JP2005228943A

JP2005228943A - Semiconductor optical element and optical communication module employing it

Info

Publication number: JP2005228943A
Application number: JP2004036726A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kamiyama; 博幸神山; Masanobu Okayasu; 雅信岡安; Hiroaki Inoue; 宏明井上; Masaru Mukaikubo; 優向久保
Original assignee: Opnext Japan Inc
Current assignee: Opnext Japan Inc
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of suppressing impairment of signal waveform or cost increase while sustaining the optical output level stably in a semiconductor optical element and a module for optical communication. <P>SOLUTION: As a semiconductor optical element, a light receiving element for monitor is provided by integration at a position shifted from a waveguide and the reflected light, scattering light or leakage component of laser light in the waveguide is received by the light receiving element for monitor and monitored. In order to obtain the reflected light or scattering light, interface of an optically active region and the regrowth region of a semiconductor medium is formed as a means for altering the optical path direction of laser light differently from the waveguide direction. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体光素子及びそれを用いた光通信用モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor optical device and an optical communication module using the same.

本発明に関連した従来技術としては、例えば、特開平１１−１８６６６１号公報（特許文献１）や特開平６−１２０６１６号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開平１１−１８６６６１号公報には、レーザ光をモニタする光モニタ部を内部に有する変調器付半導体レーザ（半導体光素子）の構成として、光導波路（導波路）に沿って半導体レーザ部と電界吸収型変調器部を構成し、光モニタ部を、該光導波路の一部にあって該半導体レーザ部と該電界吸収型変調器部との間に配したものが記載されている。また、特開平６−１２０６１６号公報には、λ／４分布帰還型半導体レーザと電界吸収型変調器とを集積化した半導体発光装置において、変調された信号光をモニタ光として取り出しても、本来の信号光の強度が低下しないようにするための技術として、該半導体発光装置の光導波路の一方の端部側に第一の電界吸収型変調器、他方の端部側に第二の電界吸収型変調器を配し、一方の電界吸収型変調器から放出される変調信号光を本来の信号光とし、他方の電界吸収型変調器から放出される変調信号光をモニタ光として使用するとした技術が記載されている。 Examples of conventional techniques related to the present invention include those described in JP-A-11-186661 (Patent Document 1) and JP-A-6-120616 (Patent Document 2). Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-186661 discloses a configuration of a modulator-equipped semiconductor laser (semiconductor optical device) having an optical monitor unit for monitoring laser light, and a semiconductor laser unit and an electric field along an optical waveguide (waveguide). It describes an absorption type modulator unit, and an optical monitor unit arranged in a part of the optical waveguide and disposed between the semiconductor laser unit and the electroabsorption modulator unit. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-120616 discloses a semiconductor light emitting device in which a λ / 4 distributed feedback semiconductor laser and an electroabsorption modulator are integrated, even if the modulated signal light is extracted as monitor light. As a technique for preventing the intensity of the signal light from decreasing, the first electroabsorption modulator is provided on one end side of the optical waveguide of the semiconductor light emitting device, and the second electroabsorption is provided on the other end side. Technology in which a modulation signal light emitted from one electroabsorption modulator is used as the original signal light, and the modulation signal light emitted from the other electroabsorption modulator is used as the monitor light Is described.

特開平１１−１８６６６１号公報JP-A-11-186661

特開平６−１２０６１６号公報JP-A-6-120616

例えば、上記特開平１１−１８６６６１号公報記載の技術では、半導体光素子の光導波路内に光モニタ部（モニタ用受光素子）を設ける構成のため、該光モニタ部が光導波路の光路面積を狭めてレーザ光量を低減させてしまうことになり、光通信性能の劣化につながるおそれがある。また、上記特開平６−１２０６１６号公報記載の技術が例えば、光モニタ部（モニタ用受光素子）が、半導体レーザ部に対し別体として実装される構成である場合には、該光モニタ部を半導体レーザ部の後方出射面の直近に配する必要がある。このため、半導体レーザのドライバＩＣ（駆動回路）を、該半導体レーザの近くに配することは不可能となる。ドライバＩＣ（駆動回路）が、該半導体レーザの近くへ設置されない場合には、該ドライバＩＣから該半導体レーザまでの伝送線路長が長くなり、該ドライバＩＣからの高周波電気信号の波形が、半導体レーザに到達する前に伝送線路上で劣化するおそれがある。さらに、部品点数の増大や実装コストの増大などにもつながるおそれがある。 For example, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-186661, since the optical monitor unit (monitoring light-receiving element) is provided in the optical waveguide of the semiconductor optical device, the optical monitor unit reduces the optical path area of the optical waveguide. As a result, the amount of laser light is reduced, which may lead to degradation of optical communication performance. Further, when the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-120616 is, for example, a configuration in which the optical monitor unit (monitoring light receiving element) is mounted separately from the semiconductor laser unit, the optical monitor unit is It is necessary to dispose it in the immediate vicinity of the rear emission surface of the semiconductor laser part. For this reason, it becomes impossible to arrange a driver IC (driving circuit) of the semiconductor laser near the semiconductor laser. When the driver IC (driving circuit) is not installed near the semiconductor laser, the transmission line length from the driver IC to the semiconductor laser becomes long, and the waveform of the high-frequency electrical signal from the driver IC is There is a risk of deterioration on the transmission line before reaching. Furthermore, there is a possibility that the number of parts increases and the mounting cost increases.

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、半導体光素子及びこれを用いた光通信用モジュールにおいて、（１）ドライバＩＣ（駆動回路）を半導体レーザの近くに設置可能にして信号波形の劣化を抑えられるようにすること、（２）部品点数や実装コストの増大を抑えられるようにすること、さらに、（３）光出力レベルを一定に保てるようにすること、等である。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、低コストで高性能の半導体光素子及びこれを用いた光通信用モジュールを提供することにある。 In view of the above-described prior art, the problems of the present invention are that (1) a driver IC (driving circuit) can be installed near a semiconductor laser in a semiconductor optical device and an optical communication module using the semiconductor optical device. (2) to prevent an increase in the number of components and mounting cost, and (3) to keep the light output level constant.
An object of the present invention is to solve such problems and provide a low-cost and high-performance semiconductor optical device and an optical communication module using the same.

上記課題点を解決するために、本発明では、半導体光素子として、（１）導波路からずれた位置に集積化等によりモニタ用受光素子を設け、該モニタ用受光素子により該導波路内のレーザ光の反射光や散乱光やしみ出し成分を受光してモニタする構成とする。（２）上記反射光や散乱光や得るために、導波路内に、該導波路内の一部のレーザ光の光路方向を該導波路方向とは異なる方向に変える光路変更手段として、光活性領域と半導体媒質の再成長領域の界面等を形成する。（３）モニタ用受光素子を、半導体基板上で導波路からずれた位置において該導波路とモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）状態で設けた構成とする。また、光通信用モジュールとして、（４）上記構成の半導体光素子に加え、該半導体光素子を駆動する駆動回路と、該半導体光素子中のモニタ用受光素子の出力に基づき該駆動回路を制御する制御回路とを備えてフィードバック制御系を構成し、該半導体光素子の光出力のレベルを制御する構成とする。（５）上記構成の半導体光素子に加え、該半導体光素子中の導波路を駆動する駆動回路と、該半導体光素子の温度を制御するペルチエ等の温度制御手段と、該半導体光素子中のモニタ用受光素子の出力に基づき該駆動回路、該温度制御手段のいずれか一方または両方を制御する制御回路とを備えてフィードバック制御系を構成し、該半導体光素子からの光出力のレベルを一定に保つように制御する構成とする。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, as a semiconductor optical element, (1) a monitor light receiving element is provided by integration or the like at a position shifted from the waveguide, and the monitor light receiving element It is configured to receive and monitor the reflected light, scattered light, and exudation component of the laser light. (2) In order to obtain the reflected light or scattered light, optical activity is provided in the waveguide as an optical path changing means for changing the optical path direction of a part of the laser light in the waveguide to a direction different from the waveguide direction. An interface between the region and the regrowth region of the semiconductor medium is formed. (3) The light receiving element for monitoring is provided in a monolithic state with the waveguide at a position shifted from the waveguide on the semiconductor substrate. Further, as an optical communication module, (4) in addition to the semiconductor optical element having the above configuration, the drive circuit for driving the semiconductor optical element and the drive circuit based on the output of the light receiving element for monitoring in the semiconductor optical element are controlled. And a control circuit that configures a feedback control system to control the optical output level of the semiconductor optical device. (5) In addition to the semiconductor optical device having the above configuration, a drive circuit for driving a waveguide in the semiconductor optical device, a temperature control means such as Peltier for controlling the temperature of the semiconductor optical device, A feedback control system comprising a drive circuit and a control circuit for controlling one or both of the temperature control means based on the output of the light receiving element for monitoring, and the level of light output from the semiconductor optical element is kept constant It is set as the structure controlled so that it may maintain.

上記のように、導波路からずれた位置に該導波路のレーザ光をモニタするためのモニタ用受光素子を集積化等により設けることは、該導波路の直近へのドライバＩＣ（駆動回路）の配置を可能にして信号波形の劣化を防ぐとともに、導波路の光路面積を確保可能にして導波路を通るレーザ光量の低減化を防ぐ。さらに、該導波路からしみだして半導体基板に対して導波路の活性領域と同一平面内に拡がったレーザ光の一部を受光することも可能にする。また、半導体基板上にモニタ用受光素子を、導波路とモノリシック状態で設けることは、半導体光素子の製造を容易にし、低コスト化や高信頼性化を可能にする。１０Ｇｂｉｔ／ｓを超える高速の直接変調を行う半導体光素子では、共振器長を最適長とすることを可能にする。 As described above, providing a monitoring light-receiving element for monitoring the laser light of the waveguide at a position shifted from the waveguide by integration or the like makes it possible to install a driver IC (driving circuit) closest to the waveguide. Arrangement is made possible to prevent signal waveform deterioration, and the optical path area of the waveguide can be secured to prevent a reduction in the amount of laser light passing through the waveguide. Furthermore, it is also possible to receive a part of the laser light that oozes out from the waveguide and spreads in the same plane as the active region of the waveguide with respect to the semiconductor substrate. Further, providing the monitor light receiving element on the semiconductor substrate in a monolithic state with the waveguide facilitates the manufacture of the semiconductor optical element, and enables cost reduction and high reliability. In a semiconductor optical device that performs high-speed direct modulation exceeding 10 Gbit / s, the resonator length can be set to an optimum length.

本発明によれば、半導体光素子及びこれを用いた光通信用モジュールにおいて、信号波形の劣化が抑えられるとともに、部品点数やコストの増大が抑えられる。光出力レベルも一定に保つことができる。 According to the present invention, in a semiconductor optical device and an optical communication module using the semiconductor optical device, signal waveform deterioration can be suppressed and an increase in the number of components and cost can be suppressed. The light output level can also be kept constant.

