JP2003229636A - 半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置Info
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- JP2003229636A JP2003229636A JP2002028956A JP2002028956A JP2003229636A JP 2003229636 A JP2003229636 A JP 2003229636A JP 2002028956 A JP2002028956 A JP 2002028956A JP 2002028956 A JP2002028956 A JP 2002028956A JP 2003229636 A JP2003229636 A JP 2003229636A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光信号のアッテネータを半導体レーザ素子と
一体化して、伝送装置の小型化及び低コスト化を可能に
する。 【解決手段】 半導体基板にレーザ光を出射する光源部
と前記レーザ光を変調する変調器部とを集積した半導体
レーザ素子において、前記レーザ光の光出力を調整する
アッテネータ部を前記光源部と同様の層構造で半導体基
板に形成する。上述した本発明によれば、アッテネータ
部を光源部と同様の構成とすることによって、従来は別
部品であったアッテネータを、従来の素子形成のプロセ
スを適用して半導体レーザ素子に集積化することができ
る。
一体化して、伝送装置の小型化及び低コスト化を可能に
する。 【解決手段】 半導体基板にレーザ光を出射する光源部
と前記レーザ光を変調する変調器部とを集積した半導体
レーザ素子において、前記レーザ光の光出力を調整する
アッテネータ部を前記光源部と同様の層構造で半導体基
板に形成する。上述した本発明によれば、アッテネータ
部を光源部と同様の構成とすることによって、従来は別
部品であったアッテネータを、従来の素子形成のプロセ
スを適用して半導体レーザ素子に集積化することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
及び半導体レーザ装置に関し、特に、半導体レーザ光の
光出力の調整に適用して有効な技術に関するものであ
る。
及び半導体レーザ装置に関し、特に、半導体レーザ光の
光出力の調整に適用して有効な技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、半導体基板に形成した
活性層中にて励起状態の電子と正孔とが放射再結合する
誘導放射を整然と起こすことにより、振動数や位相が揃
ったコヒーレントな光が得られるため、直進性や干渉性
が高く、情報処理或いは光通信等の広い分野で用いられ
ている。
活性層中にて励起状態の電子と正孔とが放射再結合する
誘導放射を整然と起こすことにより、振動数や位相が揃
ったコヒーレントな光が得られるため、直進性や干渉性
が高く、情報処理或いは光通信等の広い分野で用いられ
ている。
【０００３】情報化の進展によって情報通信網のトラフ
ィックは急激な増加を続けており、こうしたトラフィッ
クの増加に対応するために、情報通信網のバックボーン
となる光通信網にはより多くの情報を処理するために高
速化が求められている。このため、１０Ｇｂｐｓ以上の
高速大容量光伝送には、波長の異なる複数の光信号を多
重化して１本の光ファイバに伝送する波長分割多重通信
(ＷＤＭ：WavelengthDivision Multiplexing)技術が一
般的となってきている。
ィックは急激な増加を続けており、こうしたトラフィッ
クの増加に対応するために、情報通信網のバックボーン
となる光通信網にはより多くの情報を処理するために高
速化が求められている。このため、１０Ｇｂｐｓ以上の
高速大容量光伝送には、波長の異なる複数の光信号を多
重化して１本の光ファイバに伝送する波長分割多重通信
(ＷＤＭ：WavelengthDivision Multiplexing)技術が一
般的となってきている。
【０００４】図１は波長分割多重光通信に用いられる送
信側の伝送装置を示す構成図であり、この伝送装置で
は、レーザ光を発生させる光源と該レーザ光を変調する
変調器とを一体化したモジュールＤＭが複数並設されて
おり、夫々のモジュールＤＭから出力される光信号は可
変光アッテネータＶＯＡ(Variable Optical Attenuato
r)によって光出力を調整され、光合波器アレイ導波路型
の光合波器ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)によっ
て多重化されて、多重化された光信号を光増幅器ＡＭＰ
によって増幅して、受信側の伝送装置と接続する光ファ
イバＯＦに出力している。
信側の伝送装置を示す構成図であり、この伝送装置で
は、レーザ光を発生させる光源と該レーザ光を変調する
変調器とを一体化したモジュールＤＭが複数並設されて
おり、夫々のモジュールＤＭから出力される光信号は可
変光アッテネータＶＯＡ(Variable Optical Attenuato
r)によって光出力を調整され、光合波器アレイ導波路型
の光合波器ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)によっ
て多重化されて、多重化された光信号を光増幅器ＡＭＰ
によって増幅して、受信側の伝送装置と接続する光ファ
イバＯＦに出力している。
【０００５】図２は図１のモジュールＤＭを示す平面図
であり、図３はその縦断面図である。モジュールＤＭの
パッケージは放熱及び固定のための金属を用いた放熱板
１によって下面を覆った矩形環状のステムケース２の上
面をキャップ３によって封止し、窒素ガス或いはヘリウ
