-type G
An n-side electrode 111 for driving a laser is formed on the back surface of the aAs substrate 101.

【０１８１】図１５の構成では、ｐ側電極１１０とｎ側
電極１１１に順方向バイアスを印加することにより、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３にキ
ャリアが注入される。このとき、選択酸化で形成された
ＡｌＯx絶縁領域５０９によって、電流は柱状構造より
も狭い領域に狭窄される。ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多
重量子井戸活性層２０３に注入されたキャリアは、発光
再結合して、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層のバンドギャップに
対応した１．３μｍ帯の光が放射される。そして、Ｇａ
ＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３で発生
した光は、ｎ型ＤＢＲ２０１とｐ型ＤＢＲ５０８とで構
成された共振器内で共振してレーザ発振する。In the structure of FIG. 15, by applying a forward bias to the p-side electrode 110 and the n-side electrode 111, G
Carriers are injected into the aInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203. At this time, the current is confined to a region narrower than the columnar structure by the AlO x insulating region 509 formed by selective oxidation. The carriers injected into the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 are radiatively recombined to emit light in the 1.3 μm band corresponding to the band gap of the GaInNAs well layer. And Ga
The light generated in the InNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 resonates in the resonator constituted by the n-type DBR 201 and the p-type DBR 508 to generate laser oscillation.

【０１８２】電界吸収型半導体光変調器においては、ｐ
側電極５１０とｎ側電極５１１にバイアスを印加しない
場合には、多重量子井戸構造５０６はＧａＩｎＮＡｓ／
ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３で発生した光に対し
て透明となっている。従って、光吸収損失がなく低閾電
流でレーザ発振する。In the electroabsorption type semiconductor optical modulator, p
When no bias is applied to the side electrode 510 and the n-side electrode 511, the multi-quantum well structure 506 has GaInNAs /
It is transparent to the light generated in the GaAs multiple quantum well active layer 203. Therefore, there is no light absorption loss and laser oscillation occurs at a low threshold current.

【０１８３】一方、ｐ側電極５１０とｎ側電極５１１に
逆方向バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク
効果により多重量子井戸構造５０６のエネルギーバンド
ギャップが縮小して、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量
子井戸活性層２０３で発生した光を吸収する。そのた
め、実効的にｐ側のＤＢＲの反射率が低下して、閾電流
が増加する。これにより、出力されるレーザ光の光強度
を変調することができる。On the other hand, when a reverse bias is applied to the p-side electrode 510 and the n-side electrode 511, the energy band gap of the multiple quantum well structure 506 is reduced by the quantum confined Stark effect, and the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 is formed. It absorbs the light generated by. Therefore, the reflectivity of the p-side DBR is effectively reduced, and the threshold current is increased. This makes it possible to modulate the light intensity of the output laser light.

【０１８４】さらに、図１５の半導体発光装置において
は、半導体光変調器の多重量子井戸構造５０６の光吸収
係数を変化させる変調用電極５１０，５１１が、半導体
光変調器に隣接したＧａＡｓ層１５０２，１５０３に設
けられている。従って、変調用電極にバイアスを印加し
たときに、半導体分布ブラッグ反射鏡を通ることなく多
重量子井戸構造５０６に電界がかかるため、半導体分布
ブラッグ反射鏡の抵抗と容量による遅延の影響がなくな
り、より高周波で半導体光変調器を動作させることでき
る。Further, in the semiconductor light emitting device of FIG. 15, the modulation electrodes 510 and 511 for changing the optical absorption coefficient of the multiple quantum well structure 506 of the semiconductor optical modulator have the GaAs layer 1502 adjacent to the semiconductor optical modulator. 1503. Therefore, when a bias is applied to the modulation electrode, an electric field is applied to the multiple quantum well structure 506 without passing through the semiconductor distributed Bragg reflector, so that the influence of delay due to the resistance and capacitance of the semiconductor distributed Bragg reflector is eliminated, and It is possible to operate the semiconductor optical modulator at high frequency.

【０１８５】（第１３の実施形態）上述した第６〜第１
２のいずれかの半導体発光装置において、半導体光変調
器と面発光半導体レーザ素子との電気的絶縁層として、
ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓを選択酸化した層を用いる
こともできる。(Thirteenth Embodiment) The above-mentioned sixth to first embodiments
In the semiconductor light emitting device of any one of 2 above, as an electrically insulating layer between the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser element,
A layer obtained by selectively oxidizing AlAs or AlGaAs can also be used.

【０１８６】半導体光変調器と面発光半導体レーザ素子
との電気的絶縁には、ｐｎ逆バイアス接合が一般に用い
られている。しかし、ｐｎ逆バイアス接合は、結晶欠陥
等によりトンネルやブレークダウン等が生じて、大電流
が面発光半導体レーザ素子の活性層に流れて素子が破壊
されてしまう場合がある。A pn reverse bias junction is generally used for electrical insulation between the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser device. However, in the pn reverse bias junction, tunneling or breakdown may occur due to crystal defects or the like, and a large current may flow into the active layer of the surface-emitting semiconductor laser device to destroy the device.

【０１８７】一方、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓを選択
酸化した層は、良好な絶縁体であるＡｌＯxを形成でき
る。そのため、半導体光変調器と面発光半導体レーザ素
子との絶縁耐圧を、例えば２０Ｖ以上に向上させること
ができる。On the other hand, the layer obtained by selectively oxidizing AlAs or AlGaAs can form AlO x which is a good insulator. Therefore, the withstand voltage between the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser device can be improved to, for example, 20V or more.

【０１８８】また、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓを選択
酸化した層は、面発光半導体レーザ素子の電流狭窄構造
にも用いられる。これにより、面発光半導体レーザ素子
の電流狭窄用の選択酸化工程と、半導体光変調器と面発
光半導体レーザ素子との絶縁用の選択酸化工程とを、共
通の工程で実施することもできる。この際、面発光半導
体レーザ素子の電流狭窄用の選択酸化距離と、半導体光
変調器と面発光半導体レーザ素子との絶縁用選択酸化距
離とが異なる場合には、面発光半導体レーザ素子の電流
狭窄用のＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層と、半導体光変
調器と面発光半導体レーザ素子との絶縁用のＡｌＡｓま
たはＡｌＧａＡｓ層とで、層厚やＡｌ組成を変えること
により、選択酸化レートを調整することができる。すな
わち、例えば、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層の層厚を
薄くすることで、酸化レートを低下できる。また、Ａｌ
ＧａＡｓ層のＡｌ組成を減少させるにつれて、酸化レー
トを低下させることができる。The layer obtained by selectively oxidizing AlAs or AlGaAs is also used for the current confinement structure of the surface emitting semiconductor laser device. Thus, the selective oxidation step for current confinement of the surface emitting semiconductor laser element and the selective oxidation step for insulating the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser element can be performed in a common step. At this time, when the selective oxidation distance for current confinement of the surface emitting semiconductor laser element and the selective oxidation distance for insulation between the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser element are different, the current confinement of the surface emitting semiconductor laser element is limited. The selective oxidation rate can be adjusted by changing the layer thickness and the Al composition of the AlAs or AlGaAs layer for use in insulation and the AlAs or AlGaAs layer for insulation between the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser device. That is, for example, the oxidation rate can be reduced by reducing the thickness of the AlAs or AlGaAs layer. Also, Al
The oxidation rate can be lowered as the Al composition of the GaAs layer is reduced.

【０１８９】以上説明した実施例においては、基板とし
てｎ型基板を用いているが、ｐ型基板を用いることも可
能である。また、面発光半導体レーザ素子においては、
活性層近傍にトンネル接合を形成して、活性層に電流を
注入させることもできる。Although the n-type substrate is used as the substrate in the embodiments described above, a p-type substrate can also be used. Further, in the surface emitting semiconductor laser device,
It is also possible to form a tunnel junction near the active layer and inject a current into the active layer.

【０１９０】（第１４の実施形態）また、本発明の第１
４の実施形態による半導体発光装置は、上述した第６〜
第１２のいずれかの半導体発光装置において、面発光半
導体レーザ素子の分布ブラッグ反射鏡は、高屈折率層と
低屈折率層との間に組成傾斜層が設けられており、組成
傾斜層の層厚が３０〜５０ｎｍであることを特徴として
いる。(Fourteenth Embodiment) The first embodiment of the present invention
The semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment includes the sixth to sixth embodiments described above.
In any one of the twelfth semiconductor light emitting device, the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser element has a composition gradient layer provided between a high refractive index layer and a low refractive index layer, and the composition gradient layer is a layer. It is characterized in that the thickness is 30 to 50 nm.

【０１９１】図１６は組成傾斜層を含むＧａＡｓ／Ａｌ
Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（４周期）において、各層のド
ーピング濃度を７×１０17ｃｍ-3とした場合の、分布ブ
ラッグ反射鏡の抵抗値を計算した結果を示した図であ
る。図１６より、組成傾斜層の層厚が３０ｎｍより厚く
なると、分布ブラッグ反射鏡の抵抗値が急激に低下し、
バルク抵抗値（図１６中の点線）に近くなることがわか
る。FIG. 16 shows GaAs / Al containing a compositionally graded layer.
It is a figure showing the result of having calculated the resistance value of the distributed Bragg reflector when the doping concentration of each layer was set to 7x10 17 cm -3 in the As distributed Bragg reflector (4 cycles). From FIG. 16, when the layer thickness of the composition gradient layer becomes thicker than 30 nm, the resistance value of the distributed Bragg reflector sharply decreases,
It can be seen that it is close to the bulk resistance value (dotted line in FIG. 16).

【０１９２】図１７は、１．３μｍ帯のＧａＡｓ／Ａｌ
Ａｓ分布ブラッグ反射鏡（２３周期）において、組成傾
斜層の膜厚変化に対する分布ブラッグ反射鏡の反射率の
変化を示した図である。図１７中に示した接線と比較す
ると、組成傾斜層の厚さが５０ｎｍ以上から急激に反射
率が変化する。そのため、面発光レーザ素子の発振閾電
流はこれに対応して急激に増加してしまう。FIG. 17 shows GaAs / Al in the 1.3 μm band.
It is a figure which showed the change of the reflectance of a distributed Bragg reflector with respect to the film thickness change of a composition gradient layer in an As distributed Bragg reflector (23 periods). Compared with the tangent line shown in FIG. 17, the reflectance changes abruptly when the thickness of the compositionally graded layer is 50 nm or more. Therefore, the oscillation threshold current of the surface emitting laser element increases correspondingly.

【０１９３】従って、組成傾斜層の層厚を３０〜５０ｎ
ｍにすることによって、低抵抗で、かつ高反射率の分布
ブラッグ反射鏡を形成することができる。Therefore, the layer thickness of the composition gradient layer is 30 to 50 n.
By setting m, a distributed Bragg reflector having low resistance and high reflectance can be formed.

【０１９４】また、組成傾斜層を設けることにより、高
屈折率層と低屈折率層の界面にキャリアをトラップする
ノッチが生じなくなるため、分布ブラッグ反射鏡の容量
が低減される。By providing the compositionally graded layer, a notch for trapping carriers is not formed at the interface between the high refractive index layer and the low refractive index layer, so that the capacity of the distributed Bragg reflector is reduced.

【０１９５】これにより、分布ブラッグ反射鏡を介して
半導体光変調器にバイアスを印加する場合でも、分布ブ
ラッグ反射鏡の抵抗と容量が低減できるため、高い変調
周波数で動作させることが可能となる。As a result, even when a bias is applied to the semiconductor optical modulator via the distributed Bragg reflector, the resistance and capacitance of the distributed Bragg reflector can be reduced, and it is possible to operate at a high modulation frequency.

【０１９６】（第１５の実施形態）また、本発明の波長
可変レーザ装置は、一対の反射鏡で構成された共振器内
に、ＡＳＥ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｐｏｎｔａｎｅｏ
ｕｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）放射光源と、ＡＳＥ放射光源
で発生した光を波長分波する波長分波器と、波長分波器
を通って分波したそれぞれの波長の光を選択し増幅する
光ゲートアレイと、光ゲートアレイを通った光の強度を
変調する半導体光変調器とを備え、半導体光変調器とし
て、前述した本発明（第１または第２の実施形態）の半
導体光変調器が用いられることを特徴としている。(Fifteenth Embodiment) Further, in the wavelength tunable laser device of the present invention, an ASE (amplitude spontaneo) is provided in a resonator constituted by a pair of reflecting mirrors.
a radiation source, a wavelength demultiplexer that demultiplexes the light generated by the ASE radiation source, and an optical gate array that selects and amplifies the light of each wavelength demultiplexed through the wavelength demultiplexer, A semiconductor optical modulator that modulates the intensity of light that has passed through the optical gate array, wherein the semiconductor optical modulator according to the present invention (first or second embodiment) described above is used as the semiconductor optical modulator. It has a feature.

【０１９７】ここで、ＡＳＥ放射光源には、次のような
半導体光増幅器を用いたものを用いることができる。Here, as the ASE radiation light source, one using the following semiconductor optical amplifier can be used.

【０１９８】すなわち、半導体光増幅器として、ＧａＡ
ｓ基板（例えばＧａＡｓ単結晶基板）と、利得領域と、
利得領域に電流を注入するｐ側電極とｎ側電極とを備
え、利得領域にはＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮ
ＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料からな
る半導体層が用いられるものを使用することができる。That is, as a semiconductor optical amplifier, GaA
an s substrate (for example, a GaAs single crystal substrate), a gain region,
The gain region includes a p-side electrode and an n-side electrode for injecting current, and the gain region includes GaNAs, GaInNAs, and GaN.
It is possible to use a semiconductor layer made of any material of AsSb and GaInNAsSb.

【０１９９】ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等のＶ族元素としてＡｓとＮ
を含む混晶半導体は、ＧａＡｓ基板上に単結晶薄膜を結
晶成長可能であり、しかも石英光ファイバの伝送損失が
低い波長１．２〜１．６μｍ帯のバンドギャップ波長を
有することが知られている。従って、光ファイバ伝送に
用いられる１．３μｍや１．５５μｍのレーザ光に対し
て利得を有している。GaNAs, GaInNAs, GaNAs
As and N as V group elements such as Sb and GaInNAsSb
It has been known that a mixed crystal semiconductor containing Si can grow a single crystal thin film on a GaAs substrate and has a bandgap wavelength of 1.2 to 1.6 μm band in which the transmission loss of a quartz optical fiber is low. There is. Therefore, it has a gain for a laser beam of 1.3 μm or 1.55 μm used for optical fiber transmission.

【０２００】そして、Ｖ族元素としてＡｓとＮを含む混
晶半導体は、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ系材料とヘ
テロ接合を形成した場合、価電子帯側に対する伝導帯側
のバンド不連続比を大きくできることが知られている。
また、ＧａＡｓ基板上に形成できるため、ＡｌＧａＡｓ
やＡｌＧａＩｎＰといったエネルギーバンドギャップの
大きい材料をクラッド層に用いることができる。従っ
て、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料からなる利得領域と
クラッド層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上
と大きくとることができる。It is known that a mixed crystal semiconductor containing As and N as group V elements can increase the band discontinuity ratio on the conduction band side to the valence band side when a heterojunction is formed with an AlGaAs or AlGaInP material. Has been.
Also, since it can be formed on a GaAs substrate, AlGaAs
A material having a large energy band gap such as AlGaInP or AlGaInP can be used for the cladding layer. Therefore, GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb, G
The conduction band discontinuity between the gain region made of any material of aInNAsSb and the cladding layer can be made as large as 200 meV or more.