以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１及び図２は、本発明の第１の実施例を示す図である。図１は半導体光素子の構成例図で、（ａ）は半導体光素子の上側平面図、（ｂ）は断面図である。また、図２は、図１の半導体光素子を用いた光通信用モジュールの構成例図である。本第１の実施例は、導波路（半導体レーザ）からしみ出し半導体基板に対し導波路の活性領域と同一平面内に拡がったレーザ光の一部を、導波路からずれた位置に設けたモニタ用受光素子でモニタするようにした場合の構造例である。 1 and 2 are views showing a first embodiment of the present invention. 1A and 1B are configuration example diagrams of a semiconductor optical device, in which FIG. 1A is an upper plan view of the semiconductor optical device, and FIG. FIG. 2 is a structural example diagram of an optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. The first embodiment is a monitor in which a part of the laser light that has oozed out of the waveguide (semiconductor laser) and spread in the same plane as the active region of the waveguide with respect to the semiconductor substrate is provided at a position shifted from the waveguide. It is an example of a structure at the time of making it monitor with the light receiving element for light.

図１において、１０１は導波路を形成する半導体レーザ、１０２は絶縁溝、１０３は、導波路（半導体レーザ１０１）のレーザ光をモニタするフォトダイオード等のモニタ用受光素子、１０４は、モニタ用受光素子１０３の電極パッド、１０５は電極金属（ｐ電極）、１０６はｐ型コンタクト層及びｐ型クラッド部、１０７は活性層及びＳＣＨ層、１０８はｎ型クラッド部、１０９はＩｎＰ基板、１１０は電極金属（ｎ電極）、１１１は導波路、１１２はレーザ光の広がり、１１３は吸収層（受光部）、１２０は保護膜、１２１は前方端面コーティング膜、１２２は後方端面コーティング膜である。また、１１は出力光、１２はモニタ光である。
導波路としての半導体レーザ１０１とモニタ用受光素子１０３は互いに、同じ層構造を有し、半導体基板上にモノリシックな集積状態で構成される。導波路としての半導体レーザ１０１は半導体光素子の略中央部に形成され、モニタ用受光素子１０３は半導体光素子の後方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成される。 In FIG. 1, 101 is a semiconductor laser for forming a waveguide, 102 is an insulating groove, 103 is a light receiving element for monitoring such as a photodiode for monitoring laser light in the waveguide (semiconductor laser 101), and 104 is a light receiving for monitoring. The electrode pad of the element 103, 105 is an electrode metal (p electrode), 106 is a p-type contact layer and p-type clad part, 107 is an active layer and SCH layer, 108 is an n-type clad part, 109 is an InP substrate, and 110 is an electrode Metal (n electrode), 111 is a waveguide, 112 is a laser beam spread, 113 is an absorption layer (light receiving part), 120 is a protective film, 121 is a front end face coating film, and 122 is a rear end face coating film. Further, 11 is output light, and 12 is monitor light.
The semiconductor laser 101 serving as the waveguide and the monitor light receiving element 103 have the same layer structure, and are configured in a monolithic integrated state on the semiconductor substrate. The semiconductor laser 101 serving as a waveguide is formed at a substantially central portion of the semiconductor optical element, and the monitoring light receiving element 103 is formed at a position shifted from the waveguide on the rear end face side of the semiconductor optical element.

半導体光素子は、例えば、ＩｎＰ基板１０９、ＩｎＰバッファ層（ｎ型、膜厚０．１５μｍ）及びＩｎＧａＡｌＡｓクラッド層（ｎ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．０５μｍ）１０８、ＩｎＧａＡｌＡｓＳＣＨ層（ｎ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．１０μｍ）、ＩｎＧａＡｌＡｓＭＱＷ活性層（ｎｏｎｅ−ｄｏｐｅ、ウェル層膜厚１０ｎｍ／λｇ＝１．３１μｍ、バリア層膜厚１０ｎｍ／λｇ＝１．１５μｍ、１０周期）及びＩｎＧａＡｌＡｓＳＣＨ層（ｐ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．１０μｍ）１０７、ＩｎＰクラッド層（ｐ型、膜厚２．０μｍ）及びＩｎＧａＡｓコンタクト層（ｐ型、膜厚０．１μｍ）１０６、絶縁膜（ＳＩｎ、膜厚０．５μｍ）１２０、ｐ電極１０５及びｎ電極１１０、前方端面コーティング膜１２１、後方端面コーティング膜１２２を備えて構成される。発振波長に対する端面膜の反射率は、前方端面コーティング膜１２１では約２０％、後方端面コーティング膜１２２では約９５％である。 The semiconductor optical device includes, for example, an InP substrate 109, an InP buffer layer (n-type, film thickness 0.15 μm), an InGaAlAs cladding layer (n-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.05 μm) 108, InGaAlAsSCH layer (n Mold, film thickness 0.2 μm, λg = 1.10 μm), InGaAlAsMQW active layer (none-dope, well layer thickness 10 nm / λg = 1.31 μm, barrier layer thickness 10 nm / λg = 1.15 μm, 10 periods) And an InGaAlAsSCH layer (p-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.10 μm) 107, an InP clad layer (p-type, film thickness 2.0 μm) and an InGaAs contact layer (p-type, film thickness 0.1 μm) 106, Insulating film (SIn, film thickness 0.5 μm) 120, p electrode 105 and n electrode 110, front end face coating film 121, rear end face coating It is configured with a coating film 122. The reflectance of the end face film with respect to the oscillation wavelength is about 20% for the front end face coating film 121 and about 95% for the rear end face coating film 122.

上記構成において、レーザ光は、導波路（半導体レーザ１０１）からしみ出し、例えば、導波路の活性領域と同一平面内に約１２μｍ、該活性領域の中心を軸として約±６μｍの広がった状態となる（図１（ｂ））。該導波路（光増幅器）からしみ出して広がったレーザ光は、モニタ用受光素子１０３に入射する。該モニタ用受光素子１０３は、該入射したレーザ光に対応したモニタ用電気信号を発生する。例えば、導波路の中心から約５μｍの位置に集積化して配したモニタ用受光素子１０３では、半導体レーザ１０１の外部出力が約６ｍＷの場合に、約０．３ｍＡの出力電流が得られる。該出力電流は、制御システムを介し半導体レーザ１０１の駆動電流にフィードバックされ、該半導体レーザ１０１の光出力レベルを安定化させる。該出力電流値は、該光出力レベルの安定化のために必要十分な値である。 In the above configuration, the laser light oozes out of the waveguide (semiconductor laser 101) and, for example, spreads about 12 μm in the same plane as the active region of the waveguide and about ± 6 μm around the center of the active region. (FIG. 1B). The laser light that has spread out from the waveguide (optical amplifier) is incident on the monitoring light receiving element 103. The monitor light receiving element 103 generates a monitor electrical signal corresponding to the incident laser beam. For example, in the monitor light receiving element 103 integrated and arranged at a position of about 5 μm from the center of the waveguide, when the external output of the semiconductor laser 101 is about 6 mW, an output current of about 0.3 mA is obtained. The output current is fed back to the drive current of the semiconductor laser 101 via the control system, and the optical output level of the semiconductor laser 101 is stabilized. The output current value is a value necessary and sufficient for stabilizing the optical output level.

上記第１の実施例における半導体光素子では、モニタ用受光素子１０３と半導体レーザ１０１とを互いに同じ層構造の集積構造としたが、これに限らず、例えばエッチングや結晶再成長などにより、互いに異なった層構造とすることも可能である。また、モニタ用受光素子１０３の設置位置も、上記第１の実施例では半導体光素子の後方出力端部の近傍としたが、これに限らず、例えば半導体光素子の前方出力端部近傍や中央部近傍などとしてもよい。また、該モニタ用受光素子は複数個設けてもよい。 In the semiconductor optical device in the first embodiment, the monitoring light receiving element 103 and the semiconductor laser 101 are integrated with each other in the same layer structure. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to have a layered structure. In addition, in the first embodiment, the monitor light receiving element 103 is set in the vicinity of the rear output end of the semiconductor optical element. However, the present invention is not limited to this. It may be near the part. A plurality of light receiving elements for monitoring may be provided.

図２は、図１の半導体光素子を用いて成る光通信用モジュールの構成例図である。なお、本図２中における半導体光素子の各要素には、上記図１における半導体光素子の各要素とは異なる符号を付して示す。
図２において、２００は光通信用モジュール、２５０は、モニタ用受光素子を半導体レーザ（導波路）と一体的に集積して成る半導体光素子、２０１は、導波路を形成する半導体レーザ、２０３は、フォトダイオード等のモニタ用受光素子、２４１は、半導体光素子中２５０の半導体レーザ（導波路）２０１を駆動する駆動回路、２４４は、インターフェース部分を含む制御回路、２４３は、半導体光素子２５０の温度を制御する温度制御手段としてのペルチエ、２４２は、ペルチエ２４３を制御する温度制御手段として温度制御回路、２６０はレンズ、２１は出力光である。かかる構成において、半導体光素子２５０内で、導波路を形成する半導体レーザ２０１で発生したレーザ光を、導波路からずれた位置に配したモニタ用受光素子２０３で受光して電気信号に変換する。該電気信号は制御回路２４４にフィードバックする。制御回路２４４では、該電気信号に基づき、駆動回路２４１を制御するための第１の制御信号と、温度制御回路２４２を制御するための第２の制御信号とを形成して出力する。第１の制御信号は駆動回路２４１に入力され、該駆動回路２４１を制御して半導体レーザ（導波路）２０１を駆動する駆動電流のレベルを制御する。第２の制御信号は、温度制御回路２４２を制御してペルチエ２４３を制御する。駆動電流のレベル制御、ペルチエ２４３の制御のいずれか一方または両方により、半導体光素子２０３から出力されるレーザ光（光出力）のレベルを一定に保つようにする。駆動回路２４１は、半導体レーザ（導波路）２０１の直ぐ近く（近傍）であって少なくとも信号波形の劣化を抑えられる距離の位置に配され、ワイヤボンディングなどにより該半導体レーザ（導波路）２０１と接続される。 FIG. 2 is a configuration example diagram of an optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. 2 are denoted by reference numerals different from those of the semiconductor optical element in FIG.
In FIG. 2, reference numeral 200 denotes an optical communication module, 250 denotes a semiconductor optical element in which monitor light receiving elements are integrated with a semiconductor laser (waveguide), 201 denotes a semiconductor laser forming a waveguide, and 203 denotes , 241 is a drive circuit for driving the semiconductor laser (waveguide) 201 in the semiconductor optical element 250, 244 is a control circuit including an interface portion, and 243 is a semiconductor optical element 250. Peltier as temperature control means for controlling temperature, 242 is a temperature control circuit as temperature control means for controlling Peltier 243, 260 is a lens, and 21 is output light. In such a configuration, in the semiconductor optical device 250, the laser light generated by the semiconductor laser 201 forming the waveguide is received by the monitoring light receiving element 203 disposed at a position shifted from the waveguide and converted into an electrical signal. The electric signal is fed back to the control circuit 244. Based on the electrical signal, the control circuit 244 forms and outputs a first control signal for controlling the drive circuit 241 and a second control signal for controlling the temperature control circuit 242. The first control signal is input to the drive circuit 241 and controls the drive circuit 241 to control the level of the drive current that drives the semiconductor laser (waveguide) 201. The second control signal controls the temperature control circuit 242 to control the Peltier 243. The level of the laser beam (light output) output from the semiconductor optical element 203 is kept constant by either or both of the drive current level control and the Peltier 243 control. The drive circuit 241 is disposed in the immediate vicinity (near) of the semiconductor laser (waveguide) 201 and at a distance at least capable of suppressing the deterioration of the signal waveform, and is connected to the semiconductor laser (waveguide) 201 by wire bonding or the like. Is done.