ムガス等の不活性ガスが充填されており、その内部に、
サブマウント４と呼ばれる基板が、サブアセンブリ５を
介して搭載する半導体レーザ素子の温度変動による出力
強度や波長の変動を防止するために、ペルチエ冷却器６
を介して放熱板１に取り付けられている。
であり、図３はその縦断面図である。モジュールＤＭの
パッケージは放熱及び固定のための金属を用いた放熱板
１によって下面を覆った矩形環状のステムケース２の上
面をキャップ３によって封止し、窒素ガス或いはヘリウ
ムガス等の不活性ガスが充填されており、その内部に、
サブマウント４と呼ばれる基板が、サブアセンブリ５を
介して搭載する半導体レーザ素子の温度変動による出力
強度や波長の変動を防止するために、ペルチエ冷却器６
を介して放熱板１に取り付けられている。
【０００６】サブマウント４に形成されたパッド４ａ
と、ステムケース２の側壁に絶縁体を介して固定された
リード７及びコネクタ８とは金等のボンディングワイヤ
９によって接続され、リード７とペルチエ冷却器６とは
配線１０によって接続されている。サブマウント４には
光源となる半導体レーザ素子を搭載したサブアセンブリ
５と、半導体レーザ素子のレーザ光をモニタするための
フォトダイオード１１と外部からの戻り光を防止するた
めのアイソレータ１２とが取り付けられており、夫々の
素子はサブマウント４に形成されたマイクロストリップ
ライン４ｂによってパッド４ａに接続されている。
と、ステムケース２の側壁に絶縁体を介して固定された
リード７及びコネクタ８とは金等のボンディングワイヤ
９によって接続され、リード７とペルチエ冷却器６とは
配線１０によって接続されている。サブマウント４には
光源となる半導体レーザ素子を搭載したサブアセンブリ
５と、半導体レーザ素子のレーザ光をモニタするための
フォトダイオード１１と外部からの戻り光を防止するた
めのアイソレータ１２とが取り付けられており、夫々の
素子はサブマウント４に形成されたマイクロストリップ
ライン４ｂによってパッド４ａに接続されている。
【０００７】ステムケース２の前面にはフェルール１３
によって光ファイバ１４が固定されており、半導体レー
ザ素子から出射したレーザ光はアイソレータ１２を通
り、ボールレンズ１５によって集光されて光ファイバ１
４に入射しアッテネータＶＯＡに伝送される。
によって光ファイバ１４が固定されており、半導体レー
ザ素子から出射したレーザ光はアイソレータ１２を通
り、ボールレンズ１５によって集光されて光ファイバ１
４に入射しアッテネータＶＯＡに伝送される。
【０００８】図４は図２及び図３のモジュールＤＭに取
り付けられたサブアセンブリ５を示す平面図及びモジュ
ールＤＭの等価回路図である。
り付けられたサブアセンブリ５を示す平面図及びモジュ
ールＤＭの等価回路図である。
【０００９】このサブアセンブリ５では、電気的絶縁性
があり熱伝導性が良い窒化アルミニウム等を用いた基板
２０に、半導体レーザの光源部２１ａに電界吸収型の光
変調器部２１ｂをモノリシックに集積し一体に形成した
変調器集積半導体レーザ素子２１を搭載する。半導体レ
ーザ素子２１は、光源部２１ａと変調器部２１ｂとに共
通する下面電極を、基板２０の接地電極２０ａにロウづ
け等によって導通固定する。
があり熱伝導性が良い窒化アルミニウム等を用いた基板
２０に、半導体レーザの光源部２１ａに電界吸収型の光
変調器部２１ｂをモノリシックに集積し一体に形成した
変調器集積半導体レーザ素子２１を搭載する。半導体レ
ーザ素子２１は、光源部２１ａと変調器部２１ｂとに共
通する下面電極を、基板２０の接地電極２０ａにロウづ
け等によって導通固定する。
【００１０】光源部２１ａの上面電極は印加される直流
電源に重畳した高周波信号等のノイズを除去するために
設けられたコンデンサ２２の電極を介してモジュールＤ
Ｍの＃３ピンに接続されるパッド２０ｂに接続されてお
り、半導体レーザ素子２１の変調器部２１ｂは上面電極
から反射を抑制する駆動抵抗Ｒｄを介して＃８ピンとな
るコネクタ８と接続される入力端子２０ｃに接続されて
おり、変調器部２１ｂと並列に終端抵抗Ｒｔが設けられ
ている。
電源に重畳した高周波信号等のノイズを除去するために
設けられたコンデンサ２２の電極を介してモジュールＤ
Ｍの＃３ピンに接続されるパッド２０ｂに接続されてお
り、半導体レーザ素子２１の変調器部２１ｂは上面電極
から反射を抑制する駆動抵抗Ｒｄを介して＃８ピンとな
るコネクタ８と接続される入力端子２０ｃに接続されて
おり、変調器部２１ｂと並列に終端抵抗Ｒｔが設けられ
ている。
【００１１】サブアセンブリ５には他に半導体レーザ素
子２１の温度を検出するためのサーミスタ２３が搭載さ
れており、サーミスタ２３の温度による抵抗値の変化か
ら、モジュールＤＭの＃１，＃２ピンに接続された外部
の温度制御回路によって半導体レーザ素子２１動作時の
温度変化を検出し、検出した温度に基づいてモジュール
ＤＭの＃６，＃７ピンに電圧を印加してペルチエ冷却器
６を電流駆動させて半導体レーザ素子２１の温度を一定
に制御する。
子２１の温度を検出するためのサーミスタ２３が搭載さ
れており、サーミスタ２３の温度による抵抗値の変化か
ら、モジュールＤＭの＃１，＃２ピンに接続された外部
の温度制御回路によって半導体レーザ素子２１動作時の
温度変化を検出し、検出した温度に基づいてモジュール
ＤＭの＃６，＃７ピンに電圧を印加してペルチエ冷却器
６を電流駆動させて半導体レーザ素子２１の温度を一定
に制御する。
【００１２】また、サブアセンブリ５には、変調した光
信号を集光するためのレンズ２４及び＃４，＃５ピンに
接続されるフォトダイオード１１へ出射するモニタ光を
集光するためのレンズ２５が夫々設けられている。
信号を集光するためのレンズ２４及び＃４，＃５ピンに
接続されるフォトダイオード１１へ出射するモニタ光を
集光するためのレンズ２５が夫々設けられている。