【０２０１】そのため、外部環境温度が高くなっても、
利得領域からクラッド層にオーバーフローする電子が急
激に増加することがなく、温度上昇による利得の減少を
抑制することができる。従って、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎ
ＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれ
かの材料からなる利得領域を備えた半導体光増幅器にお
いては、外部環境温度に対して光増幅率の変化を小さく
することができる。Therefore, even if the external environment temperature rises,
The number of electrons overflowing from the gain region to the cladding layer does not suddenly increase, and the decrease in gain due to temperature rise can be suppressed. Therefore, GaNAs, GaIn
In a semiconductor optical amplifier including a gain region made of any material of NAs, GaNAsSb, and GaInNAsSb, the change in optical amplification factor can be reduced with respect to the external environment temperature.

【０２０２】また、従来材料系であるＩｎＰ基板上Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層の利得係数は、５００ｃｍ-1程度と低い値
となっている（文献「ＩＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，Ｖｏｌ．２７，ｐｐ１８０４−
１８１１」を参照）。一方、ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎ
ＮＡｓ層（１．２μｍ帯）の利得係数は、２２４３ｃｍ
-1という高い値が報告されている（文献「Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．２０６−
２０９」を参照）。Further, In on the InP substrate, which is a conventional material system,
The gain coefficient of the GaAsP layer is as low as about 500 cm -1 (see the document "IEEE J. Quantum").
Electron. , Vol. 27, pp1804-
1811 "). On the other hand, GaIn on GaAs substrate
The gain coefficient of the NAs layer (1.2 μm band) is 2243 cm.
A high value of -1 has been reported (reference “Jpn. J.
Appl. Phys. , Vol. 35, pp. 206-
209 ").

【０２０３】図７は、ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯の
ＧａＩｎＮＡｓを活性層とする端面型ＬＤを試作して、
半導体レーザの閾電流密度Ｊthと全損失αの関係を実験
的に求めた結果である。図７より、１．３μｍ帯におい
ても、ＧａＩｎＮＡｓ層の利得係数Ｇ0は１５００ｃｍ
-1という高い値が得られることが判明した。従って、Ｇ
ａＡｓ基板上のＧａＩｎＮＡｓ層は、ＩｎＰ基板上のＩ
ｎＧａＡｓＰ材料に比べて、高い利得係数を有してお
り、１．２〜１．３μｍ帯の半導体光増幅器の利得領域
として用いるのに適している。FIG. 7 shows a prototype of an end face type LD having a 1.3 μm band GaInNAs as an active layer on a GaAs substrate.
It is the result of experimentally obtaining the relationship between the threshold current density J th of the semiconductor laser and the total loss α. From FIG. 7, the gain coefficient G 0 of the GaInNAs layer is 1500 cm even in the 1.3 μm band.
It turned out that a high value of -1 was obtained. Therefore, G
The GaInNAs layer on the aAs substrate is I on the InP substrate.
It has a higher gain coefficient than the nGaAsP material and is suitable for use as a gain region of a semiconductor optical amplifier in the 1.2 to 1.3 μm band.

【０２０４】なお、上記半導体光増幅器においては、前
記利得領域は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡ
ｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいづれかの材料からなる
量子井戸層を複数積層した多重量子井戸構造で形成され
ており、該多重量子井戸構造は、エネルギーバンドギャ
ップが異なる量子井戸層を複数積層して形成されてい
る。In the above semiconductor optical amplifier, the gain region is composed of GaNAs, GaInNAs, GaNA.
The multi-quantum well structure is formed by stacking a plurality of quantum well layers made of either sSb or GaInNAsSb, and the multi-quantum well structure is formed by stacking a plurality of quantum well layers having different energy band gaps. .

【０２０５】このように、半導体光増幅器の利得領域が
ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩ
ｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された量子井戸層
で構成されているときには、外部環境温度に対して光増
幅率の変化を小さくできる。As described above, the gain regions of the semiconductor optical amplifier are GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb, and GaI.
When the quantum well layer is made of any material of nNAsSb, the change of the optical amplification factor can be reduced with respect to the external environmental temperature.

【０２０６】さらに、各量子井戸層の混晶組成または井
戸幅を変えることにより、量子井戸層のエネルギーバン
ドギャップを異なるものにすることができる。この場
合、各量子井戸層は異なる波長帯域に対して利得を有す
ることになる。従って、エネルギーバンドギャップの異
なる量子井戸層を組み合わせた多重量子井戸構造は、各
量子井戸層の利得帯域を重ねあわせることにより広帯域
の増幅帯域を有することができる。このような広帯域の
光増幅器は、波長間隔が比較的広い波長多重分割方式の
光伝送システムに応用することができる。Further, the energy band gap of the quantum well layers can be made different by changing the mixed crystal composition or the well width of each quantum well layer. In this case, each quantum well layer has gain for different wavelength bands. Therefore, the multiple quantum well structure in which the quantum well layers having different energy band gaps are combined can have a wide amplification band by superposing the gain bands of the respective quantum well layers. Such a broadband optical amplifier can be applied to a wavelength division multiplexing optical transmission system having a relatively wide wavelength interval.

【０２０７】なお、異なるエネルギーバンドギャップを
有する量子井戸層を組み合わせて増幅帯域（誤字修正）
を広げる（得る：削除）場合に、各量子井戸層の利得を
均一化することが重要である。しかし、エネルギーバン
ドギャップが異なると量子井戸層の利得係数が異なり、
また、量子井戸層へのキャリア閉じ込め障壁高さも変化
してしまう。It should be noted that the amplification band (corrected typographical error) is obtained by combining quantum well layers having different energy band gaps.
It is important to equalize the gain of each quantum well layer when expanding (obtaining: deleting). However, when the energy band gap is different, the gain coefficient of the quantum well layer is different,
In addition, the height of the carrier confinement barrier to the quantum well layer also changes.

【０２０８】これに対し、上記半導体光増幅器では、Ｇ
ａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎ
ＮＡｓＳｂを用いて量子井戸層を構成しているので、量
子井戸層に加える歪量やＮ組成を制御することにより、
同じエネルギーバンドギャップのままで利得係数を変え
ることができる。On the other hand, in the above semiconductor optical amplifier, G
aNAs, GaInNAs, GaNAsSb, GaIn
Since the quantum well layer is composed of NAsSb, by controlling the strain amount and N composition applied to the quantum well layer,
The gain coefficient can be changed while keeping the same energy band gap.

【０２０９】また、Ｎ組成を増加することによって量子
井戸層の伝導帯バンド端位置を低下でき、Ｓｂ組成を増
加することによって伝導帯バンド端位置を上昇させるこ
とができる。これにより、量子井戸層の電子閉じ込め障
壁高さをそろえることも可能である。従って、エネルギ
ーバンドギャップの異なる量子井戸構造の利得係数を均
一化することが可能となっている。Further, the conduction band edge position of the quantum well layer can be lowered by increasing the N composition, and the conduction band edge position can be raised by increasing the Sb composition. This makes it possible to make the electron confinement barrier heights of the quantum well layers uniform. Therefore, it is possible to make the gain coefficients of the quantum well structures having different energy band gaps uniform.

【０２１０】図８（ａ），（ｂ）は上述した半導体光増
幅器の構成例を示す図である。なお、図８（ａ）は正面
から見た断面図であり、図８（ｂ）は側面から見た断面
図である。FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a configuration example of the semiconductor optical amplifier described above. 8A is a cross-sectional view as seen from the front, and FIG. 8B is a cross-sectional view as seen from the side.

【０２１１】図８を参照すると、この半導体光増幅器
は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6
Ａｓクラッド層１０２、ＧａＡｓ下部光導波層１０３、
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層１０４、
ＧａＡｓ上部光導波層１０５、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第
１クラッド層１０６が順次積層されている。Referring to FIG. 8, this semiconductor optical amplifier has an n-type Al 0.4 Ga 0.6 on an n-type GaAs substrate 101.
As clad layer 102, GaAs lower optical waveguide layer 103,
GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 104,
A GaAs upper optical waveguide layer 105 and a p-type Ga 0.5 In 0.5 P first cladding layer 106 are sequentially stacked.

【０２１２】ここで、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量
子井戸活性層１０４は、例えば層厚７ｎｍのＧａＩｎＮ
Ａｓ量子井戸層と層厚１０ｎｍのＧａＡｓ障壁層を３周
期積層されて構成されている。Here, the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 104 is, for example, a GaInN layer having a thickness of 7 nm.
An As quantum well layer and a GaAs barrier layer having a layer thickness of 10 nm are laminated for three periods.

【０２１３】そして、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッ
ド層１０６上には、電流注入するストライプ領域の両側
にｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０７が形成さ
れている。これは、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド
層１０６上に、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１
０７を結晶成長した後に、ストライプ領域を硫酸系エッ
チング溶液で化学エッチングして形成することができ
る。すなわち、硫酸系エッチング溶液は、ＡｌＩｎＰを
エッチングしてＧａＩｎＰをエッチングしないので、ｎ
型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０７のみをエッチ
ングすることができる。On the p-type Ga 0.5 In 0.5 P first cladding layer 106, n-type Al 0.5 In 0.5 P current blocking layers 107 are formed on both sides of the stripe region for current injection. This is because the n-type Al 0.5 In 0.5 P current blocking layer 1 is formed on the p-type Ga 0.5 In 0.5 P first cladding layer 106.
After the crystal growth of 07, the stripe region can be formed by chemical etching with a sulfuric acid-based etching solution. That is, since the sulfuric acid-based etching solution etches AlInP but not GaInP, n
Only the type Al 0.5 In 0.5 P current blocking layer 107 can be etched.

【０２１４】そして、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロッ
ク層１０７及びストライプ領域のｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
第１クラッド層１０６上に、ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ第
２クラッド層１０８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９が
順次積層されている。Then, the n-type Al 0.5 In 0.5 P current blocking layer 107 and the p-type Ga 0.5 In 0.5 P of the stripe region are formed.
A p-type Al 0.4 Ga 0.6 As second clad layer 108 and a p-type GaAs cap layer 109 are sequentially stacked on the first clad layer 106.

【０２１５】そして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９上
にはｐ側電極１１０が形成され、また、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１の裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。
また、劈開で形成した素子の両端面Ｔ1，Ｔ2には、反射
率０．２％以下の無反射膜１１２，１１３が形成されて
いる。A p-side electrode 110 is formed on the p-type GaAs cap layer 109, and an n-side electrode 111 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 101.
In addition, anti-reflection films 112 and 113 having a reflectance of 0.2% or less are formed on both end surfaces T 1 and T 2 of the element formed by cleavage.

【０２１６】図８の半導体光増幅器は進行波型となって
いる。すなわち、後端面Ｔ1から入射したレーザ光は、
入射光の波長に対して利得を有するＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ多重量子井戸活性層１０４を含む導波路を伝搬す
る過程で光増幅され、反対側の前端面Ｔ2から出射され
る構造となっている。基板１０１と垂直な方向において
は、ＧａＡｓ光導波層１０３，１０５が屈折率の低いク
ラッド層１０２，１０６，１０８ではさまれたＳＣＨ構
造となっている。The semiconductor optical amplifier shown in FIG. 8 is of a traveling wave type. That is, the laser light incident from the rear end face T 1 is
GaInNAs / G having gain for the wavelength of incident light
The structure is such that light is amplified in the process of propagating in the waveguide including the aAs multiple quantum well active layer 104 and is emitted from the front end face T 2 on the opposite side. In the direction perpendicular to the substrate 101, the GaAs optical waveguide layers 103 and 105 have an SCH structure sandwiched between the clad layers 102, 106 and 108 having a low refractive index.

【０２１７】また、基板１０１に水平な方向において
は、ストライプ領域の外側に設けられたｎ型Ａｌ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０７の屈折率がｐ型クラッド
層１０６，１０８よりも低いため、ストライプ領域の内
外で実効屈折率差を形成して光をストライプ領域に閉じ
込める構造となっている。なお、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層１０７は、導波路を伝搬する光に対して
透明であるため、導波中に光を吸収することはない。In the horizontal direction to the substrate 101, the n-type Al 0.5 I provided outside the stripe region is used.
Since the refractive index of the n 0.5 P current blocking layer 107 is lower than that of the p-type cladding layers 106 and 108, an effective refractive index difference is formed inside and outside the stripe region to confine light in the stripe region. In addition, n-type Al 0.5 In 0.5 P
Since the current blocking layer 107 is transparent to the light propagating in the waveguide, it does not absorb the light during the waveguide.

【０２１８】図８の半導体光増幅器では、順方向バイア
スを印加することにより、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多
重量子井戸活性層１０４にはｐ側電極１１０とｎ側電極
１１１からそれぞれ正孔と電子が注入されて反転分布が
形成される。そのため、入射光と共鳴して誘導放出光が
発生し、光が増幅される。In the semiconductor optical amplifier of FIG. 8, by applying a forward bias, holes and electrons are injected into the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 104 from the p-side electrode 110 and the n-side electrode 111, respectively. A population inversion is formed. Therefore, stimulated emission light is generated in resonance with the incident light, and the light is amplified.

【０２１９】また、図８（ａ），（ｂ）の半導体光増幅
器において、両端面に形成された無反射膜１１２，１１
３はファブリペローモードによるレーザ発振を抑制して
おり、利得を平坦化するレーザ発振抑制手段としての機
能を有している。図８の例では、ファブリペローモード
によるレーザ発振を抑制するレーザ発振抑制手段とし
て、両端面に無反射膜１１２，１１３を形成している
が、その他に、ストライプ構造の方向を光出射端面に垂
直方向から傾ける方法や、光出射端面近傍に窓構造を形
成する方法や、光出射端面近傍に光吸収領域を設ける方
法や、これらの方法を無反射膜と併用する方法などを用
いることもできる。Further, in the semiconductor optical amplifiers of FIGS. 8A and 8B, the antireflection films 112 and 11 formed on both end surfaces.
Reference numeral 3 suppresses laser oscillation due to the Fabry-Perot mode and has a function as a laser oscillation suppressing means for flattening the gain. In the example of FIG. 8, the non-reflective films 112 and 113 are formed on both end surfaces as the laser oscillation suppressing means for suppressing the laser oscillation due to the Fabry-Perot mode. However, in addition, the direction of the stripe structure is perpendicular to the light emitting end surface. It is also possible to use a method of tilting from the direction, a method of forming a window structure in the vicinity of the light emitting end surface, a method of providing a light absorbing region in the vicinity of the light emitting end surface, a method of using these methods together with a non-reflection film, and the like.

【０２２０】図８の半導体光増幅器は、ＧａＡｓ基板１
０１上にＧａＩｎＮＡｓを利得領域（量子井戸層）とし
て備えている。ＧａＡｓ基板上に結晶成長したＧａＩｎ
ＮＡｓは、バンドギャップ波長１．２〜１．６μｍを有
している。従って、光ファイバ伝送に用いられる１．３
μｍや１．５５μｍの波長に対して利得を有している。
そして、ＧａＩｎＮＡｓは、ＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩ
ｎＰ系材料とヘテロ接合を形成した場合、価電子帯に対
する伝導帯のバンド不連続比が大きくできることが知ら
れている。The semiconductor optical amplifier shown in FIG. 8 has a GaAs substrate 1
01 is provided with GaInNAs as a gain region (quantum well layer). GaIn crystal-grown on a GaAs substrate
NAs have a bandgap wavelength of 1.2 to 1.6 μm. Therefore, 1.3 used for optical fiber transmission
It has a gain for wavelengths of μm and 1.55 μm.
And GaInNAs is AlGaAs or AlGaI.
It is known that when a heterojunction is formed with an nP-based material, the band discontinuity ratio of the conduction band to the valence band can be increased.