上記第１の実施例によれば、半導体光素子（図１）においては、モニタ用受光素子１０３を、導波路（半導体レーザ）１０１とはずれた位置に設けるため、該導波路１０１の光路面積の確保が可能となり該導波路を通るレーザ光の光量の低減化を防ぐことができ、光出力の低下を回避できる。また、モニタ用受光素子１０３を、半導体レーザ（導波路）１０１を設けた半導体基板上にモノリシック状態で設けるため、該モニタ用受光素子１０３を含む半導体光素子の製造が容易となり、一層の低コスト化や高信頼性化が可能となる。また、光通信用モジュール２００（図２）においては、半導体光素子２５０として、モニタ用受光素子２０３を導波路（半導体レーザ）２０１とはずれた位置に設けたものを用いるため、駆動回路２４１を該半導体レーザ（導波路）２０１の直ぐ近く（近傍）に配することができ、このため伝送信号波形の劣化が抑えられ、一層の高速化が可能となる。部品点数の増加も抑えられ、モジュール構成もコンパクトになる。 According to the first embodiment, in the semiconductor optical device (FIG. 1), since the monitoring light receiving device 103 is provided at a position away from the waveguide (semiconductor laser) 101, the optical path area of the waveguide 101 is reduced. As a result, it is possible to prevent the reduction of the light amount of the laser light passing through the waveguide, and the decrease of the light output can be avoided. In addition, since the monitor light receiving element 103 is provided in a monolithic state on the semiconductor substrate on which the semiconductor laser (waveguide) 101 is provided, the semiconductor optical element including the monitor light receiving element 103 can be easily manufactured, and the cost can be further reduced. And high reliability. In addition, in the optical communication module 200 (FIG. 2), the semiconductor optical element 250 having the monitor light receiving element 203 provided at a position away from the waveguide (semiconductor laser) 201 is used. The semiconductor laser (waveguide) 201 can be disposed in the immediate vicinity (near), so that the deterioration of the transmission signal waveform can be suppressed and the speed can be further increased. The increase in the number of parts is also suppressed, and the module configuration becomes compact.

図３は、本発明の第２の実施例としての半導体光素子を示す図である。
本第２の実施例は、導波路（半導体レーザ）内に、該導波路内の一部のレーザ光の光路方向を該導波路方向とは異なる方向に変える光路変更手段を設け、該光路変更手段からのレーザ光の一部を、導波路からずれた位置に設けたモニタ用受光素子でモニタするようにした例である。該光路変更手段としては、導波路内に光活性領域と半導体媒質による再成長領域の界面を形成する。 FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor optical device as a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, an optical path changing means is provided in the waveguide (semiconductor laser) to change the optical path direction of a part of the laser light in the waveguide to a direction different from the waveguide direction. In this example, a part of the laser light from the means is monitored by a monitoring light receiving element provided at a position shifted from the waveguide. As the optical path changing means, an interface between the photoactive region and the regrowth region by the semiconductor medium is formed in the waveguide.

図３において、３０１は導波路を形成する半導体レーザ、３０２は絶縁溝、３０３はモニタ用受光素子、３０４は、モニタ用受光素子３０３の電極パッド、３０５は電極金属（ｐ電極）、３１４は再成長領域、３１５は、光路変更手段としての光活性領域と再成長領域の界面であってレーザ光を反射させる界面（以下、光路変更界面という）、３２０は保護膜、３２１は前方端面コーティング膜、３２２は後方端面コーティング膜、３１は出力光、３２はモニタ光である。導波路としての半導体レーザ３０１とモニタ用受光素子３０３は、半導体基板上において互いにモノリシックな集積状態で構成される。導波路としての半導体レーザ３０１は半導体光素子の略中央部に形成され、モニタ用受光素子３０３は、半導体光素子の後方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成される。再成長領域３１４は、半導体光素子の後方端面付近の導波路（半導体レーザ３０１）の光活性層をエッチングにより除去した後、そこに、波長１．３１μｍのレーザ光に対し十分な光透過性を有する半絶縁性のＩｎＰを埋め込まれて構成され、光路変更界面３１５は、上記光活性領域と再成長領域３１４との境界に、導波路方向に対し約４５゜の傾斜角で形成される。 In FIG. 3, 301 is a semiconductor laser forming a waveguide, 302 is an insulating groove, 303 is a light-receiving element for monitoring, 304 is an electrode pad of the light-receiving element for monitoring 303, 305 is an electrode metal (p-electrode), and 314 is a re-electrode. The growth region 315 is an interface between the photoactive region and the regrowth region as an optical path changing means and reflects the laser beam (hereinafter referred to as an optical path changing interface), 320 is a protective film, 321 is a front end face coating film, 322 is a rear end face coating film, 31 is output light, and 32 is monitor light. The semiconductor laser 301 as a waveguide and the light-receiving element for monitoring 303 are configured in a monolithic integrated state on the semiconductor substrate. The semiconductor laser 301 as a waveguide is formed at a substantially central portion of the semiconductor optical element, and the monitoring light receiving element 303 is formed at a position shifted from the waveguide on the rear end face side of the semiconductor optical element. In the regrowth region 314, the photoactive layer of the waveguide (semiconductor laser 301) in the vicinity of the rear end face of the semiconductor optical device is removed by etching, and sufficient optical transparency is obtained therewith for a laser beam having a wavelength of 1.31 μm. The optical path changing interface 315 is formed at the boundary between the photoactive region and the regrowth region 314 at an inclination angle of about 45 ° with respect to the waveguide direction.

かかる構成において、導波路（半導体レーザ３０１）で発生するレーザ光のうちの一部は、光路変更界面３１５で反射され、該導波路の方向とは異なる方向に出射される。モニタ用受光素子３０３は該反射されたレーザ光を受光して電気信号に変換する。例えば、半導体レーザ３０１の前方出力が約５ｍＷの場合、モニタ用受光素子３０３からは約０．２５ｍＡの出力電流が得られる。該出力電流レベルは、光通信用モジュールにおける制御用として十分である。 In this configuration, part of the laser light generated in the waveguide (semiconductor laser 301) is reflected by the optical path changing interface 315 and emitted in a direction different from the direction of the waveguide. The monitor light receiving element 303 receives the reflected laser light and converts it into an electrical signal. For example, when the front output of the semiconductor laser 301 is about 5 mW, an output current of about 0.25 mA can be obtained from the monitoring light receiving element 303. The output current level is sufficient for control in the optical communication module.

上記図３の半導体光素子を用いる光通信用モジュールの構成は、基本的に上記図２の構成と同様である。図２の場合と同様、該光通信用モジュール（図示なし）においては、半導体光素子内で、半導体レーザで発生したレーザ光を、導波路からずれた位置に配したモニタ用受光素子で受光して電気信号に変換する。該電気信号は制御回路（図示なし）にフィードバックする。制御回路では、該電気信号に基づき、駆動回路（図示なし）を制御するための第１の制御信号と、温度制御回路（図示なし）を制御するための第２の制御信号とを形成して出力する。第１の制御信号は駆動回路に入力され、該駆動回路を制御して半導体レーザ（導波路）を駆動するための駆動電流のレベルを制御する。第２の制御信号は、温度制御回路を制御してペルチエ（図示なし）を制御する。駆動電流のレベル制御、ペルチエの制御のいずれか一方または両方により、半導体光素子から出力されるレーザ光（光出力）のレベルを一定に保つようにする。駆動回路は、半導体レーザ（導波路）の直ぐ近く（近傍）であって信号波形の劣化を抑えられる距離の位置に配され、ワイヤボンディングなどにより該半導体レーザ（導波路）と接続される。 The configuration of the optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. 3 is basically the same as the configuration of FIG. As in the case of FIG. 2, in the optical communication module (not shown), the laser light generated by the semiconductor laser in the semiconductor optical element is received by the monitor light receiving element arranged at a position shifted from the waveguide. Convert it into an electrical signal. The electrical signal is fed back to a control circuit (not shown). The control circuit forms a first control signal for controlling the drive circuit (not shown) and a second control signal for controlling the temperature control circuit (not shown) based on the electric signal. Output. The first control signal is input to the drive circuit and controls the drive circuit to control the level of drive current for driving the semiconductor laser (waveguide). The second control signal controls the temperature control circuit to control the Peltier (not shown). The level of the laser beam (optical output) output from the semiconductor optical device is kept constant by either or both of the drive current level control and Peltier control. The drive circuit is arranged at a position close to (near) the semiconductor laser (waveguide) and at a distance where deterioration of the signal waveform can be suppressed, and is connected to the semiconductor laser (waveguide) by wire bonding or the like.

上記第２の実施例によれば、上記第１の実施例の場合と同様、半導体光素子においては、モニタ用受光素子を、導波路（半導体レーザ）とはずれた位置に設けるため、該導波路の光路面積の確保が可能となり該導波路を通るレーザ光の光量の低減化を防ぐことができ、光出力の低下を回避できる。また、モニタ用受光素子を、半導体レーザ（導波路）を設けた半導体基板上にモノリシック状態で設けるため、該モニタ用受光素子を含む半導体光素子の製造が容易となり、一層の低コスト化や高信頼性化が可能となる。また、光通信用モジュールにおいては、半導体光素子として、モニタ用受光素子を導波路（半導体レーザ）とはずれた位置に設けたものを用いるため、駆動回路を該半導体レーザ（導波路）の直ぐ近く（近傍）に配することができ、このため伝送信号波形の劣化が抑えられ、一層の高速化が可能となる。部品点数の増加も抑えられ、モジュール構成もコンパクトになる。 According to the second embodiment, as in the case of the first embodiment, in the semiconductor optical device, the light receiving element for monitoring is provided at a position away from the waveguide (semiconductor laser). Therefore, it is possible to prevent the reduction of the light amount of the laser light passing through the waveguide and avoid the decrease of the light output. In addition, since the monitor light receiving element is provided in a monolithic state on the semiconductor substrate provided with the semiconductor laser (waveguide), it becomes easy to manufacture the semiconductor optical element including the monitor light receiving element, thereby further reducing the cost and the cost. Reliability becomes possible. Further, in the optical communication module, a semiconductor optical element in which a monitoring light receiving element is provided at a position off the waveguide (semiconductor laser) is used, so that the drive circuit is located close to the semiconductor laser (waveguide). Therefore, the transmission signal waveform can be prevented from deteriorating, and the speed can be further increased. The increase in the number of parts is also suppressed, and the module configuration becomes compact.

