JP6257544B2

JP6257544B2 - 半導体レーザー

Info

Publication number: JP6257544B2
Application number: JP2015037672A
Authority: JP
Inventors: 裕一郎堀口; 高林　正和; 正和高林; 後藤田　光伸; 光伸後藤田; 石村　栄太郎; 栄太郎石村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP2016162798A

Description

この発明は、半導体レーザーに関する。

光ファイバ通信では、その光源となる半導体レーザーに特性の変動があっても安定な光出力特性を得られるように制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ)方式が一般的に採用されている。ＡＰＣ方式では、光出力の変動に応じてバイアス電流または信号電流を制御し、光出力を一定に維持する。このため、光ファイバ通信用の光源では、光出力のモニタがモジュール内に設けられるか、あるいは半導体レーザーと集積されている。

特許文献１〜３には、半導体レーザーとモニタＰＤが集積化されたモニタ付レーザーチップが開示されている。特許文献１のモニタ付レーザーチップは、先端部に傾斜面を有する光ファイバを用い、半導体レーザー前面からの出射光の一部を光ファイバの傾斜面で反射し、該反射光を受光部で受光する。

特許文献２のモニタ付レーザーチップは、半導体レーザー後面からの出射光を受光部で受光する。

特許文献３のモニタ付レーザーチップは、半導体レーザー側面からの漏れ光をモニタ付レーザーチップの受光部で受光する。

特開２００１−２０８９３９号公報特公平７−３９０２号公報特許第３１９２７５０号公報

近年、通信容量の増大に伴い、波長多重方式や位相変調方式が導入されている。これらの方式で用いられる光源には、波長可変、多出力、変調器集積又は多波長集積などの高機能化が求められている。そのため、モジュール組立工程の削減や小型化を目的として、複数の光源、変調器又は半導体光増幅器などをモノリシックに集積した光半導体素子が開発されている。

このような光半導体素子には複数の出力を持つものがあるが、素子の出射光のビームが広がって隣接する出射光のビームと重なる。従って、特許文献１のような半導体レーザー前面からの出射光の一部をモジュール内で反射し、分岐された反射光を受光する構成では、それぞれの光源を個別にモニタすることが出来ないという問題があった。

また、変調器や半導体光増幅器などが集積された光半導体素子においては、モニタが受光する光の強度は変調や増幅の影響を受け、半導体レーザーの出力強度と無関係になる。そのため、前段の半導体レーザーの出力を後段のモニタで測定する特許文献２の構成では、出力光の強度を正確にモニタできないという問題があった。

また、特許文献３の構成では、導波路側面からの漏れ光をモニタが受光するため、導波路でのロスが大きくなり、出力光の強度が低下するという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑み、半導体レーザーの出力光の強度を低損失で個別にモニタすることを目的とする。

本発明に係る半導体レーザーは、チップ内に設けられ、当該チップのチップ端面から離れた終端を有する導波路と、チップ内に設けられ、導波路の終端から出射しチップ端面で反射し導波路に結合しない光を受光する、受光部と、チップ内に設けられ、導波路の終端から出射しチップ端面で反射し導波路に結合しない光を受光部へ反射する反射ミラーと、を備え、導波路は埋め込み型の導波路であって少なくとも一部がチップ端面に垂直な第１方向に沿って延伸し、第１方向に沿って導波路を挟む第１クラッド層及び第２クラッド層と、第１クラッド層から第２クラッド層まで貫通する、第１方向に沿った第１メサ溝と、導波路を介して第１メサ溝に対向し、第１クラッド層から第２クラッド層まで貫通する、第１方向に沿った第２メサ溝と、をさらに備え、反射ミラーは、第１メサ溝の、チップ端面に対向する側面であり、該側面は、チップ端面に対して傾斜し、その傾斜は、導波路からの距離が長くなる程チップ端面からの距離が増大する傾斜である。