【０２２１】また、ＧａＡｓ基板上に形成できるため、
ワイドギャップのＧａＩｎＰやＡｌＧａＡｓをクラッド
層に用いることができる。従って、ＧａＩｎＮＡｓ利得
領域とクラッド層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅ
Ｖ以上と大きくすることができる。そのため、外部環境
温度が高くなっても、利得領域からクラッド層にオーバ
ーフローする電子が急激に増加することがなく、温度上
昇による利得の減少を抑制することができる。従って、
外部環境温度に対して光増幅率の変化を小さくすること
ができる。Since it can be formed on a GaAs substrate,
Wide gap GaInP or AlGaAs can be used for the cladding layer. Therefore, the conduction band discontinuity between the GaInNAs gain region and the cladding layer is 200 me
It can be as large as V or more. Therefore, even when the external environment temperature rises, the electrons overflowing from the gain region to the cladding layer do not increase sharply, and the decrease in gain due to the temperature rise can be suppressed. Therefore,
It is possible to reduce the change in the optical amplification factor with respect to the external environment temperature.

【０２２２】図８においては、ＧａＡｓ基板１０１上に
形成する長波長帯の利得領域（量子井戸層）として、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ材料を用いたが、このかわりに、ＧａＮＡ
ｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの
材料を用いることもでき、この場合でも同様な効果が得
られる。In FIG. 8, as the gain region (quantum well layer) in the long wavelength band formed on the GaAs substrate 101, G
The aInNAs material was used, but instead of this, GaNA
Any material of s, GaNAsSb, and GaInNAsSb can be used, and the same effect can be obtained in this case as well.

【０２２３】また、図８においては、１つの素子として
の半導体光増幅器となっているが、ストライプ領域を複
数形成することにより、同一基板上に１次元アレイをモ
ノリシックに形成することも可能である。Although the semiconductor optical amplifier is shown as one element in FIG. 8, it is possible to form a one-dimensional array monolithically on the same substrate by forming a plurality of stripe regions. .

【０２２４】また、図９は半導体光増幅器の他の構成例
を示す図であるり、図９の例では、半導体光増幅器は面
型半導体光増幅器として構成されている。すなわち、図
９を参照すると、この半導体光増幅器は、ｎ型ＧａＡｓ
基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓ／Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓの
ＤＢＲ２０１、ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層２０２、Ｇ
ａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０３、ｐ
型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓキャリアブロック層２０４、ｐ型
ＧａＡｓ上部スペーサ層２０５、ｐ型ＧａＡｓ／Ａｌ
0.8Ｇａ0.2ＡｓのＤＢＲ２０６が順次に積層されてい
る。FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor optical amplifier. In the example of FIG. 9, the semiconductor optical amplifier is constructed as a surface type semiconductor optical amplifier. That is, referring to FIG. 9, this semiconductor optical amplifier is composed of n-type GaAs.
On the substrate 101, n-type GaAs / Al 0.8 Ga 0.2 As DBR 201, n-type GaAs lower spacer layer 202, G
aInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203, p
Type Al 0.4 Ga 0.6 As carrier block layer 204, p-type GaAs upper spacer layer 205, p-type GaAs / Al
DBR 206 of 0.8 Ga 0.2 As is sequentially laminated.

【０２２５】ここで、ｎ型ＤＢＲ２０１及びｐ型ＤＢＲ
２０６は、高屈折率であるＧａＡｓと低屈折率であるＡ
ｌ0.8Ｇａ0.2Ａｓとを、動作波長の１／４の光学的厚さ
で交互に積層して形成した反射鏡である。Here, the n-type DBR 201 and the p-type DBR
206 is a high refractive index GaAs and a low refractive index A
This is a reflecting mirror formed by alternately laminating 1 0.8 Ga 0.2 As and an optical thickness of ¼ of the operating wavelength.

【０２２６】また、ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層２０
２、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層２０
３、ｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓキャリアブロック層２０
４、ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層２０５の層厚を合計し
た厚さは、動作波長の１／２の光学的厚さに対して整数
倍となるように設計されている。Further, the n-type GaAs lower spacer layer 20
2. GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 20
3, p-type Al 0.4 Ga 0.6 As carrier block layer 20
4. The total thickness of the p-type GaAs upper spacer layers 205 is designed to be an integral multiple of the optical thickness of 1/2 the operating wavelength.

【０２２７】そして、図９の半導体光増幅器では、円形
状の電流注入領域を除く活性層近傍にプロトンが注入さ
れて高抵抗領域２０７が形成されている。In the semiconductor optical amplifier of FIG. 9, protons are injected into the vicinity of the active layer except the circular current injection region to form the high resistance region 207.

【０２２８】また、図９において、ｐ型ＤＢＲ２０６上
にはｐ側電極１１０が形成され、また、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１の裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。
そして、ｐ側電極１１０とｎ側電極１１１においては、
それぞれ光を入出射させるために、電流注入領域の上下
の電極が除去されて、開口部が形成されている。Further, in FIG. 9, the p-side electrode 110 is formed on the p-type DBR 206, and the n-side electrode 111 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 101.
Then, in the p-side electrode 110 and the n-side electrode 111,
The electrodes above and below the current injection region are removed and openings are formed to allow light to enter and exit.

【０２２９】図９の半導体光増幅器は、光を基板主平面
と垂直方向に入出射させる面型となっている。すなわ
ち、ｐ側電極１１０側から光が入射し、入射光の波長に
対して利得を有するＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子
井戸活性層２０３を含むｐ型ＤＢＲ２０６とｎ型ＤＢＲ
２０１の間で多重反射して光が増幅され、ｎ型ＧａＡｓ
基板１０１側から出射される構造となっている。The semiconductor optical amplifier shown in FIG. 9 is of a surface type which allows light to enter and exit in a direction perpendicular to the main plane of the substrate. That is, light enters from the p-side electrode 110 side and the p-type DBR 206 and the n-type DBR 206 including the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 203 having a gain with respect to the wavelength of the incident light.
The light is amplified by multiple reflection between 201 and n-type GaAs
The structure is such that the light is emitted from the substrate 101 side.

【０２３０】従って、ｐ型ＤＢＲ２０６とｎ型ＤＢＲ２
０１間で共振する波長に対して高い利得を有する共振型
光増幅器となっている。なお、ｎ型ＤＢＲ２０１の反射
率は、高注入時においても半導体光増幅器自身がレーザ
発振しないように、７０〜９０％に低下させている。Therefore, p-type DBR 206 and n-type DBR2
It is a resonance type optical amplifier having a high gain with respect to the wavelength that resonates between 01. The reflectance of the n-type DBR 201 is lowered to 70 to 90% so that the semiconductor optical amplifier itself does not oscillate even when high injection is performed.

【０２３１】図９の面型半導体光増幅器も、図８の半導
体光増幅器と同様に、ＧａＡｓ基板１０１上にＧａＩｎ
ＮＡｓを利得領域として備えている。従って、光ファイ
バ伝送に用いられる１．３μｍや１．５５μｍの長波長
帯に対応している。そして、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層とｐ
型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓキャリアブロック層２０４との伝
導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくすること
ができる。Similarly to the semiconductor optical amplifier of FIG. 8, the surface type semiconductor optical amplifier of FIG. 9 also has GaIn on the GaAs substrate 101.
NAs is provided as a gain region. Therefore, it corresponds to the long wavelength band of 1.3 μm or 1.55 μm used for optical fiber transmission. Then, the GaInNAs well layer and p
The conduction band discontinuity with the type Al 0.4 Ga 0.6 As carrier block layer 204 can be increased to 200 meV or more.

【０２３２】そのため、外部環境温度が高くなっても、
ＧａＩｎＮＡｓ井戸層から電子が急激にオーバーフロー
することがなく、温度上昇による利得の減少を抑制する
ことができる。従って、外部環境温度に対して光増幅率
の変化を小さくすることができる。Therefore, even if the external environment temperature rises,
Electrons do not abruptly overflow from the GaInNAs well layer, and the decrease in gain due to temperature rise can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the change in the optical amplification factor with respect to the external environment temperature.

【０２３３】また、図９の半導体光増幅器は面型である
ため、図８の半導体光増幅器のように光入出射面を劈開
面で形成する必要がない。従って、半導体光増幅器をＧ
ａＡｓ基板上にモノリシック集積して、２次元アレイを
形成することも可能である。従って、高密度の並列集積
化に有利となっている。Further, since the semiconductor optical amplifier of FIG. 9 is a surface type, it is not necessary to form the light incident / exit surface by the cleavage plane as in the semiconductor optical amplifier of FIG. Therefore, the semiconductor optical amplifier is
It is also possible to monolithically integrate on an aAs substrate to form a two-dimensional array. Therefore, it is advantageous for high-density parallel integration.

【０２３４】また、図９においては、光を基板の表面か
ら裏面に透過させて増幅しているが、９９％以上の高反
射率を有するｎ型ＤＢＲ２０１を用いて、光を基板の表
面側から入出射する反射型増幅器を構成することも可能
である。Further, in FIG. 9, light is transmitted from the front surface to the back surface of the substrate for amplification, but the light is transmitted from the front surface side of the substrate by using the n-type DBR 201 having a high reflectance of 99% or more. It is also possible to configure a reflection-type amplifier that inputs and outputs.

【０２３５】このように、上述した半導体光増幅器をＡ
ＳＥ放射光源に用いることができる。すなわち、上述し
た半導体光増幅器は、利得領域に電流を注入して反転分
布を形成している。そして、光を入出力させる端面の反
射率を１％未満に抑制して光が共振しないようにしてい
る。従って、利得領域で発生した自然放出光は誘導放出
により増幅されて、高出力のＡＳＥが発生する。従っ
て、半導体光増幅器に信号光を入射させない状態で、か
つ高注入においてレーザ発振を抑制することにより、Ａ
ＳＥを放射する光源として用いることができる。As described above, the semiconductor optical amplifier
It can be used for SE radiation sources. That is, the semiconductor optical amplifier described above forms a population inversion by injecting current into the gain region. Then, the reflectance of the end face for inputting and outputting light is suppressed to less than 1% so that the light does not resonate. Therefore, the spontaneous emission light generated in the gain region is amplified by the stimulated emission, and the high output ASE is generated. Therefore, by suppressing the laser oscillation at a high injection in a state where no signal light is made incident on the semiconductor optical amplifier,
It can be used as a light source that emits SE.

【０２３６】そして、上述した半導体光増幅器は、利得
領域がＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，
ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成されている
ため、利得領域とクラッド層との伝導帯バンド不連続を
２００ｍｅＶ以上と大きくすることができる。従って、
外部環境温度が高くなっても、利得領域からクラッド層
にオーバーフローする電子が急激に増加することがな
い。そのため、高温時でも高出力のＡＳＥを発生させる
ことが可能である。In the semiconductor optical amplifier described above, the gain regions are GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb,
Since it is made of any material of GaInNAsSb, the conduction band discontinuity between the gain region and the cladding layer can be increased to 200 meV or more. Therefore,
Even if the external environment temperature rises, the electrons overflowing from the gain region to the cladding layer do not increase sharply. Therefore, it is possible to generate high-power ASE even at high temperatures.

【０２３７】また、本発明の波長可変レーザ装置におい
て、光ゲートアレイは、上述した半導体光増幅器をＧａ
Ａｓ基板（ＧａＡｓ単結晶基板）上に複数個配列して形
成することができる。Further, in the wavelength tunable laser device of the present invention, the optical gate array is the above-mentioned semiconductor optical amplifier Ga.
A plurality of As substrates (GaAs single crystal substrates) can be arranged and formed.

【０２３８】すなわち、半導体光増幅器にバイアス電流
を注入しない場合、利得領域は入射光を吸収する。一
方、半導体光増幅器にバイアス電流を注入した状態で光
を入射させると、１０〜２０ｄＢ程度光を増幅できる。
従って、半導体光増幅器はバイアス電流によって入射光
の通過／遮蔽を制御する光ゲートとして機能する。そし
て、このような半導体光増幅器を基板上に複数個配列す
ることで、並列光信号の通過チャンネルを選択する光ゲ
ートアレイを形成することができる。That is, when the bias current is not injected into the semiconductor optical amplifier, the gain region absorbs the incident light. On the other hand, when light is made incident on the semiconductor optical amplifier with a bias current injected, the light can be amplified by about 10 to 20 dB.
Therefore, the semiconductor optical amplifier functions as an optical gate that controls the passage / blocking of incident light by the bias current. By arranging a plurality of such semiconductor optical amplifiers on the substrate, it is possible to form an optical gate array that selects a passage channel of a parallel optical signal.

【０２３９】光ゲートアレイを構成する半導体光増幅器
の利得領域は、半導体光増幅器に前述の半導体光増幅器
を用いる場合、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡ
ｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成さ
れている。そのため、利得領域とクラッド層との伝導帯
バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくすることがで
きる。従って、外部環境温度が高くなっても、利得領域
からクラッド層にオーバーフローする電子が急激に増加
することがなく、高温時でも高い光増幅率を維持するこ
とができる。そのため、光ゲートを通過する光信号のＳ
／Ｎ比が劣化することがなく、外部環境温度に対して安
定に動作する光ゲートアレイを形成することができる。The gain region of the semiconductor optical amplifier which constitutes the optical gate array is GaNAs, GaInNAs, GaNA when the above-mentioned semiconductor optical amplifier is used for the semiconductor optical amplifier.
It is made of one of sSb and GaInNAsSb. Therefore, the conduction band discontinuity between the gain region and the cladding layer can be increased to 200 meV or more. Therefore, even if the external environment temperature rises, the electrons overflowing from the gain region to the cladding layer do not increase sharply, and a high optical amplification factor can be maintained even at high temperature. Therefore, the S of the optical signal passing through the optical gate is
It is possible to form an optical gate array that operates stably with respect to the external environment temperature without deteriorating the / N ratio.

【０２４０】このような構成の波長可変レーザ装置で
は、ＡＳＥ放射光源で発生した光は、発光スペクトル幅
が広いＡＳＥ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｐｏｎｔａｎｅ
ｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎ）となっている。ＡＳＥ放射光
源で発生した光は波長分波器を導波する過程で、各波長
成分に空間的に分岐して出力される。波長分波器として
は、例えばａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ素子が
用いられる。In the wavelength tunable laser device having such a structure, the light generated by the ASE radiation light source has an ASE (amplitude spontane) having a wide emission spectrum width.
It has become an employment. The light generated by the ASE radiation light source is spatially branched and output into each wavelength component in the process of being guided through the wavelength demultiplexer. As the wavelength demultiplexer, an arrayed waveguide element is used, for example.