なお、上記第２の実施例構成においては、再成長領域３１４と光路変更界面３１５を、半導体光素子の後方端面側に配したが、本発明はこれに限定されず、半導体光素子の前方端面側に設けてもよい。この場合は、モニタ用受光素子３０３も、半導体光素子の前方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成され、上記光路変更界面３１５から反射または散乱されるレーザ光を受光できるようにされる。また、第２の実施例構成においては、光路変更界面３１５を、導波路方向に対し約４５°の傾斜角をもって形成したが、本発明はこれにも限定されず、該傾斜角は約４５°以外の角度であってもよい。また、光路変更界面の形成方法も上記エッチングと上記再成長とによる方法に限定されない。さらに、モニタ用受光素子３０３は、半導体レーザ３０１と同じ層構造のものに限定されず、例えば、エッチングと結晶再成長とにより、半導体レーザ３０１とは異なる層構造のものを形成してもよい。また、該モニタ用受光素子は複数個設けてもよい。さらに、半導体光素子の導波路内に形成する光路変更手段としては、上記光路変更界面３１５のようにレーザ光を反射させるものに限定されず、レーザ光の一部を散乱させる構成のものなどであってもよい。該レーザ光の一部を散乱させる構成としては、例えば、導波路の脇にグレーティングなどを設ける構成が考えられる。 In the configuration of the second embodiment, the regrowth region 314 and the optical path changing interface 315 are arranged on the rear end face side of the semiconductor optical element. However, the present invention is not limited to this, and the front end face of the semiconductor optical element. It may be provided on the side. In this case, the monitor light receiving element 303 is also formed on the front end face side of the semiconductor optical element at a position shifted from the waveguide so that the laser light reflected or scattered from the optical path changing interface 315 can be received. Is done. In the configuration of the second embodiment, the optical path changing interface 315 is formed with an inclination angle of about 45 ° with respect to the waveguide direction. However, the present invention is not limited to this, and the inclination angle is about 45 °. Other angles may be used. Further, the method of forming the optical path changing interface is not limited to the method using the etching and the regrowth. Furthermore, the monitoring light receiving element 303 is not limited to the same layer structure as that of the semiconductor laser 301. For example, a layer structure different from that of the semiconductor laser 301 may be formed by etching and crystal regrowth. A plurality of light receiving elements for monitoring may be provided. Further, the optical path changing means formed in the waveguide of the semiconductor optical device is not limited to the one that reflects the laser light as in the optical path changing interface 315, but has a configuration that scatters a part of the laser light. There may be. As a configuration for scattering part of the laser light, for example, a configuration in which a grating or the like is provided on the side of the waveguide is conceivable.

図４は、本発明の第３の実施例としての半導体光素子を示す図である。
本第３の実施例も、導波路（半導体レーザ）内に設けた光路変更手段からのレーザ光の一部を、導波路からずれた位置に設けたモニタ用受光素子でモニタするようにした構成であって、半導体レーザとしては分布帰還型半導体レーザを用い、光路変更手段としては導波路の一部を曲げた構成としている。 FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor optical device as a third embodiment of the present invention.
Also in the third embodiment, a part of the laser light from the optical path changing means provided in the waveguide (semiconductor laser) is monitored by the monitoring light receiving element provided at a position shifted from the waveguide. In this case, a distributed feedback semiconductor laser is used as the semiconductor laser, and a part of the waveguide is bent as the optical path changing means.

図４において、４０１は導波路を形成する分布帰還型半導体レーザ、４０２は絶縁溝、４０３はモニタ用受光素子、４０４は、モニタ用受光素子３０３の電極パッド、４０５は電極金属（ｐ電極）、４１５は、光路変更手段として導波路の一部を曲げた部分（以下、曲がり導波路部という）、４２０は保護膜、４２１は前方端面コーティング膜、４２２は後方端面コーティング膜、４１は出力光、４２はモニタ光である。本第３の実施例の場合も、導波路としての分布帰還型半導体レーザ４０１とモニタ用受光素子４０３は互いに半導体基板上にモノリシックな集積状態で構成され、該分布帰還型半導体レーザ４０１は半導体光素子の略中央部に形成され、該モニタ用受光素子４０３は、回折格子は形成されていないものの上記分布帰還型半導体レーザ４０１と同じ結晶構造を有して構成され、半導体光素子の後方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成されている。光路変更手段としての曲がり導波路部４１５は、単一モードのレーザ発振が可能であるとともに、導波路内の一部のレーザ光の光路方向を該曲がり導波路部４１５の方向に曲げ、該レーザ光を半導体光素子の後方端面側に入射させ反射されるようにする。該反射したレーザ光は、モニタ情報として上記モニタ用受光素子４０３で受光され、電気信号に変換される。該曲がり導波路部４１５としては、例えば、長さ約２０μｍ、半径約１００μｍ、後方端面での導波路の直線部分の延長に対する乖離量約４μｍとするとき、半導体レーザの前方出力が約５ｍＷの場合にモニタ用受光素子４０３から約０．３ｍＡのモニタ出力電流が得られる。該出力電流レベルは、光通信用モジュールにおける制御用として十分である。 In FIG. 4, 401 is a distributed feedback semiconductor laser forming a waveguide, 402 is an insulating groove, 403 is a monitor light receiving element, 404 is an electrode pad of the monitor light receiving element 303, 405 is an electrode metal (p electrode), Reference numeral 415 denotes a portion where a waveguide is bent as an optical path changing means (hereinafter referred to as a bent waveguide section), 420 is a protective film, 421 is a front end face coating film, 422 is a rear end face coating film, 41 is output light, Reference numeral 42 denotes monitor light. Also in the case of the third embodiment, the distributed feedback semiconductor laser 401 as a waveguide and the monitor light receiving element 403 are monolithically integrated on a semiconductor substrate, and the distributed feedback semiconductor laser 401 is a semiconductor optical device. The light-receiving element for monitoring 403 is formed in a substantially central portion of the element, and is configured to have the same crystal structure as the distributed feedback semiconductor laser 401, although a diffraction grating is not formed, and on the rear end face side of the semiconductor optical element And formed at a position displaced from the waveguide. The bent waveguide section 415 as the optical path changing means is capable of single-mode laser oscillation, and bends the optical path direction of a part of the laser light in the waveguide toward the bent waveguide section 415. Light is incident on the rear end face side of the semiconductor optical element so as to be reflected. The reflected laser light is received by the monitor light receiving element 403 as monitor information and converted into an electrical signal. For example, the bent waveguide portion 415 has a length of about 20 μm, a radius of about 100 μm, and a deviation amount of about 4 μm with respect to the extension of the linear portion of the waveguide at the rear end face, when the front output of the semiconductor laser is about 5 mW. In addition, a monitor output current of about 0.3 mA is obtained from the monitor light receiving element 403. The output current level is sufficient for control in the optical communication module.

上記図４の半導体光素子を用いて構成する光通信用モジュールも、基本的構成は上記図２の構成と同様である。すなわち、半導体光素子内の導波路の曲がり導波路部で光路方向を曲げられ、該半導体光素子の後方端面側で反射されたレーザ光を、導波路からずれた位置に配したモニタ用受光素子で受光して電気信号に変換し、該電気信号を制御回路（図示なし）にフィードバックする。制御回路では、該電気信号に基づき、駆動回路（図示なし）を制御するための第１の制御信号と、温度制御回路（図示なし）を制御するための第２の制御信号とを形成して出力する。第１の制御信号は駆動回路に入力され、該駆動回路を制御して分布帰還型半導体レーザ（導波路）を駆動する駆動電流のレベルを制御する。第２の制御信号は、温度制御回路を制御してペルチエ（図示なし）を制御する。駆動電流のレベル制御、ペルチエの制御のいずれか一方または両方により、半導体光素子から出力されるレーザ光（光出力）のレベルを一定に保つようにする。駆動回路は、分布帰還型半導体レーザ（導波路）の直ぐ近く（近傍）であって信号波形の劣化を抑えられる距離の位置に配される。 The basic configuration of the optical communication module configured using the semiconductor optical device of FIG. 4 is the same as that of FIG. That is, the light-receiving element for monitoring in which the optical path direction is bent by the bent waveguide portion of the waveguide in the semiconductor optical element and the laser beam reflected on the rear end face side of the semiconductor optical element is arranged at a position shifted from the waveguide Is received and converted into an electric signal, and the electric signal is fed back to a control circuit (not shown). The control circuit forms a first control signal for controlling the drive circuit (not shown) and a second control signal for controlling the temperature control circuit (not shown) based on the electric signal. Output. The first control signal is input to the drive circuit, and the drive circuit is controlled to control the level of the drive current for driving the distributed feedback semiconductor laser (waveguide). The second control signal controls the temperature control circuit to control the Peltier (not shown). The level of laser light (light output) output from the semiconductor optical device is kept constant by either or both of drive current level control and Peltier control. The drive circuit is arranged at a position close to (near) the distributed feedback semiconductor laser (waveguide) and at a distance that can suppress deterioration of the signal waveform.

上記第３の実施例によれば、上記第１の実施例や上記第２の実施例の場合と同様、半導体光素子においては、導波路の光路面積の確保が可能となり該導波路を通るレーザ光の光量の低減化を防ぐことができ、光出力の低下を回避できる。また、モニタ用受光素子を含む半導体光素子の製造が容易となり、一層の低コスト化や高信頼性化が可能となる。また、光通信用モジュールにおいては、駆動回路を分布帰還型半導体レーザ（導波路）の直ぐ近く（近傍）に配することができるため、伝送信号波形の劣化を抑えて、一層の高速化を可能にする。部品点数の増加も抑えられ、モジュール構成もコンパクトにすることができる。
なお、モニタ用受光素子４０３は、分布帰還型半導体レーザ４０１と同じ結晶構造のものに限定されず、他の構造のものであってもよい。また、該モニタ用受光素子は複数個設けてもよい。 According to the third embodiment, as in the case of the first embodiment and the second embodiment, in the semiconductor optical device, the optical path area of the waveguide can be secured, and the laser passing through the waveguide can be secured. A reduction in the amount of light can be prevented, and a decrease in light output can be avoided. In addition, it becomes easy to manufacture a semiconductor optical element including a light receiving element for monitoring, and further cost reduction and high reliability can be achieved. In optical communication modules, the drive circuit can be placed in the immediate vicinity (near) of the distributed feedback semiconductor laser (waveguide), which can further reduce the transmission signal waveform and increase the speed. To. The increase in the number of parts can be suppressed, and the module configuration can be made compact.
The monitoring light receiving element 403 is not limited to the same crystal structure as the distributed feedback semiconductor laser 401, and may have another structure. A plurality of light receiving elements for monitoring may be provided.