【００１３】図５は図４のサブアセンブリ５に搭載され
ている半導体レーザ素子２１を示す斜視図である。半導
体レーザ素子２１の光源部２１ａでは、例えば、ＩｎＰ
等を用いたｎ型半導体基板３０に、半導体基板３０との
境界が周期的な凹凸構造の回折格子となるＩｎＧａＡｓ
Ｐ等を用いたｎ型クラッド層３１を形成し、更に活性層
３２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いたｐ型クラッド層３
３、ＩｎＰ等を用いたｐ型キャップ層３４を順次積層し
てメサ状に加工し、Ｆｅ−ＩｎＰ等を用いた電流素子層
３５によって埋め込み構造を形成する電流狭窄構造とな
っている。
ている半導体レーザ素子２１を示す斜視図である。半導
体レーザ素子２１の光源部２１ａでは、例えば、ＩｎＰ
等を用いたｎ型半導体基板３０に、半導体基板３０との
境界が周期的な凹凸構造の回折格子となるＩｎＧａＡｓ
Ｐ等を用いたｎ型クラッド層３１を形成し、更に活性層
３２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いたｐ型クラッド層３
３、ＩｎＰ等を用いたｐ型キャップ層３４を順次積層し
てメサ状に加工し、Ｆｅ−ＩｎＰ等を用いた電流素子層
３５によって埋め込み構造を形成する電流狭窄構造とな
っている。
【００１４】変調器部２１ｂは、選択ＭＯＶＰＥ法或い
は切り貼り法によって光源部２１ａと略同様の層構造で
回折格子を設けない構成となっており、光学的には光源
部２１ａの活性層３２と変調器部２１ｂの活性層３２ｂ
とが突合せ結合されており、電気的には、変調器部２１
ｂと光源部２１ａとが、分離溝３６により分離絶縁され
ている。また、変調器部２１ｂの出射端面付近には窓構
造３７を設けて光導波路を切り、出射端面からの反射戻
り光が変調器部２１ｂの光導波路に戻り結合するのを防
止している。
は切り貼り法によって光源部２１ａと略同様の層構造で
回折格子を設けない構成となっており、光学的には光源
部２１ａの活性層３２と変調器部２１ｂの活性層３２ｂ
とが突合せ結合されており、電気的には、変調器部２１
ｂと光源部２１ａとが、分離溝３６により分離絶縁され
ている。また、変調器部２１ｂの出射端面付近には窓構
造３７を設けて光導波路を切り、出射端面からの反射戻
り光が変調器部２１ｂの光導波路に戻り結合するのを防
止している。
【００１５】光源部２１ａ及び変調器部２１ｂの層構造
は全面を酸化珪素等の絶縁膜３８によって覆い、光源部
２１ａ及び変調器部２１ｂの絶縁膜３８を部分的に除去
してＴｉ，Ｐｔ等を含む金を用いた上面電極３９ａ，３
９ｂを光源部２１ａ及び変調器部２１ｂの夫々に接続
し、半導体基板３０裏面の全面にＧｅ，Ｎｉ等を含む金
を用いた下面電極４０を共通に形成する。
は全面を酸化珪素等の絶縁膜３８によって覆い、光源部
２１ａ及び変調器部２１ｂの絶縁膜３８を部分的に除去
してＴｉ，Ｐｔ等を含む金を用いた上面電極３９ａ，３
９ｂを光源部２１ａ及び変調器部２１ｂの夫々に接続
し、半導体基板３０裏面の全面にＧｅ，Ｎｉ等を含む金
を用いた下面電極４０を共通に形成する。
【００１６】この半導体レーザ素子２１では、光源部２
１ａの出力光は、隣接して配置された変調器部２１ｂに
入射し、通常の状態では光変調器部２１ｂを透過する
が、高周波の変調信号を印加することによって、レーザ
光が信号の電圧変化によって透過・吸収を繰り返して高
周波の光信号となる。
１ａの出力光は、隣接して配置された変調器部２１ｂに
入射し、通常の状態では光変調器部２１ｂを透過する
が、高周波の変調信号を印加することによって、レーザ
光が信号の電圧変化によって透過・吸収を繰り返して高
周波の光信号となる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】波長分割多重通信で
は、個々のモジュールＤＭの素子温度或いは素子駆動電
流を変化させて少しずつ波長を変えて多重化を行なう。
また、多重化する各波長の光信号の光出力を均一化する
必要があるために、夫々のモジュールＤＭの光出力を調
整するアッテネータＶＯＡが必要となる。
は、個々のモジュールＤＭの素子温度或いは素子駆動電
流を変化させて少しずつ波長を変えて多重化を行なう。
また、多重化する各波長の光信号の光出力を均一化する
必要があるために、夫々のモジュールＤＭの光出力を調
整するアッテネータＶＯＡが必要となる。
【００１８】このアッテネータＶＯＡは各モジュールＤ
Ｍに１ケ必要であり、伝送装置の内部に多重化するチャ
ンネル数のアッテネータＶＯＡを収納するスペースが必
要となることから伝送装置を小型化する上で障害とな
り、チャネル数に応じた接続作業が必要となる。
Ｍに１ケ必要であり、伝送装置の内部に多重化するチャ
ンネル数のアッテネータＶＯＡを収納するスペースが必
要となることから伝送装置を小型化する上で障害とな
り、チャネル数に応じた接続作業が必要となる。
【００１９】このため、アッテネータＶＯＡに要するス
ペースを減少させるために、複数のアッテネータＶＯＡ
を一体化した多チャンネル化等が進められているが、個
々のアッテネータＶＯＡとモジュールＤＭとを光ファイ
バによって接続する点に変わりはないので、チャンネル
数に応じた光ファイバ及びコネクタが必要となり、接続
スペース及び接続に要する作業量は減少していない。
ペースを減少させるために、複数のアッテネータＶＯＡ
を一体化した多チャンネル化等が進められているが、個
々のアッテネータＶＯＡとモジュールＤＭとを光ファイ
バによって接続する点に変わりはないので、チャンネル
数に応じた光ファイバ及びコネクタが必要となり、接続
スペース及び接続に要する作業量は減少していない。
【００２０】本発明の課題は、これらの問題を解決し、
光信号のアッテネータを半導体レーザ素子と一体化し