本発明に係る半導体レーザーは、チップ内に設けられ、当該チップのチップ端面から離れた終端を有する導波路と、チップ内に設けられ、導波路の終端から出射しチップ端面で反射し導波路に結合しない光を受光する、受光部と、チップ内に設けられ、導波路の終端から出射しチップ端面で反射し導波路に結合しない光を受光部へ反射する反射ミラーと、を備え、導波路は埋め込み型の導波路であって少なくとも一部がチップ端面に垂直な第１方向に沿って延伸し、第１方向に沿って導波路を挟む第１クラッド層及び第２クラッド層と、第１クラッド層から第２クラッド層まで貫通する、第１方向に沿った第１メサ溝と、導波路を介して第１メサ溝に対向し、第１クラッド層から第２クラッド層まで貫通する、第１方向に沿った第２メサ溝と、をさらに備え、反射ミラーは、第１メサ溝の、チップ端面に対向する側面であり、該側面は、チップ端面に対して傾斜し、その傾斜は、導波路からの距離が長くなる程チップ端面からの距離が増大する傾斜である。複数のレーザーダイオードをアレイ状に配置した複数の出力を有する半導体レーザーであっても、隣接する出力光どうしが重なる前にチップ端面で反射させた光をモニタするため、個別に出力強度の変動をモニタすることができる。また、チップ端面での反射光をモニタに用いるため、低損失でモニタすることができる。

実施の形態１に係る半導体レーザーの構成を示す斜視図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの構成を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの構成を示す上面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの構成を示す斜視図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体レーザーの製造工程を示す断面図である。

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザー１０１の構成を示す斜視図である。図２は半導体レーザー１０１の構成を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。半導体レーザー１０１は、端面発光型のレーザーダイオード（ＬＤ：ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）１０１Ａと、ＬＤと同一基板上に集積されたモニタ用フォトダイオード（ＰＤ：ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）１０１Ｂを備えている。

半導体レーザー１０１は、ｎ型のＩｎＰ基板１、ｎ型のＩｎＰからなる第１クラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層３、回折格子ガイド層４、ｐ型のＩｎＰからなる第２クラッド層５、ｐ型のＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層６、ｐｎｐ構造のＩｎＰからなるブロック層７、絶縁膜９、電極１０、ＰＤ電極１０ａ、ＬＤ電極１０ｂを備えている。

具体的には、ＩｎＰ基板１上に第１クラッド層２、活性層３、回折格子ガイド層４、第２クラッド層５、コンタクト層６がこの順に積層される。第１クラッド層２から第２クラッド層５を貫通するメサ溝１１が２本形成され、２本のメサ溝１１に挟まれた活性層３がＬＤの発光部１３となる。一方、メサ溝１１に挟まれない活性層３はモニタ用ＰＤ１０１Ａの受光部１２となる。また、発光部１３は横方向をブロック層７に挟まれている。すなわち、ＬＤ１０１Ｂは、埋め込み型のＬＤである。メサ溝１１により、ブロック層７の寄生容量が低減される。

メサ溝１１の内壁面及びコンタクト層６の上には、発光部１３及び受光部１２の上を避けて絶縁膜９が形成される。さらにその上部には、ＬＤ１０１Ｂの領域ではＬＤ電極１０ａ、モニタ用ＰＤ１０１Ａの領域ではＰＤ電極１０ｂが形成される。また、ＩｎＰ基板１の裏面側（図２の紙面の下側）にも電極１０が形成される。

モニタ用ＰＤ１０１Ａは、ＬＤ１０１Ｂと同様の層構造を有しており、ＬＤ１０１Ｂと逆方向にバイアス電圧を印加して用いる。

図３は、メサ溝１１と受光部１２の配置を示す半導体レーザー１０１の平面模式図である。発光部１３は導波路としても動作するので、図３では導波路２０と示す。ＬＤ１０１Ｂの導波路２０の終端から出射した光の一部が、チップ端面２２を通過して半導体レーザー１０１の外に出射する出力光１４となる。