図５及び図６は、本発明の第４の実施例を示す図である。図５は半導体光素子の構成例図で、（ａ）は半導体光素子の上側平面図、（ｂ）は断面図である。また、図６は、図５の半導体光素子を用いた光通信用モジュールの構成例図である。本第４の実施例は、導波路で光変調器を形成し該導波路内に、該導波路内の一部のレーザ光の光路方向を、該導波路方向とは異なる方向に変えるための光路変更手段を半導体光素子の前方端面側に設け、該光路変更手段からのレーザ光を、導波路からずれた位置に設けたモニタ用受光素子によりモニタするようにした場合の例である。光路変更手段としては、導波路内に光活性領域と半導体媒質による再成長領域の界面を形成する。モニタ用受光素子も、光路変更手段に対応して半導体光素子の前方端面側に設ける。 5 and 6 are views showing a fourth embodiment of the present invention. 5A and 5B are configuration example diagrams of the semiconductor optical device, in which FIG. 5A is an upper plan view of the semiconductor optical device, and FIG. FIG. 6 is a configuration diagram of an optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. In the fourth embodiment, an optical modulator is formed by a waveguide, and the optical path direction of a part of the laser light in the waveguide is changed to a direction different from the waveguide direction in the waveguide. In this example, the optical path changing means is provided on the front end face side of the semiconductor optical element, and the laser light from the optical path changing means is monitored by a monitoring light receiving element provided at a position shifted from the waveguide. As an optical path changing means, an interface between a photoactive region and a regrowth region made of a semiconductor medium is formed in the waveguide. The light receiving element for monitoring is also provided on the front end face side of the semiconductor optical element corresponding to the optical path changing means.

図５において、５５１は導波路を形成する光変調器、５０２は絶縁溝、５０３ａ、５０３ｂはそれぞれ、導波路（光変調器５５１）のレーザ光をモニタするフォトダイオード等のモニタ用受光素子、５０４ａ、５０４ｂはそれぞれ、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂの電極パッド、５０５は電極金属（ｐ電極）、５０６はｐ型コンタクト層及びｐ型クラッド部、５０７は活性層及びＳＣＨ層、５０８はｎ型クラッド部、５０９はＩｎＰ基板、５１０は電極金属（ｎ電極）、５１１は導波路、５１２はレーザ光の広がり、５１３は吸収層（受光部）、５１４は再成長領域、５１５は、光路変更手段としての光活性領域と再成長領域の界面であってレーザ光を反射させる界面（光路変更界面）、５２０は保護膜、５２１は前方端面コーティング膜、５２２は後方端面コーティング膜である。また、５０は入力光、５１は出力光、５２はモニタ光である。導波路としての光変調器５５１とモニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂとは互いに、半導体基板上にモノリシックな集積状態で構成される。導波路としての光変調器５５１は半導体光素子の略中央部に形成され、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂは半導体光素子の前方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成される。再成長領域５１４は、半導体光素子の後方端面付近の導波路（光変調器５５１）の光活性層をエッチングにより除去した後、そこに、レーザ光に対し十分な光透過性を有する半絶縁性のＩｎＰを埋め込むことで構成され、光路変更界面５１５は、光活性領域と再成長領域５１４との境界に、導波路方向に対し約４５°の傾斜角で形成される。 In FIG. 5, 551 is an optical modulator forming a waveguide, 502 is an insulating groove, 503a and 503b are light receiving elements for monitoring such as a photodiode for monitoring laser light in the waveguide (optical modulator 551), and 504a. , 504b are electrode pads of the monitor light receiving elements 503a and 503b, 505 is an electrode metal (p electrode), 506 is a p-type contact layer and a p-type cladding part, 507 is an active layer and an SCH layer, and 508 is an n-type cladding. , 509 is an InP substrate, 510 is an electrode metal (n electrode), 511 is a waveguide, 512 is a laser beam spread, 513 is an absorption layer (light receiving portion), 514 is a regrowth region, 515 is an optical path changing means Is an interface between the photoactive region and the regrowth region, and is an interface that reflects laser light (optical path changing interface), 520 is a protective film, and 521 is a front end surface coating. Film, 522 is a rear end face coating film. Reference numeral 50 denotes input light, 51 denotes output light, and 52 denotes monitor light. The optical modulator 551 as a waveguide and the monitor light receiving elements 503a and 503b are configured in a monolithic integrated state on a semiconductor substrate. An optical modulator 551 as a waveguide is formed at a substantially central portion of the semiconductor optical element, and the monitor light receiving elements 503a and 503b are formed at positions shifted from the waveguide on the front end face side of the semiconductor optical element. The regrowth region 514 is a semi-insulating material having sufficient optical transparency to the laser light after the photoactive layer of the waveguide (optical modulator 551) near the rear end face of the semiconductor optical device is removed by etching. The optical path changing interface 515 is formed at the boundary between the photoactive region and the regrowth region 514 at an inclination angle of about 45 ° with respect to the waveguide direction.

半導体光素子の光変調器５５１は、例えば、ＩｎＰ基板５０９、ＩｎＰバッファ層（ｎ型、膜厚０．１５μｍ）及びＩｎＧａＡｓＰバッファ層（ｎ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．０５μｍ）５０８、ＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層（ｎ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．１５μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性層（ｎｏｎｅ−ｄｏｐｅ、ウェル層膜厚８ｎｍ／λｇ＝１．５２μｍ、バリア層膜厚１２ｎｍ／λｇ＝１．３μｍ、１０周期）及びＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層（ｎｏｎｅ−ｄｏｐｅ、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．１０μｍ）５０７、ＩｎＰクラッド層（ｐ型、膜厚２．０μｍ）及びＩｎＧａＡｓコンタクト層（ｐ型、膜厚０．１μｍ）５０６、絶縁膜（ＳｉＮ、膜厚０．５μｍ）５２０、ｐ電極５０５及びｎ電極５１０、前方端面コーティング膜５２１、後方端面コーティング膜５２２により構成される。端面膜の反射率は、前方端面コーティング膜５２１、後方端面コーティング膜５２２とも、入射光、出射光の波長に対して約２％以下である。モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂは、光変調器５５１とは異なった層構造を有し、該光変調器５５１の活性層及びＳＣＨ層に替え、吸収層としてＩｎＧａＡｓ層（ｎｏｎｅ−ｄｏｐｅ、膜厚０．６μｍ）が積層されている。 The optical modulator 551 of the semiconductor optical device includes, for example, an InP substrate 509, an InP buffer layer (n-type, film thickness 0.15 μm), and an InGaAsP buffer layer (n-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.05 μm) 508. InGaAsPSCH layer (n-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.15 μm), InGaAsPMQW active layer (none-dope, well layer film thickness 8 nm / λg = 1.52 μm, barrier layer film thickness 12 nm / λg = 1. 3 μm, 10 cycles), InGaAsPSCH layer (none-dope, film thickness 0.2 μm, λg = 1.10 μm) 507, InP cladding layer (p-type, film thickness 2.0 μm) and InGaAs contact layer (p-type, film thickness) 0.1 μm) 506, insulating film (SiN, film thickness 0.5 μm) 520, p-electrode 505 and n-electrode 510, front end face coating film 521, The rear end face coating film 522 is configured. The reflectance of the end face film is about 2% or less with respect to the wavelengths of incident light and outgoing light in both the front end face coating film 521 and the rear end face coating film 522. The light receiving elements for monitoring 503a and 503b have a layer structure different from that of the optical modulator 551. Instead of the active layer and the SCH layer of the optical modulator 551, an InGaAs layer (none-dope, thickness 0) is used as an absorption layer. .6 μm) are laminated.

光変調器（導波路）５５１の内部においてレーザ光は変調され、かつ、基板に対して導波路の活性領域と同一平面内において活性領域の中心を軸として広がった状態となる（図５（ｂ））。光変調器（導波路）５５１内において、レーザ光は、光路変更界面５１５で反射され、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂに入射する。モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂは、該入射したレーザ光に対応したモニタ用電気信号を発生する。モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂではそれぞれ、光変調器５５１の前方出力が例えば約１ｍＷの場合に約０．０５ｍＡの出力電流を発生する。光通信用モジュールでは、該出力電流が、信号増幅手段を含む制御システムを介し光変調器５５１の駆動電流にフィードバックされ、該光変調器５５１の光出力レベルを安定化させる。該出力電流値は、該光出力レベルの安定化のために十分な値である。
上記第４の実施例における半導体光素子では、光路変更界面５１５とモニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂとを、半導体光素子の前方端部の近傍に設けたが、これに限らず、半導体光素子の後方端部の近傍や中央部近傍に設けてもよい。 The laser light is modulated inside the optical modulator (waveguide) 551 and spreads around the center of the active region in the same plane as the active region of the waveguide with respect to the substrate (FIG. 5B). )). In the optical modulator (waveguide) 551, the laser light is reflected by the optical path changing interface 515 and is incident on the monitor light receiving elements 503a and 503b. The monitor light receiving elements 503a and 503b generate a monitor electrical signal corresponding to the incident laser beam. Each of the monitor light receiving elements 503a and 503b generates an output current of about 0.05 mA when the front output of the optical modulator 551 is about 1 mW, for example. In the optical communication module, the output current is fed back to the drive current of the optical modulator 551 via a control system including a signal amplification means, and the optical output level of the optical modulator 551 is stabilized. The output current value is a value sufficient for stabilizing the optical output level.
In the semiconductor optical device in the fourth embodiment, the optical path changing interface 515 and the monitoring light receiving elements 503a and 503b are provided in the vicinity of the front end of the semiconductor optical device. It may be provided in the vicinity of the rear end portion or in the vicinity of the center portion.

図６は、図５の半導体光素子を用いて成る光通信用モジュールの構成例図である。なお、本図６中における半導体光素子の各要素には、上記図５における半導体光素子の各要素とは異なる符号を付す。 FIG. 6 is a configuration example diagram of an optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. In FIG. 6, the elements of the semiconductor optical device are denoted by reference numerals different from those of the semiconductor optical device in FIG.