【０２４１】波長分波器を通った光は、光ゲートアレイ
に入力される。光ゲートアレイを構成する各半導体光増
幅器に入力される光は、波長分波器で波長が選択されて
狭スペクトル幅の光となっており、それぞれ波長が異な
っている。光ゲートアレイにおいては、異なる波長の中
から所望の波長に対応した半導体光増幅器にだけバイア
ス電流を加えることにより、選択した波長の光のみを選
択して増幅する。それ以外の波長の光は、バイアスして
いない半導体光増幅器を導波する過程で吸収されて減衰
する。The light that has passed through the wavelength demultiplexer is input to the optical gate array. The light input to each semiconductor optical amplifier forming the optical gate array has a narrow spectrum width with its wavelength selected by the wavelength demultiplexer, and the wavelengths are different from each other. In the optical gate array, a bias current is applied only to a semiconductor optical amplifier corresponding to a desired wavelength from among different wavelengths, so that only the light of the selected wavelength is selected and amplified. Light of other wavelengths is absorbed and attenuated in the process of being guided through the non-biased semiconductor optical amplifier.

【０２４２】光ゲートアレイで選択された波長の光は、
ＡＳＥ放射光源の後端面側と光ゲートアレイの前端面側
に設けられた反射鏡とで構成される共振器内で共振し、
レーザ発振する。従って、波長は光ゲートアレイを構成
する半導体光増幅器のアレイ数に対応してデジタル的に
分割されて選択される。The light of the wavelength selected by the optical gate array is
Resonating in a resonator composed of a rear end face side of the ASE radiation source and a reflecting mirror provided on the front end face side of the optical gate array,
Laser oscillation. Therefore, the wavelength is digitally divided and selected according to the number of arrays of the semiconductor optical amplifiers forming the optical gate array.

【０２４３】前述した半導体光増幅器を用いたＡＳＥ光
源は、高温高出力動作が可能である。また、前述した半
導体光増幅器を用いた光ゲートアレイは、外部環境温度
に対して安定に動作する。従って、前述した半導体光増
幅器を用いたＡＳＥ放射光源装置，光ゲートアレイを用
いて波長可変レーザ装置を構成することにより、外部環
境温度の変化に対して安定な光源を形成できる。そし
て、電子冷却装置による精密な温度制御を必要としない
ため、低コストで製造することができる。The ASE light source using the semiconductor optical amplifier described above can operate at high temperature and high output. Further, the optical gate array using the semiconductor optical amplifier described above operates stably with respect to the external environment temperature. Therefore, by constructing a wavelength tunable laser device using the ASE radiation light source device using the semiconductor optical amplifier and the optical gate array described above, it is possible to form a stable light source against changes in the external environment temperature. Further, since precise temperature control by the electronic cooling device is not required, it is possible to manufacture at low cost.

【０２４４】＜実施例９＞図１０は、本発明に係る波長
可変レーザ装置の構成例を示す図である。図１０を参照
すると、この波長可変レーザ装置は、Ｓｉ基板６０６上
に、光を発生するＡＳＥ放射光源６０１と、ＡＳＥ放射
光源６０１で発生した光を波長分波する波長分波器６０
２と、半導体光増幅器６０４がアレイ状にモノリシック
集積して形成された光ゲートアレイ６０３と、光ゲート
アレイ６０３から出力された光を１本の光導波路に結合
する合波器６０５とを有している。合波器６０５から出
力された光は半導体光変調器６０７で変調されて出力さ
れる。<Embodiment 9> FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a wavelength tunable laser device according to the present invention. Referring to FIG. 10, the wavelength tunable laser device includes an ASE radiation light source 601 for generating light on a Si substrate 606 and a wavelength demultiplexer 60 for wavelength demultiplexing the light generated by the ASE radiation light source 601.
2, an optical gate array 603 in which semiconductor optical amplifiers 604 are monolithically integrated in an array, and a multiplexer 605 for coupling the light output from the optical gate array 603 into one optical waveguide. ing. The light output from the multiplexer 605 is modulated by the semiconductor optical modulator 607 and output.

【０２４５】このような構成の波長可変レーザ装置は、
次のように動作する。すなわち、ＡＳＥ放射光源６０１
で発生した光は発光スペクトル幅が広いＡＳＥとなって
いる。ＡＳＥ光源６０１で発生した光は波長分波器６０
１を導波する過程で、各波長成分に空間的に分岐して出
力される。波長分波器６０２としては、ａｒｒａｙｅｄ
ｗａｖｅｇｕｉｄｅ素子を用いることができる。波長
分波器６０２を通った光は、光ゲートアレイ６０３に入
力される。光ゲートアレイ６０３は、ｎチャンネルの進
行波型半導体光増幅器６０４がアレイ状にモノリシック
集積して形成されている。The wavelength tunable laser device having such a configuration is
It works as follows. That is, the ASE radiation source 601
The light generated in 1 is an ASE with a wide emission spectrum width. The light generated by the ASE light source 601 is the wavelength demultiplexer 60.
In the process of guiding 1, the wavelength components are spatially branched and output. The wavelength demultiplexer 602 is an arrayed
A waveguide device can be used. The light that has passed through the wavelength demultiplexer 602 is input to the optical gate array 603. The optical gate array 603 is formed by monolithically integrating n-channel traveling wave semiconductor optical amplifiers 604 in an array.

【０２４６】光ゲートアレイ６０３の各半導体光増幅器
６０４に入力される光は、波長分波器６０２で波長が選
択された光となっており、それぞれ波長がλ１〜λｎま
で異なっている。光ゲートアレイ６０３においては、λ
１〜λｎの波長の中から所望の波長に対応した半導体光
増幅器にだけバイアス電流を加えることにより、選択し
た波長の光のみを選択して増幅する。それ以外の波長の
光は、バイアスしていない半導体光増幅器を導波する過
程で吸収されて減衰する。The light input to each semiconductor optical amplifier 604 of the optical gate array 603 is the light whose wavelength is selected by the wavelength demultiplexer 602, and the wavelengths are different from λ1 to λn. In the optical gate array 603, λ
By applying the bias current only to the semiconductor optical amplifier corresponding to the desired wavelength from the wavelengths of 1 to λn, only the light of the selected wavelength is selected and amplified. Light of other wavelengths is absorbed and attenuated in the process of being guided through the non-biased semiconductor optical amplifier.

【０２４７】光ゲートアレイ６０３で選択された波長の
光は、ＡＳＥ放射光源６０１の後端面と半導体光増幅器
６０４の前端面とで構成される共振器内で共振し、レー
ザ発振する。選択される波長は光ゲートアレイ６０３を
構成する半導体光増幅器６０４のアレイ数に対応してデ
ジタル的に分割される。光ゲートアレイ６０３から出力
される光は、合波器６０５で共通の光導波路に結合され
て、合波器６０５から出力された光は半導体光変調器６
０７で変調されて外部に出射される。The light of the wavelength selected by the optical gate array 603 resonates in the resonator constituted by the rear end face of the ASE radiation light source 601 and the front end face of the semiconductor optical amplifier 604, and oscillates as a laser. The selected wavelength is digitally divided corresponding to the number of semiconductor optical amplifiers 604 forming the optical gate array 603. The light output from the optical gate array 603 is coupled to a common optical waveguide by the multiplexer 605, and the light output from the multiplexer 605 is the semiconductor optical modulator 6
It is modulated by 07 and emitted to the outside.

【０２４８】図１１（ａ），（ｂ）は、図１０に示した
波長可変レーザ装置に用いられているＡＳＥ放射光源６
０１の構成例を示す図である。なお、図１１（ａ）は正
面から見た断面図であり、図１１（ｂ）は上面から見た
図である。図１１（ａ）を参照すると、ＡＳＥ放射光源
６０１の積層構成は、図８に示した半導体光増幅器と同
様な構造となっている。11 (a) and 11 (b) show an ASE radiation source 6 used in the wavelength tunable laser device shown in FIG.
It is a figure which shows the structural example of 01. Note that FIG. 11A is a sectional view seen from the front, and FIG. 11B is a view seen from the top. Referring to FIG. 11A, the laminated structure of the ASE radiation light source 601 has the same structure as the semiconductor optical amplifier shown in FIG.

【０２４９】そして、劈開で形成した素子の前端面Ｔ2
には、反射率０．２％以下の無反射膜７０３が形成され
ており、後端面Ｔ1には反射率９９％の高反射膜７０２
が形成されている。また、電流注入するストライプ領域
７０４は、光を出射する前端面Ｔ2近傍では素子端面に
垂直な方向から１０°傾けた構造となっている。Then, the front end face T 2 of the element formed by cleavage is
Is formed with a non-reflection film 703 having a reflectance of 0.2% or less, and the rear end face T 1 has a high reflection film 702 having a reflectance of 99%.
Are formed. Further, the stripe region 704 for injecting current has a structure that is tilted by 10 ° from the direction perpendicular to the element end face in the vicinity of the front end face T 2 that emits light.

【０２５０】図１１（ｃ）は、図１１（ａ）において活
性領域であるＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構
造７０１の構造を示す図である。図１１（ｃ）を参照す
ると、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造７０
１は、４層のＧａＩｎＮＡｓ井戸層７０５ａ，７０５
ｂ，７０５ｃ，７０５ｄの上下をＧａＡｓ障壁層７０６
ではさんだ構成となっている。FIG. 11C is a diagram showing the structure of the GaInNAs / GaAs multiple quantum well structure 701 which is the active region in FIG. 11A. Referring to FIG. 11C, GaInNAs / GaAs multiple quantum well structure 70
1 is four GaInNAs well layers 705a and 705
b, 705c and 705d are provided on the upper and lower sides of the GaAs barrier layer 706.
It has a sandwich structure.

【０２５１】４層のＧａＩｎＮＡｓ井戸層のバンドギャ
ップ波長は、混晶組成及び井戸幅を変えることにより、
それぞれ異なっている。各井戸層７０５ａ， ７０５
ｂ，７０５ｃ， ７０５ｄのバンドギャップ波長は、例
えば７０５ａが１．２０μｍ、７０５ｂが１．２４μ
ｍ、７０５ｃが１．２８μｍ、７０５ｄが１．３２μｍ
に設定することができる。The band gap wavelength of the four GaInNAs well layers can be changed by changing the mixed crystal composition and the well width.
Each is different. Each well layer 705a, 705
The band gap wavelengths of b, 705c and 705d are, for example, 1.20 μm for 705a and 1.24 μ for 705b.
m, 705c is 1.28 μm, 705d is 1.32 μm
Can be set to.

【０２５２】図１１のＡＳＥ放射光源は、図８に示した
半導体光増幅器を応用している。すなわち、図１１にお
いて、ｐ側電極１１０とｎ側電極１１１に順方向バイア
ス電流を加えると、多重量子井戸活性層７０１中で正孔
と電子が再結合して、自然放出及び誘導放出が発生す
る。The ASE radiation light source of FIG. 11 uses the semiconductor optical amplifier shown in FIG. That is, in FIG. 11, when a forward bias current is applied to the p-side electrode 110 and the n-side electrode 111, holes and electrons are recombined in the multiple quantum well active layer 701, and spontaneous emission and stimulated emission occur. .

【０２５３】前端面Ｔ2に無反射膜７０３が形成されて
いるため、多重量子井戸活性層７０１で発生した光は多
重反射による共振が抑制されて、レーザ発振することな
く前端面Ｔ2から出射される。このとき、自然放出光が
利得領域自身の反転分布により光増幅されてＡＳＥとし
て放射される。Since the non-reflection film 703 is formed on the front end face T 2 , the light generated in the multiple quantum well active layer 701 is suppressed from resonance due to multiple reflection, and is emitted from the front end face T 2 without laser oscillation. To be done. At this time, the spontaneous emission light is optically amplified by the population inversion of the gain region itself and emitted as ASE.

【０２５４】半導体光増幅器をＡＳＥ放射光源として用
いる場合、信号光を後端面Ｔ1から素子に入力させる必
要がない。従って、図１１に示すＡＳＥ放射光源では後
端面Ｔ1に反射率９９％の高反射膜７０２を形成して、
ＡＳＥを効率良く前端面Ｔ2から取り出せるようにして
いる。When the semiconductor optical amplifier is used as the ASE radiation light source, it is not necessary to input the signal light from the rear end face T 1 to the device. Therefore, in the ASE radiation light source shown in FIG. 11, a high reflection film 702 having a reflectance of 99% is formed on the rear end face T 1 .
The ASE can be efficiently taken out from the front end face T 2 .

【０２５５】また、電流注入するストライプ領域７０４
が図１１（ｂ）に示すように、光出射端面近傍では端面
に垂直な方向から１０°傾けた構造となっている。従っ
て、前端面Ｔ2で反射されて利得領域にもどる光の成分
を更に低減させて、半導体光増幅器の両端面で形成され
る共振器内でレーザ発振することを抑制している。A stripe region 704 for current injection
However, as shown in FIG. 11B, in the vicinity of the light emitting end face, the structure is inclined by 10 ° from the direction perpendicular to the end face. Therefore, the component of the light reflected by the front end face T 2 and returning to the gain region is further reduced to suppress the laser oscillation in the resonator formed on both end faces of the semiconductor optical amplifier.

【０２５６】そして、図１１に示すＡＳＥ放射光源にお
いては、利得領域がＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層で構成さ
れているため、利得領域とＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド
層との伝導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きく
することができる。従って、外部環境温度が高くなって
も、利得領域からクラッド層にオーバーフローする電子
が急激に増加することがない。そのため、高温時でも反
転分布状態を維持して高出力のＡＳＥを発生させること
が可能である。In the ASE radiation light source shown in FIG. 11, since the gain region is composed of the GaInNAs quantum well layer, the conduction band discontinuity between the gain region and the Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer is 200 meV or more. Can be large. Therefore, even if the external environment temperature rises, the number of electrons overflowing from the gain region to the cladding layer does not increase sharply. Therefore, it is possible to generate the high output ASE while maintaining the population inversion state even at a high temperature.

【０２５７】また、図１１のＡＳＥ放射光源では、図１
１（ｃ）に示すように、利得領域である多重量子井戸活
性層７０１を構成する４層のＧａＩｎＮＡｓ井戸層７０
５ａ，７０５ｂ，７０５ｃ，７０５ｄのバンドギャップ
波長が異なるように形成されている。そのため、各Ｇａ
ＩｎＮＡｓ井戸層７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃ，７０
５ｄは異なる波長帯域に対して利得を有することにな
る。In addition, in the ASE radiation light source of FIG.
As shown in FIG. 1 (c), the four GaInNAs well layers 70 forming the multiple quantum well active layer 701 which is the gain region.
The band gap wavelengths of 5a, 705b, 705c, and 705d are different. Therefore, each Ga
InNAs well layers 705a, 705b, 705c, 70
5d will have gain for different wavelength bands.

【０２５８】従って、エネルギーバンドギャップの異な
るＧａＩｎＮＡｓ井戸層を組み合わせた多重量子井戸活
性層７０１は、各井戸層の利得帯域を重ねあわせること
により、１．２０〜１．３２μｍと広帯域の増幅帯域を
有することができる。従って、図１１のＡＳＥ放射光源
は広帯域のＡＳＥを発生させることができるため、図１
０に示す波長可変レーザ装置の波長変化量を拡大するこ
とができる。Therefore, the multiple quantum well active layer 701 in which GaInNAs well layers having different energy band gaps are combined has a wide amplification band of 1.20 to 1.32 μm by overlapping the gain bands of the respective well layers. be able to. Therefore, the ASE radiation source of FIG. 11 can generate a broadband ASE.
The wavelength change amount of the wavelength tunable laser device shown in 0 can be expanded.