て、伝送装置の小型化及び低コスト化を可能にする技術
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によ
って明らかになるであろう。
光信号のアッテネータを半導体レーザ素子と一体化し
て、伝送装置の小型化及び低コスト化を可能にする技術
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によ
って明らかになるであろう。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。半導体基板にレーザ光を出射する
光源部と前記レーザ光を変調する変調器部とを集積した
半導体レーザ素子において、前記レーザ光の光出力を調
整するアッテネータ部を前記光源部と同様の層構造で半
導体基板に形成する。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。半導体基板にレーザ光を出射する
光源部と前記レーザ光を変調する変調器部とを集積した
半導体レーザ素子において、前記レーザ光の光出力を調
整するアッテネータ部を前記光源部と同様の層構造で半
導体基板に形成する。
【００２２】上述した本発明によれば、アッテネータ部
を光源部と同様の構成とすることによって、従来は別部
品であったアッテネータを、従来の素子形成のプロセス
を適用して半導体レーザ素子に集積化することができ
る。
を光源部と同様の構成とすることによって、従来は別部
品であったアッテネータを、従来の素子形成のプロセス
を適用して半導体レーザ素子に集積化することができ
る。
【００２３】以下、本発明の実施の形態を説明する。な
お、実施の形態を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
お、実施の形態を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
【００２４】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図６は本発明の
一実施である半導体レーザ素子２１を示す斜視図であ
る。本実施の形態の半導体レーザ素子２１は、光源部２
１ａと変調器部２１ｂに加えてアッテネータ部２１ｃを
集積化したものである。
一実施である半導体レーザ素子２１を示す斜視図であ
る。本実施の形態の半導体レーザ素子２１は、光源部２
１ａと変調器部２１ｂに加えてアッテネータ部２１ｃを
集積化したものである。
【００２５】半導体レーザ素子２１の光源部２１ａで
は、例えば、ＩｎＰ等を用いたｎ型半導体基板３０に、
半導体基板３０との境界が周期的な凹凸構造の回折格子
となるＩｎＧａＡｓＰ等を用いたｎ型クラッド層３１を
形成し、更に活性層３２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いた
ｐ型クラッド層３３、ＩｎＰ等を用いたｐ型キャップ層
３４を順次積層してメサ状に加工し、Ｆｅ−ＩｎＰ等を
用いた電流素子層３５によって埋め込み構造を形成する
電流狭窄構造となっている。
は、例えば、ＩｎＰ等を用いたｎ型半導体基板３０に、
半導体基板３０との境界が周期的な凹凸構造の回折格子
となるＩｎＧａＡｓＰ等を用いたｎ型クラッド層３１を
形成し、更に活性層３２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ等を用いた
ｐ型クラッド層３３、ＩｎＰ等を用いたｐ型キャップ層
３４を順次積層してメサ状に加工し、Ｆｅ−ＩｎＰ等を
用いた電流素子層３５によって埋め込み構造を形成する
電流狭窄構造となっている。
【００２６】変調器部２１ｂは、選択ＭＯＶＰＥ法或い
は切り貼り法によって光源部２１ａと略同様の層構造で
回折格子を設けない構成となっており、光学的には光源
部２１ａの活性層３２と変調器部２１ｂの活性層３２ｂ
とが突合せ結合されており、電気的には、変調器部２１
ｂと光源部２１ａとが、分離溝３６により分離絶縁され
ている。
は切り貼り法によって光源部２１ａと略同様の層構造で
回折格子を設けない構成となっており、光学的には光源
部２１ａの活性層３２と変調器部２１ｂの活性層３２ｂ
とが突合せ結合されており、電気的には、変調器部２１
ｂと光源部２１ａとが、分離溝３６により分離絶縁され
ている。
【００２７】アッテネータ部２１ｃは変調器部２１ｂに
隣接して配置され、変調器部２１ｂと同一の層構造とな
っており、光学的には変調器部２１ｂの活性層３２ｂと
アッテネータ部２１ｃの活性層３２ｃとが突合せ結合さ
れており、電気的には、変調器部２１ｂとアッテネータ
部２１ｃとが、分離溝４１により分離絶縁されている。
また、アッテネータ部２１ｃの出射端面付近には窓構造
３７を設けて光導波路を切り、出射端面からの反射戻り
光がアッテネータ部２１ｃの光導波路に戻り結合するの
を防止している。
隣接して配置され、変調器部２１ｂと同一の層構造とな
っており、光学的には変調器部２１ｂの活性層３２ｂと
アッテネータ部２１ｃの活性層３２ｃとが突合せ結合さ
れており、電気的には、変調器部２１ｂとアッテネータ
部２１ｃとが、分離溝４１により分離絶縁されている。
また、アッテネータ部２１ｃの出射端面付近には窓構造
３７を設けて光導波路を切り、出射端面からの反射戻り
光がアッテネータ部２１ｃの光導波路に戻り結合するの
を防止している。
【００２８】光源部２１ａ、変調器部２１ｂ及びアッテ
ネータ部２１ｃの層構造は全面を酸化珪素等の絶縁膜３
８によって覆い、光源部２１ａ、変調器部２１ｂ及びア
ッテネータ部２１ｃの絶縁膜３８を部分的に除去してＴ
ｉ，Ｐｔ等を含む金を用いた上面電極３９ａ，３９ｂ，
３９ｃを光源部２１ａ、変調器部２１ｂ及びアッテネー
タ部２１ｃの夫々に接続し、半導体基板３０裏面の全面
にＧｅ，Ｎｉ等を含む金を用いた下面電極４０を共通に