図６において、６００は光通信用モジュール、６５１は光変調器（導波路）、６５０は、モニタ用受光素子を光変調器（導波路）６５１と一体的に集積して成る半導体光素子、６０１は半導体レーザ、６０３は、フォトダイオード等のモニタ用受光素子、６４１は、半導体レーザ６０１を駆動する駆動回路（ＬＤ用駆動回路）、６４５は、半導体光素子６５０中の光変調器（導波路）６５１を駆動する駆動回路（変調器用駆動回路）、６４４は、インターフェース部分を含む制御回路、６４３は、半導体光素子６５０の温度制御を行う温度制御手段としてのペルチエ、６４２は、ペルチエ６４３を制御する温度制御手段として温度制御回路、６６０はレンズ、６０は入力光、６１は出力光、６２はモニタ光である。かかる構成において、該光通信用モジュール６００においては、半導体光素子６５０内で、光変調器（導波路）６５１で変調したレーザ光を、導波路からずれた位置に配したモニタ用受光素子６０３で受光して電気信号に変換する。該電気信号は制御回路６４４にフィードバックする。制御回路６４４では、該電気信号に基づき、ＬＤ用駆動回路６４１及び変調器用駆動回路６４５を制御するための第１の制御信号と、温度制御回路６４２を制御するための第２の制御信号とを形成して出力する。第１の制御信号はＬＤ用駆動回路６４１及び変調器用駆動回路６４５に入力され、該両駆動回路を制御して半導体レーザ６０１の駆動電流のレベルと光変調器（導波路）６５１の駆動電流のレベルとを制御する。第２の制御信号は、温度制御回路６４２を制御してペルチエ６４３を制御する。駆動電流のレベル制御、ペルチエの制御のいずれか一方または両方により、半導体光素子６５０から出力されるレーザ光（光出力）のレベルを一定に保つようにする。ＬＤ用駆動回路６４１及び変調器用駆動回路６４５は、半導体レーザ６０１及び光変調器（導波路）の直ぐ近く（近傍）であってそれぞれ信号波形の劣化を抑えられる距離の位置に配される。 In FIG. 6, reference numeral 600 denotes an optical communication module, 651 denotes an optical modulator (waveguide), 650 denotes a semiconductor optical device in which a monitor light receiving element is integrated with the optical modulator (waveguide) 651, 601. Is a semiconductor laser, 603 is a light receiving element for monitoring such as a photodiode, 641 is a driving circuit (LD driving circuit) for driving the semiconductor laser 601, and 645 is an optical modulator (waveguide) in the semiconductor optical element 650. 651 is a drive circuit (modulator drive circuit), 644 is a control circuit including an interface part, 643 is a Peltier as temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor optical device 650, and 642 controls the Peltier 643. As a temperature control means, a temperature control circuit, 660 is a lens, 60 is input light, 61 is output light, and 62 is monitor light. In this configuration, in the optical communication module 600, the monitoring light receiving element 603 in which the laser light modulated by the optical modulator (waveguide) 651 in the semiconductor optical element 650 is disposed at a position shifted from the waveguide is used. Receives light and converts it into an electrical signal. The electric signal is fed back to the control circuit 644. The control circuit 644 generates a first control signal for controlling the LD drive circuit 641 and the modulator drive circuit 645 based on the electrical signal, and a second control signal for controlling the temperature control circuit 642. Form and output. The first control signal is input to the LD drive circuit 641 and the modulator drive circuit 645, and controls the drive current level of the semiconductor laser 601 and the drive current of the optical modulator (waveguide) 651 by controlling both the drive circuits. Control the level. The second control signal controls the temperature control circuit 642 to control the Peltier 643. The level of the laser beam (light output) output from the semiconductor optical device 650 is kept constant by either or both of drive current level control and Peltier control. The LD driving circuit 641 and the modulator driving circuit 645 are disposed in the vicinity of (similar to) the semiconductor laser 601 and the optical modulator (waveguide) and at a distance that can suppress the deterioration of the signal waveform.

上記第４の実施例によれば、半導体光素子（図５）においては、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂを、導波路（光変調器５５１）とはずれた位置に設けるため、該導波路の光路面積の確保が可能となり該導波路を通るレーザ光の光量の低減化を防ぐことができ、光出力の低下を回避できる。また、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂを、導波路を設けた半導体基板上にモノリシック状態で設けるため、該モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂを含む半導体光素子の製造が容易となり、一層の低コスト化や高信頼性化が可能となる。また、光通信用モジュール６００（図６）においては、半導体光素子６５０として、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂを導波路とはずれた位置に設けたものを用いるため、ＬＤ用駆動回路６４１や変調器用駆動回路６４５を該導波路の直ぐ近く（近傍）に配することができ、このために伝送信号波形の劣化が抑えられ、一層の高速化が可能となる。部品点数の増加も抑えられ、モジュール構成もコンパクトになる。 According to the fourth embodiment, in the semiconductor optical device (FIG. 5), the monitoring light receiving elements 503a and 503b are provided at positions away from the waveguide (optical modulator 551). An area can be ensured, and a reduction in the amount of laser light passing through the waveguide can be prevented, and a decrease in light output can be avoided. In addition, since the monitor light receiving elements 503a and 503b are provided in a monolithic state on the semiconductor substrate provided with the waveguide, the semiconductor optical element including the monitor light receiving elements 503a and 503b can be easily manufactured, and the cost can be further reduced. And high reliability. Further, in the optical communication module 600 (FIG. 6), the semiconductor optical element 650 having the monitor light receiving elements 503a and 503b provided at positions away from the waveguide is used, so that the LD driving circuit 641 and the modulator are used. The drive circuit 645 can be arranged in the immediate vicinity (near) of the waveguide, so that the deterioration of the transmission signal waveform can be suppressed and the speed can be further increased. The increase in the number of parts is also suppressed, and the module configuration becomes compact.

なお、上記第４の実施例構成においても、再成長領域５１４と光路変更界面５１５を、半導体光素子の前方端面側に配したが、本発明はこれに限定されず、半導体光素子の後方端面側に設けてもよい。この場合は、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂも、半導体光素子の後方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成され、上記光路変更界面５１５から反射または散乱されるレーザ光を受光できるようにされる。また、第４の実施例構成においては、光路変更界面５１５を、導波路方向に対し約４５°の傾斜角をもって形成したが、本発明はこれにも限定されず、該傾斜角は約４５°以外の角度であってもよい。また、光路変更界面の形成方法も上記エッチングと上記再成長とによる方法に限定されない。さらに、モニタ用受光素子５０３ａ、５０３ｂは、導波路とモノリシックなものに限定されない。また、該モニタ用受光素子の数も、２個以外の数でもよい。さらに、半導体光素子の導波路内に形成する光路変更手段としては、上記光路変更界面５１５のようにレーザ光を反射させるものに限定されず、レーザ光の一部を散乱させる構成のものなどであってもよい。 In the configuration of the fourth embodiment, the regrowth region 514 and the optical path changing interface 515 are arranged on the front end face side of the semiconductor optical device. However, the present invention is not limited to this, and the rear end face of the semiconductor optical device. It may be provided on the side. In this case, the light receiving elements for monitoring 503a and 503b are also formed on the rear end face side of the semiconductor optical element and shifted from the waveguide, and can receive the laser light reflected or scattered from the optical path changing interface 515. To be done. In the configuration of the fourth embodiment, the optical path changing interface 515 is formed with an inclination angle of about 45 ° with respect to the waveguide direction. However, the present invention is not limited to this, and the inclination angle is about 45 °. Other angles may be used. Further, the method of forming the optical path changing interface is not limited to the method using the etching and the regrowth. Further, the monitor light receiving elements 503a and 503b are not limited to those monolithic with the waveguide. The number of light receiving elements for monitoring may be other than two. Furthermore, the optical path changing means formed in the waveguide of the semiconductor optical device is not limited to the one that reflects the laser light as in the optical path changing interface 515, but has a configuration that scatters a part of the laser light. There may be.

図７及び図８は、本発明の第５の実施例を示す図である。図７は半導体光素子の構成例図で、（ａ）は半導体光素子の上側平面図、（ｂ）は断面図である。また、図８は、図７の半導体光素子を用いた光通信用モジュールの構成例図である。本第５の実施例は、導波路が光増幅器を形成し、該導波路（光増幅器）からしみ出して該導波路の活性領域と同一平面内に拡がったレーザ光の一部を、導波路からずれた位置に設けたモニタ用受光素子でモニタするようにした場合の構造例である。本実施例では、モニタ用受光素子は、複数個を半導体光素子の前方端面側に設ける。 7 and 8 are views showing a fifth embodiment of the present invention. 7A and 7B are configuration example diagrams of the semiconductor optical device. FIG. 7A is a top plan view of the semiconductor optical device, and FIG. FIG. 8 is a structural example diagram of an optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. In the fifth embodiment, the waveguide forms an optical amplifier, and a part of the laser light that oozes out from the waveguide (optical amplifier) and spreads in the same plane as the active region of the waveguide is converted into the waveguide. It is a structural example in the case of monitoring with a light receiving element for monitoring provided at a position shifted from the position. In this embodiment, a plurality of monitoring light receiving elements are provided on the front end face side of the semiconductor optical element.

図７において、７５１は導波路を形成する光増幅器、７０２は絶縁溝、７０３ａ、７０３ｂはそれぞれ、導波路（光増幅器７５１）のレーザ光をモニタするモニタ用受光素子、７０４ａ、７０４ｂはそれぞれ、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂの電極パッド、７０５は電極金属（ｐ電極）、７０６はｐ型コンタクト層及びｐ型クラッド部、７０７は活性層及びＳＣＨ層、７０８はｎ型クラッド部、７０９はＩｎＰ基板、７１０は電極金属（ｎ電極）、７１１は導波路、７１２はレーザ光の広がり、７１３は吸収層（受光部）、７２０は保護膜、７２１は前方端面コーティング膜、７２２は後方端面コーティング膜である。また、７０は入力光、７１は出力光である。導波路としての光増幅器７５１とモニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂは互いに、同じ層構造を有し、半導体基板上にモノリシックな集積状態で構成される。導波路としての光増幅器７５１は半導体光素子の略中央部に形成され、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂは半導体光素子の前方端面側にあって該導波路からずれた位置に形成される。 In FIG. 7, reference numeral 751 denotes an optical amplifier forming a waveguide, 702 denotes an insulating groove, 703a and 703b denote monitor light-receiving elements for monitoring laser light in the waveguide (optical amplifier 751), and 704a and 704b denote monitors. Electrode pads of the light receiving elements 703a and 703b, 705 is an electrode metal (p electrode), 706 is a p-type contact layer and a p-type cladding part, 707 is an active layer and an SCH layer, 708 is an n-type cladding part, and 709 is an InP substrate. , 710 is an electrode metal (n electrode), 711 is a waveguide, 712 is a laser beam spread, 713 is an absorption layer (light receiving part), 720 is a protective film, 721 is a front end face coating film, and 722 is a rear end face coating film. is there. Reference numeral 70 denotes input light, and 71 denotes output light. The optical amplifier 751 serving as the waveguide and the monitor light receiving elements 703a and 703b have the same layer structure and are configured in a monolithic integrated state on the semiconductor substrate. An optical amplifier 751 serving as a waveguide is formed at a substantially central portion of the semiconductor optical element, and the monitor light receiving elements 703a and 703b are formed at positions shifted from the waveguide on the front end face side of the semiconductor optical element.