【０２５９】また、図１０の波長可変レーザ装置におい
て、光ゲートアレイ６０３は、ＧａＡｓ基板上に図８に
示したような進行波型半導体光増幅器６０４をアレイ状
にｎ個モノリシック集積して構成されている。ここで、
アレイ数は、例えば８に設定されている。In the wavelength tunable laser device of FIG. 10, the optical gate array 603 is constructed by monolithically integrating n traveling wave type semiconductor optical amplifiers 604 as shown in FIG. 8 on a GaAs substrate in an array. ing. here,
The number of arrays is set to 8, for example.

【０２６０】この場合には、光ゲートアレイ６０３によ
って１．２０〜１．３２μｍの波長範囲から８波長を選
択可能となっている。また、ＡＳＥ放射光源６０１の後
端面と半導体光増幅器６０４の前端面とで共振器を構成
するために、半導体光増幅器６０４の前端面には反射率
１０％の低反射膜を形成している。In this case, the optical gate array 603 can select 8 wavelengths from the wavelength range of 1.20 to 1.32 μm. Further, a low reflection film having a reflectance of 10% is formed on the front end face of the semiconductor optical amplifier 604 to form a resonator with the rear end face of the ASE radiation light source 601 and the front end face of the semiconductor optical amplifier 604.

【０２６１】光ゲートアレイ６０３において、半導体光
増幅器６０４の利得領域はＧａＩｎＮＡｓで構成されて
おり、利得領域とＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層との伝
導帯バンド不連続を２００ｍｅＶ以上と大きくすること
ができる。従って、外部環境温度が高くなっても、利得
領域からクラッド層にオーバーフローする電子が急激に
増加することがなく、高温時でも高い光増幅率を維持す
ることができる。そのため、光ゲートアレイを通過する
光信号のＳ／Ｎ比の劣化を防止することができ、外部環
境温度に対して安定に動作する。In the optical gate array 603, the gain region of the semiconductor optical amplifier 604 is composed of GaInNAs, and the conduction band discontinuity between the gain region and the Al 0.4 Ga 0.6 As clad layer can be increased to 200 meV or more. . Therefore, even if the external environment temperature rises, the electrons overflowing from the gain region to the cladding layer do not increase sharply, and a high optical amplification factor can be maintained even at high temperature. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the S / N ratio of the optical signal passing through the optical gate array, and to operate stably with respect to the external environment temperature.

【０２６２】以上述べたように、図１０の波長可変レー
ザ装置は、高温高出力動作が可能であるＡＳＥ放射光源
６０１と、外部環境温度に対して安定に動作する光ゲー
トアレイ６０３とを能動素子に用いている。従って、外
部環境温度の変化に対して安定な光源を形成することが
できる。そして、電子冷却装置によって装置を精密に温
度制御する必要がないため、低コストで製造することが
できる。As described above, in the wavelength tunable laser device of FIG. 10, the ASE radiation light source 601 capable of high-temperature and high-power operation and the optical gate array 603 which operates stably with respect to the external environmental temperature are the active elements. Used for. Therefore, it is possible to form a light source that is stable against changes in the external environment temperature. Since it is not necessary to precisely control the temperature of the device by the electronic cooling device, it can be manufactured at low cost.

【０２６３】ところで、本発明の波長可変レーザ装置に
おいては、波長分波した光の光強度を電界吸収型半導体
光変調器６０７によって変調している。電界を印加する
場合の変調周波数は、電流注入で変調する場合に比べて
光の変調周波数を増大することができる。従って、レー
ザ装置の変調周波数を増加させることができる。By the way, in the wavelength tunable laser device of the present invention, the light intensity of the wavelength-divided light is modulated by the electroabsorption type semiconductor optical modulator 607. The modulation frequency when an electric field is applied can increase the modulation frequency of light as compared with the case where modulation is performed by current injection. Therefore, the modulation frequency of the laser device can be increased.

【０２６４】更に、本発明の波長可変レーザ装置では、
前述した本発明（第１または第２の実施形態）の電解吸
収型半導体光変調器を用いることにより、高温動作時で
も光変調のＳ／Ｎ比の低下を防止することができ、安定
に動作させることができる。また、１０ＧＨｚ以上の高
速変調が可能となっている。Furthermore, in the wavelength tunable laser device of the present invention,
By using the above-described electrolytic absorption type semiconductor optical modulator of the present invention (first or second embodiment), it is possible to prevent the S / N ratio of optical modulation from decreasing even during high temperature operation, and to operate stably. Can be made. In addition, high-speed modulation of 10 GHz or higher is possible.

【０２６５】（第１６の実施形態）また、本発明の多波
長レーザ装置は、一対の反射鏡で構成された共振器内
に、波長分波器と、波長分波器を通って分波したそれぞ
れの波長の光を選択し増幅する半導体光増幅器と、半導
体光増幅器で増幅された光の強度を変調する半導体光変
調器とを備え、半導体光変調器として、前述した本発明
（第１または第２の実施形態）の半導体光変調器が用い
られることを特徴としている。(Sixteenth Embodiment) Further, in the multi-wavelength laser device of the present invention, a wavelength demultiplexer and a wavelength demultiplexer are used for demultiplexing in a resonator constituted by a pair of reflecting mirrors. A semiconductor optical amplifier that selects and amplifies light of each wavelength and a semiconductor optical modulator that modulates the intensity of the light amplified by the semiconductor optical amplifier are provided, and as the semiconductor optical modulator, the above-described present invention (first or The semiconductor optical modulator of the second embodiment) is used.

【０２６６】ここで、半導体光増幅器には、前述した半
導体光増幅器（例えば、図８や図９の半導体光増幅器）
を用いることができる。Here, as the semiconductor optical amplifier, the above-mentioned semiconductor optical amplifier (for example, the semiconductor optical amplifiers of FIGS. 8 and 9) is used.
Can be used.

【０２６７】一対の反射鏡で構成された共振器内に設け
られた半導体光増幅器で発生した光は発光スペクトル幅
が広いＡＳＥとなっている。半導体光増幅器で発生した
光は波長分波器に入力され、波長分波器を導波して半導
体光増幅器に帰還する。このとき、半導体光増幅器に帰
還する光は、波長分波器によって波長が空間的に分岐さ
れて狭スペクトル幅の光となっているため、特定の波長
の光のみが増幅される。The light generated by the semiconductor optical amplifier provided in the resonator composed of a pair of reflecting mirrors is ASE having a wide emission spectrum width. The light generated by the semiconductor optical amplifier is input to the wavelength demultiplexer, guided through the wavelength demultiplexer, and returned to the semiconductor optical amplifier. At this time, the light returning to the semiconductor optical amplifier has a narrow spectral width because the wavelength is spatially branched by the wavelength demultiplexer, so that only the light of a specific wavelength is amplified.

【０２６８】これを繰り返すことにより、波長分波器に
よって選択された光は、共振器内でレーザ発振する。そ
して、波長分波器が異なる波長を出力する位置に半導体
光増幅器を複数設けることにより、それぞれ別の波長で
レーザ発振する多波長レーザ装置を実現できる。By repeating this, the light selected by the wavelength demultiplexer oscillates in the resonator. By providing a plurality of semiconductor optical amplifiers at positions where the wavelength demultiplexer outputs different wavelengths, it is possible to realize a multi-wavelength laser device that oscillates laser light at different wavelengths.

【０２６９】前述した半導体光増幅器は、外部環境温度
に対して光増幅率の変化が小さくすることができ、高温
時でも安定して高い増幅率を有している。従って、前述
した半導体光増幅器を多波長レーザ装置に用いることに
より、外部環境温度の変化に対して安定な多波長レーザ
装置を形成できる。また、電子冷却装置による精密な温
度制御を必要としないため、低コストで製造することが
できる。The above-described semiconductor optical amplifier has a small change in optical amplification factor with respect to the external environment temperature, and has a stable and high amplification factor even at high temperatures. Therefore, by using the above-described semiconductor optical amplifier in a multi-wavelength laser device, it is possible to form a multi-wavelength laser device that is stable against changes in external environmental temperature. Further, since it is not necessary to precisely control the temperature by the electronic cooling device, it can be manufactured at low cost.

【０２７０】ところで、本発明の多波長レーザ装置にお
いては、波長分波した光の光強度を電界吸収型の半導体
光変調器によって変調している。電界を印加する場合の
変調周波数は、電流注入で変調する場合に比べて光の変
調周波数を増大することができる。従って、レーザ装置
の変調周波数を増加させることができる。By the way, in the multi-wavelength laser device of the present invention, the light intensity of the wavelength-divided light is modulated by the electro-absorption type semiconductor optical modulator. The modulation frequency when an electric field is applied can increase the modulation frequency of light as compared with the case where modulation is performed by current injection. Therefore, the modulation frequency of the laser device can be increased.

【０２７１】更に、本発明の多波長レーザ装置では、前
述した本発明（第１または第２の実施形態）の電界吸収
型半導体光変調器を用いることにより、高温動作時でも
光変調のＳ／Ｎ比の低下を防止することができ、安定に
動作させることができる。また、１０ＧＨｚ以上の高速
変調が可能となっている。Further, in the multi-wavelength laser device of the present invention, by using the electro-absorption type semiconductor optical modulator of the present invention (first or second embodiment) described above, the S / S of optical modulation even at high temperature operation can be obtained. The N ratio can be prevented from lowering, and stable operation can be achieved. In addition, high-speed modulation of 10 GHz or higher is possible.

【０２７２】（第１７の実施形態）また、本発明は、複
数の波長の光信号を送信する光送信モジュールと、光信
号を伝送する光ファイバと、光信号を受光する光受信モ
ジュールを備えた波長分割多重方式の光伝送システムに
おいて、光送信モジュールに前述した本発明の多波長レ
ーザ装置が用いられることを特徴としている。(Seventeenth Embodiment) Further, the present invention comprises an optical transmission module for transmitting optical signals of a plurality of wavelengths, an optical fiber for transmitting optical signals, and an optical receiving module for receiving optical signals. The wavelength division multiplexing optical transmission system is characterized in that the above-mentioned multi-wavelength laser device of the present invention is used in the optical transmission module.

【０２７３】波長分割多重方式は、１本の光ファイバ中
を複数の波長の光信号で多重化して並列に伝送すること
により、伝送容量を増加させる方式である。この場合、
波長の異なる光信号源が必要であり、低コストの多波長
光源が求められている。本発明の波長分割多重方式の光
伝送システムにおいては、前述した多波長レーザ装置を
光送信モジュールに用いている。The wavelength division multiplexing system is a system for increasing the transmission capacity by multiplexing optical signals of a plurality of wavelengths in one optical fiber and transmitting them in parallel. in this case,
Optical signal sources with different wavelengths are required, and low cost multi-wavelength light sources are required. In the wavelength division multiplexing optical transmission system of the present invention, the above-mentioned multi-wavelength laser device is used for the optical transmission module.

【０２７４】前述した本発明の多波長レーザ装置は、既
に述べたように外部環境温度の変化に対して光出力や変
調特性が安定して動作する。そのため、電子冷却装置に
よる精密な温度制御を必要とせず、多波長レーザ装置を
低コストで製造することができる。従って、これを用い
た波長分割多重方式の光伝送システムについても低コス
ト化することができる。As described above, the multi-wavelength laser device of the present invention operates with stable optical output and modulation characteristics with respect to changes in the external environment temperature. Therefore, it is possible to manufacture the multi-wavelength laser device at low cost without requiring precise temperature control by the electronic cooling device. Therefore, the cost of the wavelength division multiplexing optical transmission system using the same can be reduced.

【０２７５】＜実施例１０＞図１２は、本発明に係る光
伝送システムの構成例を示す図である。図１２の光伝送
システムは、光送信モジュール８０１と、光受信モジュ
ール８０２と、光ファイバケーブル８０３とを備えてい
る。<Embodiment 10> FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of an optical transmission system according to the present invention. The optical transmission system of FIG. 12 includes an optical transmission module 801, an optical reception module 802, and an optical fiber cable 803.

【０２７６】ここで、光ファイバケーブル８０３として
は、石英をコア及びクラッドとするシングルモードファ
イバを用いることができる。そして、光送信モジュール
８０１は、駆動制御回路８０５と多波長レーザ装置８０
４とを備えており、１本の光ファイバ中を互いに異なる
複数の波長の光信号で多重化して並列に伝送することに
より、伝送容量を増加させる波長多重分割方式を採用し
ている。また、光受信モジュール８０２は、受信装置８
０６と、受信回路８０７とを備えている。Here, as the optical fiber cable 803, a single mode fiber having quartz as a core and a clad can be used. The optical transmission module 801 includes the drive control circuit 805 and the multi-wavelength laser device 80.
4 is used, and a wavelength division multiplexing system is adopted in which the transmission capacity is increased by multiplexing in one optical fiber with optical signals having a plurality of different wavelengths and transmitting them in parallel. In addition, the optical receiving module 802 includes
06 and a receiving circuit 807.

【０２７７】このような構成の光伝送システムでは、光
送信モジュール８０１に入力した電気信号は、最初に駆
動制御回路８０５に入力される。駆動制御回路８０５で
は、多波長レーザ装置８０４の各波長のレーザに電流を
注入して発振させ、また信号に応じてレーザ光強度を変
調する。多波長レーザ装置８０４は、複数の波長のレー
ザ光を独立に変調して１本の光ファイバケーブル８０３
に光信号を送り込む。In the optical transmission system having such a configuration, the electric signal input to the optical transmission module 801 is first input to the drive control circuit 805. In the drive control circuit 805, a current is injected into the laser of each wavelength of the multi-wavelength laser device 804 to oscillate, and the laser light intensity is modulated according to the signal. The multi-wavelength laser device 804 independently modulates laser light of a plurality of wavelengths to form a single optical fiber cable 803.
Send an optical signal to.

【０２７８】光信号は光ファイバケーブル８０３を導波
して光受信モジュール８０２中の受光装置８０６に入力
される。受光装置８０６では、光信号を波長分波器で別
々の波長成分に分離した後に、各波長成分の光をフォト
ダイオードやアバランシェフォトダイオード等で電気信
号に変換する。その後、受信回路８０７で電気信号が増
幅、波形整形されて出力される。The optical signal is guided through the optical fiber cable 803 and input to the light receiving device 806 in the optical receiving module 802. In the light receiving device 806, an optical signal is separated into different wavelength components by a wavelength demultiplexer, and then light of each wavelength component is converted into an electric signal by a photodiode or an avalanche photodiode. After that, the reception circuit 807 amplifies the electric signal, shapes the waveform, and outputs the electric signal.

【０２７９】図１３は、図１２に示した光伝送システム
に用いられている多波長レーザ装置８０４の構成を示す
図である。図１２において、符号６０４はＡＳＥを発生
させ、また発生したＡＳＥを増幅する機能を有する半導
体光増幅器である。半導体光増幅器６０４は同一基板上
に複数個モノリシック集積して形成されている。FIG. 13 is a diagram showing the structure of a multi-wavelength laser device 804 used in the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 12, reference numeral 604 is a semiconductor optical amplifier having a function of generating ASE and amplifying the generated ASE. A plurality of semiconductor optical amplifiers 604 are monolithically integrated on the same substrate.