形成する。
ネータ部２１ｃの層構造は全面を酸化珪素等の絶縁膜３
８によって覆い、光源部２１ａ、変調器部２１ｂ及びア
ッテネータ部２１ｃの絶縁膜３８を部分的に除去してＴ
ｉ，Ｐｔ等を含む金を用いた上面電極３９ａ，３９ｂ，
３９ｃを光源部２１ａ、変調器部２１ｂ及びアッテネー
タ部２１ｃの夫々に接続し、半導体基板３０裏面の全面
にＧｅ，Ｎｉ等を含む金を用いた下面電極４０を共通に
形成する。
【００２９】この半導体レーザ素子２１では、光源部２
１ａの出力光は、隣接して配置された変調器部２１ｂに
入射し、通常の状態では変調器部２１ｂを透過するが、
高周波の変調信号を印加することによって、レーザ光が
信号の電圧変化によって透過・吸収を繰り返して高周波
の光信号となる。変調された光信号は、隣接して配置さ
れたアッテネータ部２１ｃに入射し、通常の状態ではア
ッテネータ部２１ｃを透過するが、逆バイアスを印加す
ることによって、印加された逆バイアスの電圧に応じた
吸収をレーザ光が受けるので光出力を減衰させることが
できる。
１ａの出力光は、隣接して配置された変調器部２１ｂに
入射し、通常の状態では変調器部２１ｂを透過するが、
高周波の変調信号を印加することによって、レーザ光が
信号の電圧変化によって透過・吸収を繰り返して高周波
の光信号となる。変調された光信号は、隣接して配置さ
れたアッテネータ部２１ｃに入射し、通常の状態ではア
ッテネータ部２１ｃを透過するが、逆バイアスを印加す
ることによって、印加された逆バイアスの電圧に応じた
吸収をレーザ光が受けるので光出力を減衰させることが
できる。
【００３０】このアッテネータではアッテネータ部２１
ｃの素子長を変えることによって減衰特性が変化するの
で、必要となる減衰特性に合せて素子長を設定し、印加
バイアス電圧を変化させて所望の減衰量を得ることがで
きる。高周波の加えられる変調器部２１ｂの場合には、
素子長の増加によって電極面積も増加して浮遊容量が大
きくなり高速化の障害となるが、直流電圧を印加するア
ッテネータ部２１ｃではそのような問題が生じないた
め、素子長を比較的自由に設定することが可能である。
ｃの素子長を変えることによって減衰特性が変化するの
で、必要となる減衰特性に合せて素子長を設定し、印加
バイアス電圧を変化させて所望の減衰量を得ることがで
きる。高周波の加えられる変調器部２１ｂの場合には、
素子長の増加によって電極面積も増加して浮遊容量が大
きくなり高速化の障害となるが、直流電圧を印加するア
ッテネータ部２１ｃではそのような問題が生じないた
め、素子長を比較的自由に設定することが可能である。
【００３１】従来のアッテネータは、導波路型が主流で
ありガラス材質を用いた受動部品の域を脱していないも
のであり能動素子と集積化することができなかったが、
本実施の形態の半導体レーザ素子２１では、アッテネー
タ部２１ｃを変調器部２１ｂと同様の層構造、即ち光源
部２１ａと同様の構成とすることによって、従来は別部
品であったアッテネータを半導体レーザ素子２１に一体
化してある。また、アッテネータ部２１ｃを変調器部２
１ｂと同様の構成としてあるので、従来の素子形成のプ
ロセスを適用することが可能である。
ありガラス材質を用いた受動部品の域を脱していないも
のであり能動素子と集積化することができなかったが、
本実施の形態の半導体レーザ素子２１では、アッテネー
タ部２１ｃを変調器部２１ｂと同様の層構造、即ち光源
部２１ａと同様の構成とすることによって、従来は別部
品であったアッテネータを半導体レーザ素子２１に一体
化してある。また、アッテネータ部２１ｃを変調器部２
１ｂと同様の構成としてあるので、従来の素子形成のプ
ロセスを適用することが可能である。
【００３２】図７は図６に示す半導体レーザ素子を搭載
したサブアセンブリを示す平面図及びこのサブアセンブ
リを取り付けたモジュールＤＭの等価回路図である。こ
のサブアセンブリ５では、電気的絶縁性があり熱伝導性
が良い窒化アルミニウム等を用いた基板２０に、半導体
レーザの光源部２１ａに電界吸収型の光変調器部２１ｂ
及びアッテネータ部２１ｃをモノリシックに集積し一体
に形成した変調器集積半導体レーザ素子２１を搭載す
る。半導体レーザ素子２１は、光源部２１ａと変調器部
２１ｂとアッテネータ部２１ｃとに共通する下面電極
を、基板２０の接地電極２０ａにロウづけ等によって導
通固定する。
したサブアセンブリを示す平面図及びこのサブアセンブ
リを取り付けたモジュールＤＭの等価回路図である。こ
のサブアセンブリ５では、電気的絶縁性があり熱伝導性
が良い窒化アルミニウム等を用いた基板２０に、半導体
レーザの光源部２１ａに電界吸収型の光変調器部２１ｂ
及びアッテネータ部２１ｃをモノリシックに集積し一体
に形成した変調器集積半導体レーザ素子２１を搭載す
る。半導体レーザ素子２１は、光源部２１ａと変調器部
２１ｂとアッテネータ部２１ｃとに共通する下面電極
を、基板２０の接地電極２０ａにロウづけ等によって導
通固定する。
【００３３】光源部２１ａの上面電極は印加される直流
電源に重畳した高周波信号等のノイズを除去するために
設けられたコンデンサ２２の電極を介してモジュールＤ
Ｍの＃３ピンに接続されるパッド２０ｂに接続されてお
り、半導体レーザ素子２１の変調器部２１ｂは上面電極
から反射を抑制する駆動抵抗Ｒｄを介して＃８ピンとな
るコネクタ８と接続される入力端子２０ｃに接続されて
おり、変調器部２１ｂと並列に終端抵抗Ｒｔが設けられ
ている。アッテネータ部２１ｃの上面電極は印加される
直流電源に重畳した高周波信号等のノイズを除去するた
めに設けられたコンデンサ２６の電極を介してモジュー
ルの＃２ピンに接続されるパッド２０ｄに接続されてい
る。
電源に重畳した高周波信号等のノイズを除去するために
設けられたコンデンサ２２の電極を介してモジュールＤ
Ｍの＃３ピンに接続されるパッド２０ｂに接続されてお