半導体光素子の光増幅器７５１は、例えば、ＩｎＰ基板７０９、ＩｎＰバッファ層（ｎ型、膜厚０．１５μｍ）及びＩｎＧａＡｓＰバッファ層（ｎ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．０５μｍ）７０８、ＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層（ｎ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．１５μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性層（ｎｏｎｅ−ｄｏｐｅ、ウェル層膜厚１０ｎｍ／λｇ＝１．５５μｍ、バリア層膜厚１０ｎｍ／λｇ＝１．３μｍ、１０周期）及びＩｎＧａＡｓＰＳＣＨ層（ｐ型、膜厚０．２μｍ、λｇ＝１．１５μｍ）７０７、ＩｎＰクラッド層（ｐ型、膜厚２．０μｍ）及びＩｎＧａＡｓコンタクト層（ｐ型、膜厚０．１μｍ）７０６、絶縁膜（ＳｉＮ、膜厚０．５μｍ）７２０、ｐ電極７０５及びｎ電極７１０、前方端面コーティング膜７２１、後方端面コーティング膜７２２を備えて構成される。端面膜の反射率は、前方端面コーティング膜７２１、後方端面コーティング膜７２２とも、入射光、出射光の波長に対して約２％以下である。 An optical amplifier 751 of a semiconductor optical device includes, for example, an InP substrate 709, an InP buffer layer (n-type, film thickness 0.15 μm) and an InGaAsP buffer layer (n-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.05 μm) 708, InGaAsPSCH layer (n-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.15 μm), InGaAsPMQW active layer (none-dope, well layer film thickness 10 nm / λg = 1.55 μm, barrier layer film thickness 10 nm / λg = 1.3 μm 10 periods) and an InGaAsPSCH layer (p-type, film thickness 0.2 μm, λg = 1.15 μm) 707, an InP cladding layer (p-type, film thickness 2.0 μm) and an InGaAs contact layer (p-type, film thickness 0. 1 μm) 706, insulating film (SiN, film thickness 0.5 μm) 720, p-electrode 705 and n-electrode 710, front end face coating film 721, rear end face coat A ting film 722 is provided. The reflectance of the end face film is about 2% or less with respect to the wavelengths of incident light and outgoing light in both the front end face coating film 721 and the rear end face coating film 722.

上記構成において、レーザ光は、導波路（光増幅器７５１）からしみ出し、導波路の活性領域と同一平面内に、該活性領域の中心を軸として広がった状態となる（図７（ｂ））。該導波路（光増幅器）からしみ出して広がったレーザ光は、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂに入射する。モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂは、該入射したレーザ光に対応したモニタ用電気信号を発生する。例えば、導波路の中心から６μｍの位置に集積化して配したモニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂでは、光増幅器７５１の前方出力が約１００ｍＷの場合に、約０．５ｍＡの出力電流が得られる。該出力電流は、制御システムを介し光増幅器７５１の駆動電流にフィードバックされ、該光増幅器７５１の光出力レベルを安定化させる。該出力電流値は、該光出力レベルの安定化のために十分な値である。 In the above configuration, the laser light oozes out of the waveguide (optical amplifier 751) and spreads in the same plane as the active region of the waveguide with the center of the active region as an axis (FIG. 7B). . The laser light that has spread out from the waveguide (optical amplifier) is incident on the monitoring light receiving elements 703a and 703b. The monitor light receiving elements 703a and 703b generate a monitor electrical signal corresponding to the incident laser beam. For example, in the monitor light receiving elements 703a and 703b integrated and arranged at a position of 6 μm from the center of the waveguide, when the front output of the optical amplifier 751 is about 100 mW, an output current of about 0.5 mA is obtained. The output current is fed back to the drive current of the optical amplifier 751 through the control system, and the optical output level of the optical amplifier 751 is stabilized. The output current value is a value sufficient for stabilizing the optical output level.

上記第５の実施例における半導体光素子では、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂと光増幅器７５１とを互いに同じ層構造の集積構造としたが、これに限らず、例えばエッチングや結晶再成長などにより、互いに異なった層構造とすることも可能である。さらに、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂは、導波路とモノリシックなものに限定されない。また、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂの設置位置も、上記第５の実施例では半導体光素子の前方出力端部の近傍としたが、これに限らず、例えば半導体光素子の後方出力端部近傍や中央部近傍などとしてもよい。また、該モニタ用受光素子は、２個以上の複数個に限らず、１個設けられる構成でもよい。 In the semiconductor optical device in the fifth embodiment, the monitoring light receiving elements 703a and 703b and the optical amplifier 751 have an integrated structure of the same layer structure. However, the present invention is not limited to this, for example, by etching or crystal regrowth, It is also possible to have different layer structures. Further, the monitor light receiving elements 703a and 703b are not limited to those monolithic with the waveguide. In addition, in the fifth embodiment, the monitor light receiving elements 703a and 703b are disposed in the vicinity of the front output end of the semiconductor optical element. However, the present invention is not limited to this. For example, in the vicinity of the rear output end of the semiconductor optical element. Or near the center. In addition, the number of the light receiving elements for monitoring is not limited to two or more, and one monitor may be provided.

図８は、図７の半導体光素子を用いて成る光通信用モジュールの構成例図である。なお、本図８中における半導体光素子の各要素には、上記図７における半導体光素子の各要素とは異なる符号を付す。
図８において、８００は光通信用モジュール、８５１は光増幅器（導波路）、８５０は、モニタ用受光素子を光増幅器（導波路）６５１と一体的に集積して成る半導体光素子、８０３はモニタ用受光素子、８４６は、半導体光素子８５０中の光増幅器（導波路）８５１を駆動する駆動回路（増幅器用駆動回路）、８４４は、インターフェース部分を含む制御回路、８４３は、半導体光素子８５０の温度制御を行う温度制御手段としてのペルチエ、８４２は、ペルチエ８４３を制御する温度制御手段として温度制御回路、８６０はレンズ、８０は入力光、８１は出力光、８２はモニタ光である。かかる構成において、該光通信用モジュール８００においては、半導体光素子８５０内で、光増幅器（導波路）８５１で増幅したレーザ光を、導波路からずれた位置に配したモニタ用受光素子８０３で受光し電気信号に変換する。該電気信号は制御回路８４４にフィードバックされる。制御回路８４４では、該電気信号に基づき、増幅器用駆動回路８４６を制御するための第１の制御信号と、温度制御回路８４２を制御するための第２の制御信号とを形成して出力する。第１の制御信号は増幅器用駆動回路８４６に入力され、該駆動回路８４６を制御して光増幅器（導波路）８５１の駆動電流のレベルを制御する。第２の制御信号は、温度制御回路８４２を制御してペルチエ８４３を制御する。駆動電流のレベル制御、ペルチエの制御のいずれか一方または両方により、半導体光素子８５０から出力されるレーザ光（光出力）のレベルを一定に保つようにする。増幅器用駆動回路８４６は、光増幅器（導波路）８５１の直ぐ近く（近傍）であって信号波形の劣化を抑えられる距離の位置に配される。 FIG. 8 is a structural example diagram of an optical communication module using the semiconductor optical device of FIG. It should be noted that each element of the semiconductor optical device in FIG. 8 is given a different reference from that of each element of the semiconductor optical device in FIG.
In FIG. 8, 800 is an optical communication module, 851 is an optical amplifier (waveguide), 850 is a semiconductor optical device in which a light receiving element for monitoring is integrated with an optical amplifier (waveguide) 651, and 803 is a monitor. A light receiving element 846, a drive circuit (amplifier drive circuit) for driving an optical amplifier (waveguide) 851 in the semiconductor optical element 850, a control circuit 844 including an interface portion, and 843, a semiconductor optical element 850. Peltier as temperature control means for performing temperature control, 842 is a temperature control circuit as temperature control means for controlling Peltier 843, 860 is a lens, 80 is input light, 81 is output light, and 82 is monitor light. In this configuration, in the optical communication module 800, the laser light amplified by the optical amplifier (waveguide) 851 in the semiconductor optical element 850 is received by the monitor light receiving element 803 disposed at a position shifted from the waveguide. Converted into an electrical signal. The electric signal is fed back to the control circuit 844. The control circuit 844 forms and outputs a first control signal for controlling the amplifier drive circuit 846 and a second control signal for controlling the temperature control circuit 842 based on the electrical signal. The first control signal is input to the amplifier drive circuit 846, and the drive circuit 846 is controlled to control the drive current level of the optical amplifier (waveguide) 851. The second control signal controls the temperature control circuit 842 to control the Peltier 843. The level of the laser beam (optical output) output from the semiconductor optical device 850 is kept constant by either or both of drive current level control and Peltier control. The amplifier drive circuit 846 is arranged at a position close to (near) the optical amplifier (waveguide) 851 and at a distance where deterioration of the signal waveform can be suppressed.

上記第５の実施例によれば、半導体光素子（図７）においては、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂを、導波路（光増幅器７５１）とはずれた位置に設けるため、該導波路の光路面積の確保が可能となり該導波路を通るレーザ光の光量の低減化を防ぐことができ、光出力の低下を回避できる。また、モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂと導波路（光増幅器７５１）とを互いに、半導体基板上に同じ層構造のモノリシック状態で設けるため、該モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂを含む半導体光素子の製造が容易となり、一層の低コスト化や高信頼性化が可能となる。また、光通信用モジュール８００（図８）においては、半導体光素子８５０として、上記モニタ用受光素子７０３ａ、７０３ｂを導波路とはずれた位置に設けたものを用いるため、増幅器用駆動回路８４６を該導波路の直ぐ近く（近傍）に配することができ、このため伝送信号波形の劣化が抑えられ、一層の高速化が可能となる。部品点数の増加も抑えられ、モジュール構成もコンパクトになる。 According to the fifth embodiment, in the semiconductor optical device (FIG. 7), since the monitoring light receiving elements 703a and 703b are provided at positions away from the waveguide (optical amplifier 751), the optical path area of the waveguide. Can be ensured, and a reduction in the amount of laser light passing through the waveguide can be prevented, and a decrease in light output can be avoided. In addition, since the monitoring light receiving elements 703a and 703b and the waveguide (optical amplifier 751) are provided on the semiconductor substrate in a monolithic state with the same layer structure, a semiconductor optical element including the monitoring light receiving elements 703a and 703b is manufactured. Thus, further cost reduction and higher reliability are possible. In addition, in the optical communication module 800 (FIG. 8), the semiconductor optical element 850 having the monitor light receiving elements 703a and 703b provided at positions away from the waveguide is used. It can be arranged in the immediate vicinity (near) of the waveguide, so that the deterioration of the transmission signal waveform can be suppressed and the speed can be further increased. The increase in the number of parts is also suppressed, and the module configuration becomes compact.