【０２８０】また、符号６０２は半導体光増幅器６０４
で発生した光を波長分波する波長分波器である。波長分
波器６０２において、半導体光増幅器６０４が設けられ
ている側と反対側には高反射膜９０１が形成されてい
る。また、符号９０２は波長分波器６０２で分波された
それぞれの光強度を変調する電界吸収型半導体光変調器
であり、符号６０５は波長分波器６０２で分波された光
を１本の光導波路に結合する合波器である。また、符号
６０６は上記の部品が配列されているＳｉ基板である。Reference numeral 602 is a semiconductor optical amplifier 604.
It is a wavelength demultiplexer that demultiplexes the light generated in 1. In the wavelength demultiplexer 602, a high reflection film 901 is formed on the side opposite to the side where the semiconductor optical amplifier 604 is provided. Further, reference numeral 902 is an electroabsorption type semiconductor optical modulator that modulates the intensity of each light demultiplexed by the wavelength demultiplexer 602, and reference numeral 605 is one light beam demultiplexed by the wavelength demultiplexer 602. It is a multiplexer coupled to an optical waveguide. Reference numeral 606 is a Si substrate on which the above components are arranged.

【０２８１】このような構成の多波長レーザ装置の動作
は次のとおりである。すなわち、半導体光増幅器６０４
で発生した光は発光スペクトル幅が広いＡＳＥとなって
いる。半導体光増幅器６０４で発生した光は波長分波器
６０２に入力され、波長分波器６０２を導波して反対側
に設けられた高反射膜９０１で反射され、再び波長分波
器６０２を導波して半導体光増幅器６０４に帰還する。The operation of the multiwavelength laser device having such a configuration is as follows. That is, the semiconductor optical amplifier 604
The light generated in 1 is an ASE with a wide emission spectrum width. The light generated by the semiconductor optical amplifier 604 is input to the wavelength demultiplexer 602, guided through the wavelength demultiplexer 602, reflected by the high reflection film 901 provided on the opposite side, and guided through the wavelength demultiplexer 602 again. The wave is sent back to the semiconductor optical amplifier 604.

【０２８２】このとき、半導体光増幅器６０４に帰還す
る光は、波長分波器６０２によって波長が空間的に分岐
されて狭スペクトル幅の光となっているため、特定の波
長の光のみが増幅される。半導体光増幅器６０４の前端
面には反射率１０％の低反射膜を形成されており、高反
射膜９０１と半導体光増幅器６０４の前端面とで共振器
を構成してレーザ発振する。At this time, the light returning to the semiconductor optical amplifier 604 has a narrow spectral width because the wavelength is spatially branched by the wavelength demultiplexer 602, so only the light of a specific wavelength is amplified. It A low reflection film having a reflectance of 10% is formed on the front end face of the semiconductor optical amplifier 604, and the high reflection film 901 and the front end face of the semiconductor optical amplifier 604 form a resonator for laser oscillation.

【０２８３】半導体光増幅器６０４は、波長分波器６０
２が異なる波長を出力する位置に複数設けられており、
それぞれ別の波長の光を増幅してレーザ発振させること
により、多波長レーザ装置を実現できる。図１３の例で
は、４素子の半導体光増幅器を用いており、それぞれ
１．２０μｍ，１．２４μｍ，１．２８μｍ，１．３２
μｍでレーザ発振させている。The semiconductor optical amplifier 604 is the wavelength demultiplexer 60.
2 are provided at positions where different wavelengths are output,
A multi-wavelength laser device can be realized by amplifying light of different wavelengths and causing laser oscillation. In the example of FIG. 13, a 4-element semiconductor optical amplifier is used, and 1.20 μm, 1.24 μm, 1.28 μm, and 1.32, respectively.
Laser oscillation is performed at μm.

【０２８４】図１３の多波長レーザ装置において、半導
体光増幅器６０４には図８に示した半導体光増幅器を用
いられている。従って、利得領域がＧａＩｎＮＡｓ量子
井戸層で構成されているため、利得領域とＡｌ0.4Ｇａ
0.6Ａｓクラッド層との伝導帯バンド不連続を２００ｍ
ｅＶ以上と大きくすることができる。従って、外部環境
温度が高くなっても、利得領域からクラッド層にオーバ
ーフローする電子が急激に増加することがない。そのた
め、高温時でも高い光増幅率を維持することができ、外
部環境温度に対して安定に動作する。In the multi-wavelength laser device of FIG. 13, the semiconductor optical amplifier shown in FIG. 8 is used as the semiconductor optical amplifier 604. Therefore, since the gain region is composed of the GaInNAs quantum well layer, the gain region and Al 0.4 Ga
200 m of conduction band discontinuity with 0.6 As clad layer
It can be increased to eV or more. Therefore, even if the external environment temperature rises, the number of electrons overflowing from the gain region to the cladding layer does not increase sharply. Therefore, a high optical amplification factor can be maintained even at high temperature, and the device operates stably with respect to the external environment temperature.

【０２８５】また、図１３の多波長レーザ装置では、レ
ーザ光強度を変調するために、電界吸収型半導体光変調
器９０２が設けられている。ここで、電界吸収型光変調
器としては、本発明の半導体光変調器（例えば、図１に
示したような電界吸収型半導体光変調器）を用いてい
る。これにより、高温動作時でもＳ／Ｎ比の低下がなく
安定に動作する。従って、外部環境温度の変化に対して
安定な多波長レーザ装置を形成できる。また、電子冷却
装置による精密な温度制御を必要としないため、低コス
トで製造することができる。Further, in the multi-wavelength laser device of FIG. 13, an electroabsorption type semiconductor optical modulator 902 is provided to modulate the laser light intensity. Here, as the electro-absorption optical modulator, the semiconductor optical modulator of the present invention (for example, the electro-absorption semiconductor optical modulator as shown in FIG. 1) is used. As a result, the S / N ratio does not decrease even during high temperature operation, and stable operation is achieved. Therefore, it is possible to form a multi-wavelength laser device that is stable against changes in the external environment temperature. Further, since it is not necessary to precisely control the temperature by the electronic cooling device, it can be manufactured at low cost.

【０２８６】さらに、図１の電界吸収型半導体光変調器
は、１０〜５０ＧＨｚの高速変調が可能となっている。
図１２の光伝送システムにおいては、４波長のレーザ光
をそれぞれ２５ＧＨｚで変調することにより、最大１０
０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量伝送が可能となる。Further, the electroabsorption type semiconductor optical modulator of FIG. 1 is capable of high speed modulation of 10 to 50 GHz.
In the optical transmission system of FIG. 12, a maximum of 10 is obtained by modulating laser light of 4 wavelengths at 25 GHz.
A large capacity transmission of 0 Gbit / s is possible.

【０２８７】図１２の波長分割多重方式の光伝送システ
ムは、外部環境温度の変化に対して光出力や変調特性が
安定して動作し、低コストの多波長レーザ装置を用いて
いる。従って、１００Ｇｂｉｔ／ｓの大容量伝送が可能
な光伝送システムを、安価でかつ高い信頼性で構築する
ことができる。The wavelength division multiplexing type optical transmission system of FIG. 12 uses a low-cost multi-wavelength laser device that operates stably in terms of optical output and modulation characteristics with respect to changes in external environmental temperature. Therefore, an optical transmission system capable of large-capacity transmission of 100 Gbit / s can be constructed at low cost and with high reliability.

【０２８８】[0288]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果を奏する。すなわち、 （ａ）請求項１記載の発明によれば、多重量子井戸構造
を光吸収層とし、多重量子井戸構造に電界を印加するｐ
側電極及びｎ側電極を備えた電界吸収型の半導体光変調
器において、多重量子井戸構造は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩ
ｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいず
れかの材料で構成された量子井戸層と、ＧａＡｓ，Ｇａ
ＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰのいずれかの材料で構成した障
壁層とにより構成されているので、量子井戸層に対する
電子の閉じ込めを強くすることができ、高温動作時でも
励起子の乖離を抑制できる。従って、高温動作時におい
ても量子閉じ込めシュタルク効果によるバンドギャップ
変化量が大きくでき、光変調のＳ／Ｎ比の低下を防止す
ることができる。As described above, according to the present invention,
It has the following effects. That is, (a) According to the invention of claim 1, the multiple quantum well structure is used as a light absorption layer, and an electric field is applied to the multiple quantum well structure.
In an electro-absorption type semiconductor optical modulator including a side electrode and an n-side electrode, a multi-quantum well structure includes GaNAs and GaI.
a quantum well layer made of any one of nNAs, GaNAsSb, and GaInNAsSb, and GaAs and Ga.
Since the barrier layer is made of either InP or GaInAsP, the electron confinement in the quantum well layer can be strengthened and exciton dissociation can be suppressed even at high temperature operation. Therefore, the amount of bandgap change due to the quantum confined Stark effect can be increased even during high-temperature operation, and a decrease in the S / N ratio of optical modulation can be prevented.

【０２８９】また、量子井戸層と障壁層との価電子帯バ
ンド不連続の増加を抑制することができ、従って、量子
井戸層中に正孔が蓄積しにくくなり、１０ＧＨｚ以上の
高速変調が可能となる。Further, it is possible to suppress an increase in valence band band discontinuity between the quantum well layer and the barrier layer, and therefore, it becomes difficult for holes to accumulate in the quantum well layer, and high-speed modulation of 10 GHz or more is possible. Becomes

【０２９０】また、障壁層に構成元素としてＡｌを含ま
ない材料を用いることで、量子井戸層と障壁層との界面
でＮ偏析が生じるのを抑制し、高品質の量子井戸構造を
形成することができる。By using a material that does not contain Al as a constituent element for the barrier layer, it is possible to suppress the occurrence of N segregation at the interface between the quantum well layer and the barrier layer and form a high quality quantum well structure. You can

【０２９１】（ｂ）また、請求項２記載の発明によれ
ば、多重量子井戸構造を光吸収層とし、多重量子井戸構
造に電界を印加するｐ側電極及びｎ側電極を備えた電界
吸収型の半導体光変調器において、多重量子井戸構造
は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，Ｇ
ａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成された量子井
戸層と、ＡｌaＧａ1-aＡｓ（０＜ａ≦１），（ＡｌbＧ
ａ1-b）ＩｎＰ（０＜ｂ≦１），（ＡｌcＧａ1-c）Ｉｎ
ＡｓＰ（０＜ｃ≦１）のいずれかの材料で構成した障壁
層と、量子井戸層と障壁層との間に設けられ、ＧａＡ
ｓ，ＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰのいずれかの材料で構
成された中間層とを有しているので、量子井戸層に対す
る電子の閉じ込めを更に強くすることができ、より高温
での動作が可能となる。(B) According to the second aspect of the invention, the multi-quantum well structure is used as a light absorption layer, and the electro-absorption type is provided with a p-side electrode and an n-side electrode for applying an electric field to the multi-quantum well structure. In the semiconductor optical modulator of, the multi-quantum well structure includes GaNAs, GaInNAs, GaNAsSb, G
a quantum well layer made of any material of aInNAsSb, Al a Ga 1-a As (0 <a ≦ 1), (Al b G
a 1-b ) InP (0 <b ≦ 1), (Al c Ga 1-c ) In
A barrier layer made of any material of AsP (0 <c ≦ 1) and provided between the quantum well layer and the barrier layer is formed of GaA.
Since it has an intermediate layer made of any one of s, GaInP, and GaInAsP, the electron confinement in the quantum well layer can be further strengthened, and operation at higher temperature becomes possible.

【０２９２】また、Ｎを構成元素として含む量子井戸層
とＡｌを構成元素として含む障壁層との界面に、ＮとＡ
ｌの両方を含まない中間層を薄く設けることで、界面の
Ｎ偏析を抑制し、高品質の量子井戸構造を形成すること
ができる。At the interface between the quantum well layer containing N as a constituent element and the barrier layer containing Al as a constituent element, N and A
By providing a thin intermediate layer that does not contain both l, N segregation at the interface can be suppressed and a high-quality quantum well structure can be formed.

【０２９３】（ｃ）また、請求項３記載の発明によれ
ば、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，
ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料
で構成された活性層を含む半導体レーザ素子と、請求項
１または２に記載の半導体光変調器とが集積形成されて
いることにより、特性温度が高く、かつ１０ＧＨｚ以上
の高速変調が可能な１．２〜１．６μｍ帯の半導体発光
装置（半導体レーザ装置）を形成することができる。(C) According to the invention of claim 3, on the GaAs substrate, GaNAs, GaInNAs,
A semiconductor laser device including an active layer made of any one of GaNAsSb and GaInNAsSb and the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2 are integrated and formed, so that the characteristic temperature is high and 10 GHz. It is possible to form a semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) in the 1.2 to 1.6 μm band capable of high-speed modulation as described above.

【０２９４】（ｄ）また、請求項４記載の発明によれ
ば、ＧａＡｓ基板上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，
ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料
で構成された活性層を含む半導体レーザ素子と、請求項
１または２に記載の半導体光変調器とがモノリシックに
集積形成されていることにより、特性温度が高く、かつ
１０ＧＨｚ以上の高速変調が可能な１．２〜１．６μｍ
帯の半導体発光装置（半導体レーザ装置）を形成するこ
とができる。そして、半導体レーザ素子と半導体光変調
器とが同一基板上にモノリシックに集積されていること
で、半導体発光装置を小型化することができる。(D) According to the invention described in claim 4, on the GaAs substrate, GaNAs, GaInNAs,
A semiconductor laser device including an active layer made of any one of GaNAsSb and GaInNAsSb and the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2 are monolithically integrated, so that the characteristic temperature is high, 1.2-1.6 μm capable of high-speed modulation of 10 GHz or more
A band semiconductor light emitting device (semiconductor laser device) can be formed. Since the semiconductor laser element and the semiconductor optical modulator are monolithically integrated on the same substrate, the semiconductor light emitting device can be downsized.

【０２９５】（ｅ）また、請求項５記載の発明によれ
ば、請求項３または請求項４記載の半導体発光装置にお
いて、前記半導体レーザ素子は面発光半導体レーザ素子
であることにより、半導体発光装置の動作電流をさらに
低減することができる。(E) Further, according to the invention of claim 5, in the semiconductor light emitting device according to claim 3 or 4, the semiconductor laser element is a surface emitting semiconductor laser element. The operating current can be further reduced.

【０２９６】（ｆ）また、請求項６記載の発明によれ
ば、請求項４記載の半導体発光装置において、前記半導
体レーザ素子は面発光半導体レーザ素子であって、面発
光半導体レーザ素子と前記電界吸収型の半導体光変調器
とが積層方向にモノリシックに集積されたものとなって
いるので、光変調器集積型半導体レーザ装置等をモノリ
シックに２次元アレイ化することが可能となり、高密度
に並列集積化することができる。(F) According to the invention described in claim 6, in the semiconductor light emitting device according to claim 4, the semiconductor laser element is a surface emitting semiconductor laser element, and the surface emitting semiconductor laser element and the electric field are included. Since the absorption type semiconductor optical modulator and the absorption type semiconductor optical modulator are monolithically integrated in the stacking direction, the optical modulator integrated type semiconductor laser device and the like can be monolithically formed into a two-dimensional array, and are arranged in high density in parallel. Can be integrated.