り、半導体レーザ素子２１の変調器部２１ｂは上面電極
から反射を抑制する駆動抵抗Ｒｄを介して＃８ピンとな
るコネクタ８と接続される入力端子２０ｃに接続されて
おり、変調器部２１ｂと並列に終端抵抗Ｒｔが設けられ
ている。アッテネータ部２１ｃの上面電極は印加される
直流電源に重畳した高周波信号等のノイズを除去するた
めに設けられたコンデンサ２６の電極を介してモジュー
ルの＃２ピンに接続されるパッド２０ｄに接続されてい
る。
【００３４】サブアセンブリ５には他に半導体レーザ素
子２１の温度を検出するためのサーミスタ２３が搭載さ
れており、サーミスタ２３の温度による抵抗値の変化か
ら、モジュールＤＭの＃１ピン及び接地電位に接続され
た外部の温度制御回路によって半導体レーザ素子２１動
作時の温度変化を検出し、検出した温度に基づいてモジ
ュールＤＭの＃６，＃７ピンに電圧を印加してペルチエ
冷却器６を電流駆動させて半導体レーザ素子２１の温度
を一定に制御する。
子２１の温度を検出するためのサーミスタ２３が搭載さ
れており、サーミスタ２３の温度による抵抗値の変化か
ら、モジュールＤＭの＃１ピン及び接地電位に接続され
た外部の温度制御回路によって半導体レーザ素子２１動
作時の温度変化を検出し、検出した温度に基づいてモジ
ュールＤＭの＃６，＃７ピンに電圧を印加してペルチエ
冷却器６を電流駆動させて半導体レーザ素子２１の温度
を一定に制御する。
【００３５】また、サブアセンブリ５には、変調した光
信号を集光するためのレンズ２４及び＃４，＃５ピンに
接続されるフォトダイオード１１へ出射するモニタ光を
集光するためのレンズ２５が夫々設けられている。
信号を集光するためのレンズ２４及び＃４，＃５ピンに
接続されるフォトダイオード１１へ出射するモニタ光を
集光するためのレンズ２５が夫々設けられている。
【００３６】本実施の形態の半導体レーザ装置では、ア
ッテネータ２１ｃに印加するバイアス電圧のためのピン
が必要となるので、ピン数を増加させた新たなパッケー
ジを採用してもよいが、ここではサーミスタ２３に用い
られていた＃２ピンをアッテネータ部２１ｃのバイアス
電圧印加に流用することによって、従来のパッケージを
そのまま利用することができる。この場合には、サーミ
スタ２３に用いられていた＃２ピンに替えてフォトダイ
オード１１の接地側を共有化して＃５ピンを流用するこ
ともできる。
ッテネータ２１ｃに印加するバイアス電圧のためのピン
が必要となるので、ピン数を増加させた新たなパッケー
ジを採用してもよいが、ここではサーミスタ２３に用い
られていた＃２ピンをアッテネータ部２１ｃのバイアス
電圧印加に流用することによって、従来のパッケージを
そのまま利用することができる。この場合には、サーミ
スタ２３に用いられていた＃２ピンに替えてフォトダイ
オード１１の接地側を共有化して＃５ピンを流用するこ
ともできる。
【００３７】図８は図７に示すサブアセンブリを取り付
けたモジュールを用いた波長分割多重光通信の送信側伝
送装置を示す構成図である。この伝送装置では、光信号
を発生させる複数の光源と変調器とアッテネータ部とを
一体化した半導体レーザ素子を搭載したモジュールＤＭ
が複数並設されており、夫々のモジュールＤＭから出力
される光信号は、半導体レーザ素子に集積化されたアッ
テネータ部によって光出力を調整されているので、モジ
ュールＤＭに直接接続された光合波器アレイ導波路型の
光合波器ＡＷＧによって多重化されて、多重化された光
信号を光増幅器ＡＭＰによって増幅して、受信側の伝送
装置と接続する光ファイバＯＦに出力している。
けたモジュールを用いた波長分割多重光通信の送信側伝
送装置を示す構成図である。この伝送装置では、光信号
を発生させる複数の光源と変調器とアッテネータ部とを
一体化した半導体レーザ素子を搭載したモジュールＤＭ
が複数並設されており、夫々のモジュールＤＭから出力
される光信号は、半導体レーザ素子に集積化されたアッ
テネータ部によって光出力を調整されているので、モジ
ュールＤＭに直接接続された光合波器アレイ導波路型の
光合波器ＡＷＧによって多重化されて、多重化された光
信号を光増幅器ＡＭＰによって増幅して、受信側の伝送
装置と接続する光ファイバＯＦに出力している。
【００３８】この伝送装置では、従来別部品であった可
変光アッテネータＶＯＡが不要であり、光接続点数を削
減し、モジュールＤＭと光アッテネータＶＯＡとの接続
に要する光ファイバ及び接続作業を減少させることがで
き、保守点検交換作業等も簡便となる。また、光アッテ
ネータＶＯＡ及びその接続スペースが不要になるので、
光通信伝送装置の小型化が可能となる。
変光アッテネータＶＯＡが不要であり、光接続点数を削
減し、モジュールＤＭと光アッテネータＶＯＡとの接続
に要する光ファイバ及び接続作業を減少させることがで
き、保守点検交換作業等も簡便となる。また、光アッテ
ネータＶＯＡ及びその接続スペースが不要になるので、
光通信伝送装置の小型化が可能となる。
【００３９】以上、本発明を、前記実施の形態に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは勿論である。
具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 （１）本発明によれば、半導体レーザ素子にアッテネー
タを一体化することができるという効果がある。 （２）本発明によれば、上記効果（１）により、光接続
点数を削減し、接続に要する光ファイバ及び接続作業を
減少させることができるという効果がある。 （３）本発明によれば、上記効果（２）により、光通信
伝送装置の小型化が可能になるという効果がある。 （４）本発明によれば、上記効果（２）により、伝送装
置のコストを低減させることができるという効果があ
る。 （５）本発明によれば、上記効果（２）により、伝送装