なお、上記第１〜第３の実施例では、ＩｎＧａＡｌＡｓ系ＭＱＷ構造を、導波路の活性層やモニタ用受光素子の吸収層やその周辺に用いる構成としたが、ＩｎＧａＡｓＰ系のＭＱＷ構造を、該それぞれの部分に用いてもよい。また、上記第４〜第５の実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系ＭＱＷ構造を、導波路の活性層やモニタ用受光素子の吸収層やその周辺に用いる構成としたが、ＩｎＧａＡｌＡｓ系のＭＱＷ構造を、該それぞれの部分に用いてもよい。さらに、各実施例において１．５５μｍ帯と１．３μｍ帯の波長帯を互いに置き換えてもよい。 In the first to third embodiments, the InGaAlAs-based MQW structure is used for the active layer of the waveguide, the absorption layer of the light-receiving element for monitoring, and the periphery thereof, but the InGaAsP-based MQW structure is You may use for each part. In the fourth to fifth embodiments, the InGaAsP-based MQW structure is used for the active layer of the waveguide, the absorption layer of the light-receiving element for monitoring, and its periphery. However, the InGaAlAs-based MQW structure is You may use for each part. Furthermore, in each embodiment, the wavelength bands of the 1.55 μm band and the 1.3 μm band may be replaced with each other.

本発明の第１の実施例としての半導体光素子の構成例図である。1 is a configuration example diagram of a semiconductor optical device as a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第１の実施例としての光通信用モジュールの構成例図である。It is an example of a structure of the module for optical communication as a 1st Example of this invention. 本発明の第２の実施例としての半導体光素子の構成例図である。It is a structural example figure of the semiconductor optical element as a 2nd Example of this invention. 本発明の第３の実施例としての半導体光素子の構成例図である。It is a structural example figure of the semiconductor optical element as a 3rd Example of this invention. 本発明の第４の実施例としての半導体光素子の構成例図である。It is a structural example figure of the semiconductor optical element as a 4th Example of this invention. 本発明の第４の実施例としての光通信用モジュールの構成例図である。It is a structural example figure of the module for optical communications as the 4th Example of this invention. 本発明の第５の実施例としての半導体光素子の構成例図である。It is a block diagram of a semiconductor optical device as a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第５の実施例としての光通信用モジュールの構成例図である。It is a structural example figure of the module for optical communications as the 5th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１、２０１、３０１、４０１、６０１…半導体レーザ、
１０２、３０２、４０２、５０２、７０２…絶縁溝、
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ａ、５０３ｂ、６０３、７０３ａ、７０３ｂ、８０３…モニタ用受光素子、
１０４、３０４、４０４、５０４ａ、５０４ｂ、７０４ａ、７０４ｂ…電極パッド、
１０５、３０５、４０５、５０５、７０５…電極金属（ｐ電極）、
１０６、５０６、７０６…ｐ型コンタクト層及びｐ型クラッド部、
１０７、５０７、７０７…活性層及びＳＣＨ層、
１０８、５０８、７０８…ｎ型クラッド部、
１０９、５０９、７０９…ＩｎＰ基板、
１１０、５１０、７１０…電極金属（ｎ電極）、
１１１、５１１、７１１…導波路、
１１３、５１３、７１３…吸収層（受光部）、
１２０、３２０、４２０、５２０、７２０…保護膜、
１２１、３２１、４２１、５２１、７２１…前方端面コーティング膜、
１２２、３２２、４２２、５２２、７２２…後方端面コーティング膜、
５０、６０、７０、８０…入力光、
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１…出力光、
１２、３２、４２、５２、６２、８２…モニタ光、
２００、６００、８００…光通信用モジュール、
２５０、６５０、８５０…半導体光素子、
２４１…駆動回路、
２４４、６４４、８４４…制御回路、
２４３、６４３、８４３…ペルチエ、
２４２、６４２、８４２…温度制御回路、
２６０、６６０、８６０…レンズ、
３１４、５１４…再成長領域、
３１５、５１５…光路変更界面、
４１５…曲がり導波路部、
５５１、６５１…光変調器、
６４１…ＬＤ用駆動回路、
６４５…変調器用駆動回路、
７５１、８５１…光増幅器、
８４６…増幅器用駆動回路。 101, 201, 301, 401, 601 ... semiconductor laser,
102, 302, 402, 502, 702 ... insulating grooves,
103, 203, 303, 403, 503a, 503b, 603, 703a, 703b, 803 ... light receiving element for monitoring,
104, 304, 404, 504a, 504b, 704a, 704b ... electrode pads,
105, 305, 405, 505, 705 ... electrode metal (p electrode),
106, 506, 706... P-type contact layer and p-type cladding part,
107, 507, 707 ... active layer and SCH layer,
108, 508, 708 ... n-type cladding,
109, 509, 709 ... InP substrate,
110, 510, 710 ... electrode metal (n electrode),
111, 511, 711 ... waveguide,
113, 513, 713 ... absorption layer (light receiving part),
120, 320, 420, 520, 720 ... protective film,
121, 321, 421, 521, 721 ... front end face coating film,
122, 322, 422, 522, 722 ... rear end face coating film,
50, 60, 70, 80 ... input light,
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 ... output light,
12, 32, 42, 52, 62, 82 ... monitor light,
200, 600, 800 ... modules for optical communication,
250, 650, 850 ... Semiconductor optical device,
241 ... Drive circuit,
244, 644, 844 ... control circuit,
243, 643, 843 ... Peltier,
242, 642, 842 ... temperature control circuit,
260, 660, 860 ... lens,
314, 514 ... regrowth region,
315, 515 ... Optical path changing interface,
415 ... curved waveguide section,
551, 651 ... optical modulator,
641... LD drive circuit,
645 ... modulator drive circuit,
751, 851 ... optical amplifiers,
846: Amplifier driving circuit.

Claims

導波路のレーザ光をモニタするモニタ用受光素子を備えた半導体光素子であって、
上記モニタ用受光素子が、半導体基板上で上記導波路からずれた位置に該導波路とモノリシック状態で配され、該導波路からのレーザ光を受光する構成としたことを特徴とする半導体光素子。 A semiconductor optical device provided with a light-receiving element for monitoring that monitors laser light in a waveguide,
A semiconductor optical device characterized in that the light receiving element for monitoring is arranged in a monolithic state with the waveguide at a position shifted from the waveguide on a semiconductor substrate and receives laser light from the waveguide. .

導波路のレーザ光をモニタするモニタ用受光素子を備えた半導体光素子であって、
レーザ光を発生、変調または増幅する導波路と、
上記導波路からずれた位置に配され、該導波路からしみ出して該導波路の活性領域と同一平面内に広がったレーザ光を受光し該導波路のレーザ光をモニタするモニタ用受光素子と、
上記導波路と上記モニタ用受光素子が設けられた半導体基板と、
を備えたことを特徴とする半導体光素子。 A semiconductor optical device provided with a light-receiving element for monitoring that monitors laser light in a waveguide,
A waveguide for generating, modulating or amplifying laser light;
A light receiving element for monitoring, which is disposed at a position displaced from the waveguide, receives a laser beam which oozes out from the waveguide and spreads in the same plane as the active region of the waveguide, and monitors the laser light in the waveguide; ,
A semiconductor substrate provided with the waveguide and the light-receiving element for monitoring;
A semiconductor optical device comprising:

導波路のレーザ光をモニタするモニタ用受光素子を備えた半導体光素子であって、
レーザ光を発生、変調または増幅する導波路と、
上記導波路内において該導波路内の一部のレーザ光の光路方向を、該レーザ光の反射または散乱により該導波路方向とは異なる方向に変える光路変更手段と、
上記導波路からずれた位置に配され、上記光路変更手段からのレーザ光を受光し該導波路のレーザ光をモニタするモニタ用受光素子と、
上記導波路と上記モニタ用受光素子が設けられた半導体基板と、
を備えたことを特徴とする半導体光素子。 A semiconductor optical device provided with a light-receiving element for monitoring that monitors laser light in a waveguide,
A waveguide for generating, modulating or amplifying laser light;
An optical path changing means for changing an optical path direction of a part of the laser beam in the waveguide to a direction different from the waveguide direction by reflection or scattering of the laser beam;
A light receiving element for monitoring which is arranged at a position shifted from the waveguide, receives the laser light from the optical path changing means, and monitors the laser light in the waveguide;
A semiconductor substrate provided with the waveguide and the light-receiving element for monitoring;
A semiconductor optical device comprising:

上記光路変更手段は、上記導波路の半導体媒質内に上記導波路方向と交差する方向に形成した光活性領域と再成長領域との境界面、または上記導波路が分布帰還型導波路であってその端部側に形成した曲線状導波路部である請求項３に記載の半導体光素子。 The optical path changing means includes a boundary surface between a photoactive region and a regrowth region formed in a direction intersecting the waveguide direction in the semiconductor medium of the waveguide, or the waveguide is a distributed feedback waveguide. 4. The semiconductor optical device according to claim 3, which is a curved waveguide portion formed on the end portion side.

請求項１から４のいずれかに記載の半導体光素子と、
上記半導体光素子中の上記導波路を駆動する駆動回路と、
上記半導体光素子中の上記モニタ用受光素子の出力に基づき、上記駆動回路を制御する制御回路と、
を備え、上記半導体光素子からの光出力レベルを制御する構成としたことを特徴とする光通信用モジュール。 A semiconductor optical device according to any one of claims 1 to 4,
A drive circuit for driving the waveguide in the semiconductor optical device;
A control circuit for controlling the drive circuit based on the output of the monitoring light receiving element in the semiconductor optical element;
And a module for controlling the light output level from the semiconductor optical device.

請求項１から４のいずれかに記載の半導体光素子と、
上記半導体光素子中の上記導波路を駆動する駆動回路と、
上記半導体光素子の温度を制御する温度制御手段と、
上記半導体光素子中の上記モニタ用受光素子の出力に基づき、上記駆動回路、上記温度制御手段のいずれか一方または両方を制御する制御回路と、
を備え、上記半導体光素子からの光出力レベルを一定に保つように制御する構成としたことを特徴とする光通信用モジュール。 A semiconductor optical device according to any one of claims 1 to 4,
A drive circuit for driving the waveguide in the semiconductor optical device;
Temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor optical device;
A control circuit for controlling one or both of the drive circuit and the temperature control means based on the output of the monitoring light receiving element in the semiconductor optical element;
And an optical communication module characterized in that the optical output level from the semiconductor optical element is controlled to be kept constant.