【０２９７】（ｇ）また、請求項７記載の発明によれ
ば、請求項６記載の半導体発光装置において、半導体光
変調器が面発光半導体レーザ素子の共振器内に位置して
いることにより、半導体光変調器の光強度変調のＳ／Ｎ
比を高く保ったままで、光吸収層を薄くすることができ
る。(G) According to the invention described in claim 7, in the semiconductor light emitting device according to claim 6, since the semiconductor optical modulator is located in the resonator of the surface emitting semiconductor laser element, S / N of light intensity modulation of semiconductor optical modulator
The light absorption layer can be thinned while keeping the ratio high.

【０２９８】（ｈ）また、請求項８記載の発明によれ
ば、請求項６記載の半導体発光装置において、半導体光
変調器が面発光半導体レーザ素子の分布ブラッグ反射鏡
内に位置していることにより、半導体光変調器の光強度
のＳ／Ｎ比を高く保ったままで、光吸収層を薄くするこ
とができる。さらに、面発光半導体レーザ素子におい
て、活性層へのキャリア閉じ込めを高くすることができ
る。(H) According to the invention described in claim 8, in the semiconductor light emitting device according to claim 6, the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device. As a result, the light absorption layer can be thinned while keeping the S / N ratio of the light intensity of the semiconductor optical modulator high. Further, in the surface emitting semiconductor laser device, carrier confinement in the active layer can be increased.

【０２９９】（ｉ）また、請求項９記載の発明によれ
ば、請求項８記載の半導体発光装置において、半導体光
変調器が面発光半導体レーザ素子の基板側の分布ブラッ
グ反射鏡内に位置していることにより、半導体光変調器
の光強度のＳ／Ｎ比を高く保ったままで、光吸収層を薄
くすることができる。さらに、面発光半導体レーザ素子
において、活性層へのキャリア閉じ込めを高くすること
ができる。また、面発光半導体レーザ素子の電流狭窄構
造に用いられるＡｌＡｓ選択酸化の制御性が向上する。(I) According to the invention described in claim 9, in the semiconductor light emitting device according to claim 8, the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector on the substrate side of the surface emitting semiconductor laser device. Accordingly, the light absorption layer can be thinned while keeping the S / N ratio of the light intensity of the semiconductor optical modulator high. Further, in the surface emitting semiconductor laser device, carrier confinement in the active layer can be increased. Further, the controllability of AlAs selective oxidation used in the current confinement structure of the surface emitting semiconductor laser device is improved.

【０３００】（ｊ）また、請求項１０記載の発明によれ
ば、半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の共振器
内または半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置しているこ
とにより、半導体光変調器の光強度変調のＳ／Ｎ比を高
くすることができる。(J) According to the tenth aspect of the invention, the semiconductor optical modulator is located in the resonator of the surface emitting semiconductor laser device or in the semiconductor distributed Bragg reflector. The S / N ratio of the light intensity modulation of the device can be increased.

【０３０１】（ｋ）また、請求項第１１記載の発明によ
れば、半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の光出
射面と反対側の半導体分布ブラッグ反射鏡内に位置して
いることにより、半導体光変調器によって光吸収係数を
変化させた場合に、高反射率側の分布ブラッグ反射鏡の
反射率を低下させるため、閾電流をより大きく変化させ
ることが可能となる。(K) According to the eleventh aspect of the invention, the semiconductor optical modulator is located in the semiconductor distributed Bragg reflector on the side opposite to the light emitting surface of the surface emitting semiconductor laser device. When the optical absorption coefficient is changed by the semiconductor optical modulator, the reflectance of the distributed Bragg reflector on the high reflectance side is lowered, and thus the threshold current can be changed more greatly.

【０３０２】（ｌ）また、請求項１２記載の発明によれ
ば、半導体光変調器の変調用電極の少なくとも一方は、
半導体光変調器に隣接した半導体分布ブラッグ反射鏡の
１周期以下の位置に設けられているため、半導体分布ブ
ラッグ反射鏡の抵抗と容量による遅延の影響を低減し
て、より高周波で動作させることが可能となる。(L) Further, according to the invention of claim 12, at least one of the modulation electrodes of the semiconductor optical modulator is:
Since the semiconductor distributed Bragg reflector adjacent to the semiconductor optical modulator is provided at a position of one cycle or less, it is possible to reduce the influence of the delay due to the resistance and capacitance of the semiconductor distributed Bragg reflector and to operate at a higher frequency. It will be possible.

【０３０３】（ｍ）また、請求項１３記載の発明によれ
ば、請求項６〜１２のいずれか一項に記載の半導体発光
装置において、半導体光変調器と面発光半導体レーザ素
子との電気的絶縁層として、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡ
ｓを選択酸化した層を用いることにより、半導体光変調
器と面発光半導体レーザ素子との絶縁耐圧を高くして信
頼性を向上できる。(M) Further, according to the invention of claim 13, in the semiconductor light emitting device according to any one of claims 6 to 12, the semiconductor light modulator and the surface emitting semiconductor laser element are electrically connected. AlAs or AlGaA as the insulating layer
By using the layer in which s is selectively oxidized, the withstand voltage between the semiconductor optical modulator and the surface-emitting semiconductor laser device can be increased, and the reliability can be improved.

【０３０４】（ｎ）また、請求項１４記載の発明によれ
ば、面発光半導体レーザ素子の分布ブラッグ反射鏡に
は、高屈折率層と低屈折率層との間に組成傾斜層が設け
られており、組成傾斜層の層厚が３０〜５０ｎｍである
ので、分布ブラッグ反射鏡を介して半導体光変調器にバ
イアスを印加する場合でも、分布ブラッグ反射鏡の抵抗
と容量を低減して、より高い変調周波数で半導体光変調
器を動作させることが可能となる。(N) According to the fourteenth aspect of the invention, in the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device, the composition gradient layer is provided between the high refractive index layer and the low refractive index layer. Since the layer thickness of the compositionally graded layer is 30 to 50 nm, the resistance and the capacitance of the distributed Bragg reflector are reduced and the bias is applied to the semiconductor optical modulator via the distributed Bragg reflector. It is possible to operate the semiconductor optical modulator at a high modulation frequency.

【０３０５】（ｏ）また、請求項１５記載の発明によれ
ば、一対の反射鏡で構成された共振器内に、ＡＳＥ放射
光源と、ＡＳＥ放射光源で発生した光を波長分波する波
長分波器と、波長分波器を通って分波したそれぞれの波
長の光を選択し増幅する光ゲートアレイと、光ゲートア
レイを通った光の強度を変調する半導体光変調器とを備
えた波長可変レーザ装置において、半導体光変調器とし
て請求項１または請求項２に記載の半導体光変調器が用
いられるので、波長分波した光の光強度を変調するの
に、１０ＧＨｚ以上の高速変調が可能であり、高温動作
時でも光変調のＳ／Ｎ比が低下することがなく、安定に
動作させることができる。(O) According to the fifteenth aspect of the invention, the ASE radiation light source and the wavelength component for demultiplexing the light generated by the ASE radiation light source are provided in the resonator constituted by the pair of reflecting mirrors. Wavelength equipped with a wave multiplexer, an optical gate array that selects and amplifies the light of each wavelength demultiplexed through the wavelength demultiplexer, and a semiconductor optical modulator that modulates the intensity of light that has passed through the optical gate array In the variable laser device, since the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2 is used as the semiconductor optical modulator, high-speed modulation of 10 GHz or more is possible for modulating the light intensity of the wavelength-divided light. Therefore, the S / N ratio of light modulation does not decrease even during high temperature operation, and stable operation can be achieved.

【０３０６】（ｐ）また、請求項１６記載の発明によれ
ば、一対の反射鏡で構成された共振器内に、波長分波器
と、波長分波器を通って分波したそれぞれの波長の光を
選択し増幅する半導体光増幅器と、半導体光増幅器で増
幅された光の強度を変調する半導体光変調器とを備えた
多波長レーザ装置において、半導体光変調器として請求
項１または請求項２に記載の半導体光変調器が用いられ
るので、波長分波した光の光強度を変調するのに、１０
ＧＨｚ以上の高速変調が可能であり、高温動作時でも光
変調のＳ／Ｎ比が低下することがなく、安定に動作させ
ることができる。(P) According to the sixteenth aspect of the invention, the wavelength demultiplexer and the respective wavelengths demultiplexed through the wavelength demultiplexer are provided in the resonator constituted by the pair of reflecting mirrors. 5. A multi-wavelength laser device comprising: a semiconductor optical amplifier for selecting and amplifying the light of 1) and a semiconductor optical modulator for modulating the intensity of the light amplified by the semiconductor optical amplifier. Since the semiconductor optical modulator described in 2 is used, it is necessary to adjust the light intensity of the wavelength demultiplexed light by 10
High-speed modulation of GHz or higher is possible, and the S / N ratio of optical modulation does not decrease even during high temperature operation, and stable operation can be achieved.

【０３０７】（ｑ）また、請求項１７記載の発明によれ
ば、複数の波長の光信号を送信する光送信モジュール
と、光信号を伝送する光ファイバと、光信号を受光する
光受信モジュールを備えた波長分割多重方式の光伝送シ
ステムにおいて、請求項１６記載の多波長レーザ装置が
光送信モジュールに用いられるようになっており、請求
項１６記載の多波長レーザ装置は、外部環境温度の変化
に対して安定に動作するため、電子冷却装置による精密
な温度制御を必要としない。従って、多波長レーザ装置
を低コストで製造することができ、それを用いた光伝送
システムを低コスト化することができる。(Q) According to the invention as set forth in claim 17, there are provided an optical transmitter module for transmitting optical signals of a plurality of wavelengths, an optical fiber for transmitting the optical signal, and an optical receiver module for receiving the optical signal. In a provided wavelength division multiplexing optical transmission system, the multi-wavelength laser device according to claim 16 is used in an optical transmission module, and the multi-wavelength laser device according to claim 16 changes the external environmental temperature. Since it operates stably with respect to, the precise temperature control by the electronic cooling device is not required. Therefore, the multi-wavelength laser device can be manufactured at low cost, and the cost of the optical transmission system using the same can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係る半導体光変調器の構成例を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor optical modulator according to the present invention.

【図２】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図３】本発明に係る半導体発光装置の他の構成例を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図４】本発明に係る半導体発光装置の他の構成例を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図５】本発明に係る面型半導体発光装置の他の構成例
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the planar semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図６】本発明に係る面型半導体発光装置の他の構成例
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the planar semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図７】ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡ
ｓを活性層とする端面型半導体レーザを試作して、半導
体レーザの閾電流密度Ｊthと全損失αの関係を実験的に
求めた結果を示す図である。FIG. 7: GaInNA in 1.3 μm band on GaAs substrate
FIG. 6 is a diagram showing a result of experimentally obtaining the relationship between the threshold current density J th of the semiconductor laser and the total loss α by experimentally manufacturing an end-face type semiconductor laser having s as an active layer.

【図８】本発明に係る半導体光増幅器の構成例を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor optical amplifier according to the present invention.

【図９】本発明に係る半導体光変調器の他の構成例を示
す図である。FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor optical modulator according to the present invention.

【図１０】本発明に係る波長可変レーザ装置の構成例を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a wavelength tunable laser device according to the present invention.

【図１１】図１０の波長可変レーザ装置に用いられてい
るＡＳＥ放射光源の構成例を示す図である。11 is a diagram showing a configuration example of an ASE radiation light source used in the wavelength tunable laser device of FIG.

【図１２】本発明に係る光伝送システムの構成例を示す
図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of an optical transmission system according to the present invention.

【図１３】図１２に示した光伝送システムに用いられて
いる多波長レーザ装置の構成例を示す図である。13 is a diagram showing a configuration example of a multi-wavelength laser device used in the optical transmission system shown in FIG.

【図１４】本発明に係る半導体発光装置の他の構成例を
示す図である。FIG. 14 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図１５】本発明に係る半導体発光装置の他の構成例を
示す図である。FIG. 15 is a diagram showing another configuration example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図１６】分布ブラッグ反射鏡の抵抗率と組成傾斜層厚
さとの関係を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the resistivity of the distributed Bragg reflector and the composition gradient layer thickness.