置の信頼性を向上させることができるという効果があ
る。 （６）本発明によれば、上記効果（１）により、アッテ
ネータ部によって光出力を外部から電気制御で調整可能
でありシステム運用上の自由度が高くなるという効果が
ある。 （７）本発明によれば、上記効果（１）により、別部品
となるアッテネータを用いた場合よりも伝送装置を低消
費電力化することができるという効果がある。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 （１）本発明によれば、半導体レーザ素子にアッテネー
タを一体化することができるという効果がある。 （２）本発明によれば、上記効果（１）により、光接続
点数を削減し、接続に要する光ファイバ及び接続作業を
減少させることができるという効果がある。 （３）本発明によれば、上記効果（２）により、光通信
伝送装置の小型化が可能になるという効果がある。 （４）本発明によれば、上記効果（２）により、伝送装
置のコストを低減させることができるという効果があ
る。 （５）本発明によれば、上記効果（２）により、伝送装
置の信頼性を向上させることができるという効果があ
る。 （６）本発明によれば、上記効果（１）により、アッテ
ネータ部によって光出力を外部から電気制御で調整可能
でありシステム運用上の自由度が高くなるという効果が
ある。 （７）本発明によれば、上記効果（１）により、別部品
となるアッテネータを用いた場合よりも伝送装置を低消
費電力化することができるという効果がある。
【図１】波長分割多重光通信に用いられる送信側の伝送
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図２】図１のモジュールＤＭを示す平面図である。
【図３】図１のモジュールＤＭを示す縦断面図である。
【図４】図２及び図３のモジュールＤＭに取り付けられ
たサブアセンブリ５を示す平面図及びモジュールＤＭの
等価回路図である。
たサブアセンブリ５を示す平面図及びモジュールＤＭの
等価回路図である。
【図５】図４のサブアセンブリ５に搭載されている半導
体レーザ素子２１を示す斜視図である。
体レーザ素子２１を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図７】図６に示す半導体レーザ素子を搭載したサブア
センブリを示す平面図及びこのサブアセンブリを取り付
けたモジュールＤＭの等価回路図である。
センブリを示す平面図及びこのサブアセンブリを取り付
けたモジュールＤＭの等価回路図である。
【図８】図７に示すサブアセンブリを取り付けたモジュ
ールを用いた波長分割多重光通信の送信側伝送装置を示
す構成図である。
ールを用いた波長分割多重光通信の送信側伝送装置を示
す構成図である。
１…放熱板、２…ステムケース、３…キャップ、４…サ
ブマウント、４ａ…パッド，４ｂ…マイクロストリップ
ライン、５…サブアセンブリ、６…ペルチエ冷却器、７
…リード、８…コネクタ、９…ボンディングワイヤ、１
０…配線、１１…フォトダイオード、１２…アイソレー
タ、１３…フェルール、１４…光ファイバ、１５…ボー
ルレンズ、１６…、１７…、１８…、１９…、２０…基
板、２０ａ…接地電極、２０ｂ，２０ｄ…パッド、２０
ｃ…入力端子、２１…半導体レーザ素子、２１ａ…光源
部、２１ｂ…変調器部、２１ｃ…アッテネータ部、２
２，２６…コンデンサ、２３…サーミスタ、２４，２５
…レンズ、３０…半導体基板、３１…ｎ型クラッド層、
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…活性層、３３…ｐ型クラッド
層、３４…キャップ層、３５…電流素子層、３６，４１
…分離溝、３７…窓構造、３８…絶縁膜、３９ａ，３９
ｂ，３９ｃ…上部電極、４０…下面電極、ＤＭ…モジュ
ール、ＯＶＡ…光アッテネータ、ＡＷＧ…光合波器、Ａ
ＭＰ…光増幅器、ＯＦ…光ファイバ、Ｒｄ…駆動抵抗、
Ｒｔ…終端抵抗。
ブマウント、４ａ…パッド，４ｂ…マイクロストリップ
ライン、５…サブアセンブリ、６…ペルチエ冷却器、７
…リード、８…コネクタ、９…ボンディングワイヤ、１
０…配線、１１…フォトダイオード、１２…アイソレー
タ、１３…フェルール、１４…光ファイバ、１５…ボー
ルレンズ、１６…、１７…、１８…、１９…、２０…基
板、２０ａ…接地電極、２０ｂ，２０ｄ…パッド、２０
ｃ…入力端子、２１…半導体レーザ素子、２１ａ…光源
部、２１ｂ…変調器部、２１ｃ…アッテネータ部、２
２，２６…コンデンサ、２３…サーミスタ、２４，２５
…レンズ、３０…半導体基板、３１…ｎ型クラッド層、
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…活性層、３３…ｐ型クラッド
層、３４…キャップ層、３５…電流素子層、３６，４１
…分離溝、３７…窓構造、３８…絶縁膜、３９ａ，３９
ｂ，３９ｃ…上部電極、４０…下面電極、ＤＭ…モジュ
ール、ＯＶＡ…光アッテネータ、ＡＷＧ…光合波器、Ａ
ＭＰ…光増幅器、ＯＦ…光ファイバ、Ｒｄ…駆動抵抗、
Ｒｔ…終端抵抗。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 久保木 勝彦
東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株
式会社日立製作所半導体グループ内
(72)発明者 山本 昌克
東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株
式会社日立製作所半導体グループ内
(72)発明者 服部 信一
東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株
式会社日立製作所半導体グループ内
Ｆターム(参考） 5F073 AA64 AB12 AB21 AB27 AB28
AB30 BA01 CA12 FA06 FA25
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板にレーザ光を出射する光源部
と前記レーザ光を変調する変調器部とを集積した半導体
レーザ素子において、 前記レーザ光の光出力を調整するアッテネータ部が前記
光源部と同様の層構造で半導体基板に形成されているこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記変調器部に光吸収型の変調器が形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項３】 前記アッテネータ部が前記変調器部と同
一の層構造となっていることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記アッテネータ部には直流バイアス電
圧が印加され、前記変調器部には高周波交流信号が印加
されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
一項に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 半導体基板にレーザ光を出射する光源部
と前記レーザ光を変調する変調器部とを集積した半導体
レーザ素子を搭載した半導体レーザ装置において、 前記半導体レーザ素子にレーザ光の光出力を調整するア
ッテネータ部が前記半導体基板に形成されていることを
特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002028956A JP2003229636A (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002028956A JP2003229636A (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003229636A true JP2003229636A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27749953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002028956A Pending JP2003229636A (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003229636A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007109896A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | 集積型光半導体装置とその製造方法 |
| US7502302B2 (en) | 2004-11-26 | 2009-03-10 | Hitachi, Ltd. | Optical recording and reading equipment |
| WO2018211635A1 (ja) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体パッケージ |
| JP2019033116A (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-28 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| JP2019047053A (ja) * | 2017-09-06 | 2019-03-22 | 日本電信電話株式会社 | 多波長光源 |
-
2002
- 2002-02-06 JP JP2002028956A patent/JP2003229636A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7502302B2 (en) | 2004-11-26 | 2009-03-10 | Hitachi, Ltd. | Optical recording and reading equipment |
| JP2007109896A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | 集積型光半導体装置とその製造方法 |
| WO2018211635A1 (ja) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体パッケージ |
| JP2019033116A (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-28 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| JP2019047053A (ja) * | 2017-09-06 | 2019-03-22 | 日本電信電話株式会社 | 多波長光源 |
| JP7077549B2 (ja) | 2017-09-06 | 2022-05-31 | 日本電信電話株式会社 | 多波長光源 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040903 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070710 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20070712 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071113 |