【図１７】分布ブラッグ反射鏡の反射率の変化率と組成
傾斜層厚さとの関係を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the rate of change in reflectance of the distributed Bragg reflector and the thickness of the compositionally graded layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０１： ｎ型ＧａＡｓ基板 １０２： ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 １０３： ＧａＡｓ下部光導波層 １０４： ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性
層 １０５： ＧａＡｓ上部光導波層 １０６： ｐ型ＧａＩｎＰ第１クラッド層 １０７： ｎ型ＡｌＩｎＰブロック層 １０８： ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層 １０９： ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １１０： ｐ側電極 １１１： ｎ側電極 １１２： 後端面無反射膜 １１３： 前端面無反射膜 ２０１： ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ ＤＢＲ ２０２： ｎ型ＧａＡｓ下部スペーサ層 ２０３： ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性
層 ２０４： ｐ型ＡｌＧａＡｓキャリアブロック層 ２０５： ｐ型ＧａＡｓ上部スペーサ層 ２０６： ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ ＤＢＲ ２０７： 高抵抗領域 ３０１： 多重量子井戸構造 ３０２： ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層 ３０３： ｐ型ＡｌＡｓ ３０４： ＡｌＯx絶縁領域 ４０１： ＧａＡｓＰ回折格子層 ４０２： ＧａＡｓＰ上部光導波層 ４０３： ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 ４０４： 高抵抗領域 ４０５： ｐ側電極 ４０６： ｐ側電極 ５０１： ｐ型ＡｌＡｓ層 ５０２： ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ第１ＤＢＲ ５０３ ： ＡｌＯx絶縁層 ５０４： ｎ型ＧａＡｓコンタクト層 ５０５： ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 ５０６： 多重量子井戸構造 ５０６ａ： ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層 ５０６ｂ： ＡｌＧａＡｓ障壁層 ５０６ｃ： ＧａＡｓ中間層 ５０７： ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 ５０８： ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ第２ＤＢＲ ５０９： ＡｌＯx絶縁領域 ５１０： 変調用ｐ側電極 ５１１： 変調用ｎ側電極 ６０１： ＡＳＥ光源 ６０２： 分波器 ６０３： 光ゲートアレイ ６０４： 半導体光増幅器 ６０５： 合波器 ６０６： Ｓｉ基板 ７０１： ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性
層 ７０２： 無反射膜 ７０３： 高反射膜 ７０４： ストライプ領域 ７０５ａ，ｂ，ｃ，ｄ： ＧａＩｎＮＡｓ井戸層 ７０６： ＧａＡｓ障壁層 ８０１： 光送信モジュール ８０２： 光受信モジュール ８０３： 光ファイバケーブル ８０４： 多波長レーザ装置 ８０５： 駆動制御回路 ８０６： 受光装置 ８０７： 受信回路 ９０１： 高反射膜 ９０２： 電界吸収型光変調器 １００１： Ｓｉ基板 １００２： 面発光レーザアレイ １００３： ４５°ミラー １００４： 光導波路 １００５： 光変調器アレイ １００６： 光ファイバ １１０１： 第１の上部ＧａＡｓスペーサ層 １１０２： 第２の上部ＧａＡｓスペーサ層 １１０３： ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １１０４： ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 上部ＤＢＲ １２０１： ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 下部ＤＢＲ １２０２： ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ ＤＢＲ １２０３： ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ上部ＤＢＲ １２０４： ｎ側電極 １４０１：ｐ型ＧａＡｓ基板 １４０２：ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａ
ｓ下部ＤＢＲ １４０３：ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸
光吸収層 １４０４：ｎ型 Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1
Ａｓ ＤＢＲ １４０５：Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ下部スペーサ層 １４０６：ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ多重量子井戸
活性層 １４０７： Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ上部スペーサ層 １４０８： ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1
Ａｓ上部ＤＢＲ １４１１：ｐ側電極 １４１２：ｎ側電極 １４１３：ｐ側電極 １５０１：ｐ型ＧａＡｓ層 １５０２：ｎ型ＧａＡｓ層 １５０３：ｐ型ＧａＡｓ層101: n-type GaAs substrate 102: n-type AlGaAs cladding layer 103: GaAs lower optical waveguide layer 104: GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 105: GaAs upper optical waveguide layer 106: p-type GaInP first cladding layer 107: n-type AlInP block layer 108: p-type AlGaAs second cladding layer 109: p-type GaAs cap layer 110: p-side electrode 111: n-side electrode 112: rear facet antireflection film 113: front facet antireflection film 201: n-type GaAs / AlGaAs DBR 202: n-type GaAs lower spacer layer 203: GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 204: p-type AlGaAs carrier block layer 205: p-type GaAs upper spacer layer 206: p-type GaAs / AlGaAs DBR 207: high resistance region 301: Multiple quantum Well structure 302: p-type AlGaAs first cladding layer 303: p-type AlAs 304: AlO x insulating region 401: GaAsP diffraction grating layer 402: GaAsP upper optical waveguide layer 403: p-type AlGaAs cladding layer 404: high resistance region 405: p Side electrode 406: p-side electrode 501: p-type AlAs layer 502: p-type GaAs / AlGaAs first DBR 503: AlO x insulating layer 504: n-type GaAs contact layer 505: n-type AlGaAs cladding layer 506: multiple quantum well structure 506a: GaInNAs quantum well layer 506b: AlGaAs barrier layer 506c: GaAs intermediate layer 507: p-type AlGaAs cladding layer 508: p-type GaAs / AlGaAs second DBR 509: AlO x insulating region 510: modulation p-side electrode 511: modulation n-side electrode 601: ASE light source 602: demultiplexer 603: optical gate array 604: semiconductor optical amplifier 605: multiplexer 606: Si substrate 701: GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 702: antireflection film 703: high reflection film 704: stripe region 705a, b, c, d: GaInNAs well layer 706: GaAs barrier layer 801: optical transmitter module 802: optical receiver module 803: optical fiber cable 804: multi-wavelength laser device 805: drive control circuit 806: light receiver 807: receiver circuit 901: High reflection film 902: Electroabsorption optical modulator 1001: Si substrate 1002: Surface emitting laser array 1003: 45 ° mirror 1004: Optical waveguide 1005: Optical modulator array 1006: Optical fiber 1101: First upper GaAs spacer Layer 1102: Second top G As spacer layer 1103: p-type GaAs contact layer 1104: n-type GaAs / AlGaAs upper DBR 1201: n-type GaAs / AlGaAs lower DBR 1202: p-type GaAs / AlGaAs DBR 1203: n-type GaAs / AlGaAs upper DBR 1204: n-side electrode 1401: p-type GaAs substrate 1402: p-type Al 0.2 Ga 0.8 As / Al 0.9 Ga 0.1 A
s Lower DBR 1403: GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well light absorption layer 1404: n-type Al 0.2 Ga 0.8 As / Al 0.9 Ga 0.1
As DBR 1405: Al 0.2 Ga 0.8 As lower spacer layer 1406: GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As multiple quantum well active layer 1407: Al 0.2 Ga 0.8 As upper spacer layer 1408: p-type Al 0.2 Ga 0.8 As / Al 0.9 Ga 0.1
As upper DBR 1411: p-side electrode 1412: n-side electrode 1413: p-side electrode 1501: p-type GaAs layer 1502: n-type GaAs layer 1503: p-type GaAs layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/343 ６１０ Ｈ０１Ｓ 5/343 ６１０ Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 HA15 KA18 5F073 AA11 AA13 AA22 AA45 AA64 AA65 AA74 AA83 AB06 AB17 AB28 BA02 CA17 CB02 EA04 EA14 EA27 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01S 5/343 610 H01S 5/343 610 F term (reference) 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 HA15 KA18 5F073 AA11 AA13 AA22 AA45 AA64 AA65 AA74 AA83 AB06 AB17 AB28 BA02 CA17 CB02 EA04 EA14 EA27

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 多重量子井戸構造を光吸収層とし、多重
量子井戸構造に電界を印加するｐ側電極及びｎ側電極を
備えた電界吸収型の半導体光変調器において、多重量子
井戸構造は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成され
た量子井戸層と、ＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓ
Ｐのいずれかの材料で構成された障壁層で構成されてい
ることを特徴とする半導体光変調器。1. An electro-absorption semiconductor optical modulator having a p-side electrode and an n-side electrode for applying an electric field to the multiple quantum well structure, wherein the multiple quantum well structure is a light absorbing layer, GaNAs, GaInNAs, GaNAs
A quantum well layer made of any one of Sb and GaInNAsSb, and GaAs, GaInP, and GaInAs
A semiconductor optical modulator comprising a barrier layer made of any of P materials. 【請求項２】 多重量子井戸構造を光吸収層とし、多重
量子井戸構造に電界を印加するｐ側電極及びｎ側電極を
備えた電界吸収型の半導体光変調器において、多重量子
井戸構造は、ＧａＮＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓ
Ｓｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいずれかの材料で構成され
た量子井戸層と、ＡｌaＧａ1-aＡｓ（０＜ａ≦１），
（ＡｌbＧａ1-b）ＩｎＰ（０＜ｂ≦１），（ＡｌcＧａ
1-c）ＩｎＡｓＰ（０＜ｃ≦１）のいずれかの材料で構
成された障壁層と、量子井戸層と障壁層との間に設けら
れ、ＧａＡｓ，ＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰのいずれか
の材料で構成された中間層とを有していることを特徴と
する半導体光変調器。2. An electro-absorption semiconductor optical modulator having a p-side electrode and an n-side electrode for applying an electric field to the multiple quantum well structure, wherein the multiple quantum well structure is a light absorbing layer, GaNAs, GaInNAs, GaNAs
A quantum well layer made of one of Sb and GaInNAsSb, Al a Ga 1-a As (0 <a ≦ 1),
(Al b Ga 1-b ) InP (0 <b ≦ 1), (Al c Ga
1-c ) A barrier layer made of any material of InAsP (0 <c ≦ 1), provided between the quantum well layer and the barrier layer, and made of any material of GaAs, GaInP, and GaInAsP A semiconductor optical modulator having an intermediate layer formed thereon. 【請求項３】 ＧａＡｓ基板上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩ
ｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいず
れかの材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子
と、請求項１または２に記載の半導体光変調器とが集積
形成されていることを特徴とする半導体発光装置。3. GaNAs, GaI on a GaAs substrate
3. A semiconductor light emitting device, comprising: a semiconductor laser device including an active layer made of any one of nNAs, GaNAsSb, and GaInNAsSb; and the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2. . 【請求項４】 ＧａＡｓ基板上に、ＧａＮＡｓ，ＧａＩ
ｎＮＡｓ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂのいず
れかの材料で構成された活性層を含む半導体レーザ素子
と、請求項１または２に記載の半導体光変調器とがモノ
リシックに集積形成されていることを特徴とする半導体
発光装置。4. GaNAs, GaI on a GaAs substrate
A semiconductor laser device including an active layer made of any one of nNAs, GaNAsSb, and GaInNAsSb, and the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2 being monolithically integrated. Light emitting device. 【請求項５】 請求項３または請求項４記載の半導体発
光装置において、前記半導体レーザ素子は面発光半導体
レーザ素子であることを特徴とする半導体発光装置。5. The semiconductor light emitting device according to claim 3 or 4, wherein the semiconductor laser element is a surface emitting semiconductor laser element. 【請求項６】 請求項４記載の半導体発光装置におい
て、前記半導体レーザ素子は面発光半導体レーザ素子で
あって、面発光半導体レーザ素子と前記半導体光変調器
とが積層方向にモノリシックに集積されたものとなって
いることを特徴とする半導体発光装置。6. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the semiconductor laser element is a surface emitting semiconductor laser element, and the surface emitting semiconductor laser element and the semiconductor optical modulator are monolithically integrated in a stacking direction. A semiconductor light-emitting device characterized in that 【請求項７】 請求項６記載の半導体発光装置におい
て、半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の共振器
内に位置することを特徴とする半導体発光装置。7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the semiconductor optical modulator is located in the resonator of the surface emitting semiconductor laser device. 【請求項８】 請求項６記載の半導体発光装置におい
て、半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の分布ブ
ラッグ反射鏡内に位置することを特徴とする半導体発光
装置。8. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device. 【請求項９】 請求項８記載の半導体発光装置におい
て、半導体光変調器が面発光半導体レーザ素子の基板側
の分布ブラッグ反射鏡内に位置することを特徴とする半
導体発光装置。9. The semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein the semiconductor optical modulator is located in the distributed Bragg reflector on the substrate side of the surface emitting semiconductor laser device. 【請求項１０】 単結晶半導体基板上に、面発光半導体
レーザ素子と、多重量子井戸構造を光吸収層とする半導
体光変調器とが積層方向にモノリシックに集積されてお
り、半導体光変調器は、面発光半導体レーザ素子の共振
器内、または、面発光半導体レーザ素子の半導体分布ブ
ラッグ反射鏡内に位置していることを特徴とする半導体
発光装置。10. A surface emitting semiconductor laser device and a semiconductor optical modulator having a multiple quantum well structure as a light absorption layer are monolithically integrated in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate. A semiconductor light emitting device which is located in a resonator of a surface emitting semiconductor laser device or in a semiconductor distributed Bragg reflector of a surface emitting semiconductor laser device. 【請求項１１】 単結晶半導体基板上に、面発光半導体
レーザ素子と、光吸収層を含む半導体光変調器とが積層
方向にモノリシックに集積されており、半導体光変調器
は、面発光半導体レーザ素子の光出射面と反対側の半導
体分布ブラッグ反射鏡内に位置していることを特徴とす
る半導体発光装置。11. A surface emitting semiconductor laser device and a semiconductor optical modulator including a light absorption layer are monolithically integrated in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate, and the semiconductor optical modulator is a surface emitting semiconductor laser. A semiconductor light emitting device characterized in that it is located in a semiconductor distributed Bragg reflector on the side opposite to the light emitting surface of the element. 【請求項１２】 単結晶半導体基板上に、面発光半導体
レーザ素子と、光吸収層を含む半導体光変調器とが積層
方向にモノリシックに集積されており、半導体光変調器
は、面発光半導体レーザ素子の半導体分布ブラッグ反射
鏡内に位置しており、半導体光変調器の変調用電極の少
なくとも一方は、半導体光変調器に隣接した半導体分布
ブラッグ反射鏡の１周期以下の位置に設けられているこ
とを特徴とする半導体発光装置。12. A surface emitting semiconductor laser device and a semiconductor optical modulator including a light absorption layer are monolithically integrated in a stacking direction on a single crystal semiconductor substrate, and the semiconductor optical modulator is a surface emitting semiconductor laser. It is located in the semiconductor distributed Bragg reflector of the device, and at least one of the modulation electrodes of the semiconductor optical modulator is provided at a position of one cycle or less of the semiconductor distributed Bragg reflector adjacent to the semiconductor optical modulator. A semiconductor light emitting device characterized by the above. 【請求項１３】 請求項６〜１２のいずれか一項に記載
の半導体発光装置において、半導体光変調器と面発光半
導体レーザ素子との電気的絶縁層として、ＡｌＡｓまた
はＡｌＧａＡｓを選択酸化した層を用いたことを特徴と
する半導体発光装置。13. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein a layer obtained by selectively oxidizing AlAs or AlGaAs is used as an electrically insulating layer between the semiconductor optical modulator and the surface emitting semiconductor laser element. A semiconductor light emitting device characterized by being used. 【請求項１４】 請求項６〜１２のいずれか一項に記載
の半導体発光装置において、面発光半導体レーザ素子の
分布ブラッグ反射鏡は、高屈折率層と低屈折率層との間
に組成傾斜層が設けられており、組成傾斜層の層厚が３
０〜５０ｎｍであることを特徴とする半導体発光装置。14. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the distributed Bragg reflector of the surface emitting semiconductor laser device has a composition gradient between the high refractive index layer and the low refractive index layer. Layers, and the composition gradient layer has a layer thickness of 3
A semiconductor light emitting device having a thickness of 0 to 50 nm. 【請求項１５】 一対の反射鏡で構成された共振器内
に、ＡＳＥ放射光源と、ＡＳＥ放射光源で発生した光を
波長分波する波長分波器と、波長分波器を通って分波し
たそれぞれの波長の光を選択し増幅する光ゲートアレイ
と、光ゲートアレイを通った光の強度を変調する半導体
光変調器とを備えた波長可変レーザ装置において、半導
体光変調器として請求項１または請求項２に記載の半導
体光変調器が用いられることを特徴とする波長可変レー
ザ装置。15. An ASE radiation source, a wavelength demultiplexer for demultiplexing light generated by the ASE radiation source into a resonator formed of a pair of reflecting mirrors, and a demultiplexer passing through the wavelength demultiplexer. 2. A wavelength tunable laser device comprising an optical gate array for selecting and amplifying light of each of the wavelengths, and a semiconductor optical modulator for modulating the intensity of light passing through the optical gate array, as a semiconductor optical modulator. A wavelength tunable laser device using the semiconductor optical modulator according to claim 2. 【請求項１６】 一対の反射鏡で構成された共振器内
に、波長分波器と、波長分波器を通って分波したそれぞ
れの波長の光を選択し増幅する半導体光増幅器と、半導
体光増幅器で増幅された光の強度を変調する半導体光変
調器とを備えた多波長レーザ装置において、半導体光変
調器として請求項１または請求項２に記載の半導体光変
調器が用いられることを特徴とする多波長レーザ装置。16. A wavelength demultiplexer, a semiconductor optical amplifier that selects and amplifies light of each wavelength demultiplexed through the wavelength demultiplexer, in a resonator formed of a pair of reflecting mirrors, and a semiconductor. In a multi-wavelength laser device including a semiconductor optical modulator that modulates the intensity of light amplified by an optical amplifier, the semiconductor optical modulator according to claim 1 or 2 is used as the semiconductor optical modulator. Characteristic multi-wavelength laser device. 【請求項１７】 複数の波長の光信号を送信する光送信
モジュールと、光信号を伝送する光ファイバと、光信号
を受光する光受信モジュールを備えた波長分割多重方式
の光伝送システムにおいて、請求項１６記載の多波長レ
ーザ装置が光送信モジュールに用いられることを特徴と
する光伝送システム。17. A wavelength division multiplexing optical transmission system comprising an optical transmission module for transmitting optical signals of a plurality of wavelengths, an optical fiber for transmitting the optical signal, and an optical reception module for receiving the optical signal. Item 16. An optical transmission system, wherein the multi-wavelength laser device according to Item 16 is used in an optical transmission module.
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