導波路２０は、基本的にはチップ端面２２に対して垂直に延伸する。しかし、チップ端面２２から数十〜数百μｍの位置から終端にかけては、導波路２０での損失が増大しない曲率の曲線で配置される。従って、導波路２０の終端側はチップ端面２２に垂直な方向に対して数度傾斜している。これにより、導波路２０から出射しチップ端面２２で反射した光が導波路２０に結合することを抑制する。導波路２０の終端は、チップ端面２２と接しておらず、チップ端面２２と数十μｍ離れている。導波路２０の終端からチップ端面２２までの間は、図２で示した発光部１３の側方と同様に、ブロック層７が埋め込まれ窓構造が形成される。図１では、このブロック層７を窓構造部１９として示している。なお、図１に示すように、窓構造部１９の上部にはＬＤ電極１０ａ及びＰＤ電極１０ｂは形成されない。

第１、第２クラッド層２，５の屈折率は活性層３の屈折率よりも小さい。従って、活性層３内の光は第１、第２クラッド層２，５へ伝播せず、光は活性層３内で上下方向に閉じ込められる。また、ブロック層７の屈折率は活性層３の屈折率よりも小さい。従って、活性層３内の光はブロック層７へ伝播せず、光は活性層３内で左右方向にも閉じ込められる。従って、活性層３は導波路２０として動作する。導波路２０は幅数μｍのパターンである。

導波路２０は、光を増幅（または吸収）する機能を有する活性層３で出来た導波路である。一方、モニタ用ＰＤ１０１Ａの受光部１２は、横方向の光の閉じ込めが行われないため導波路ではない。

ＬＤ１０１Ｂでは、導波路２０の終端から始端に沿って、チップ端面２２に対してメサ溝１１が垂直に配置されたメサ構造が形成されている。メサ溝１１は、チップ端面２２に垂直な方向（第１方向）に沿って形成されている。メサ溝１１の、導波路２０に対向する側面を側面１１ａ、側面１１ａと反対側の側面を側面１１ｂ、チップ端面２２に対向する側面を側面１１ｃとする。メサ溝１１の側面１１ａと導波路２０との距離Ｄ１は数μｍに、メサ溝１１の側面１１ｂと導波路２０との距離Ｄ２は数十μｍに、それぞれ設定される。

また、図３において、導波路２０の下側のメサ溝１１、すなわち、受光部１２と反対側に設けられたメサ溝１１は、側面１１ｃがチップ端面２２と平行である。しかし、導波路２０の上側のメサ溝１１（第１メサ溝）、すなわち、受光部１２の側に設けられたメサ溝１１は、側面１１ｃがチップ端面２２に対して傾斜している。その傾斜は、導波路２０から遠ざかるほど側面１１ｃとチップ端面２２との距離Ｄ３が増大する傾斜である。側面１１ｃは、導波路２０の終端から出射しチップ端面２２で反射し導波路２０に結合しない光を、受光部１２へ反射する反射ミラーとして機能する。従って、その傾斜角度はおよそ４５°であることが望ましい。メサ溝１１は、その内面が絶縁膜９及びＬＤ電極１０ｂで覆われることにより、高反射面となり反射ミラーとして機能する。

モニタ用ＰＤ１０１Ａの受光部１２は、導波路２０の終端に隣接して設けられる。具体的には、導波路２０が傾斜した側に、メサ溝１１の側面１１ｃに面し、導波路２０の終端から数十〜百μｍの間隔を有して設けられる。

導波路２０の終端側はチップ端面２２に垂直な方向に対して数度傾斜している。従って、導波路２０の終端から出射する光は、導波路２０の終端から数度の入射角をもってチップ端面２２に入射する。チップ端面２２にはＡＲ（ＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：反射防止）コーティングが施されているため、チップ端面２２に入射した光の大部分はＡＲコーティングを透過し屈折を受けて、チップ端面２２から十〜数十度の出射角で出射する。また、チップ端面２２に入射した光の一部は、チップ端面２２で反射しチップ内に伝播する。

チップ内を伝播する光は、メサ溝１１の側面１１ｃで再度反射して導波路２０に概垂直な方向に伝播し、受光部１２に入射する。従って、モニタ用ＰＤ１０１Ａに流れる光電流をモニタすることで、ＬＤ１０１Ｂの出力の変動を検出することが出来る。

このように、半導体レーザー１０１では、同一基板上にＬＤとモニタ用ＰＤを集積し、モニタ用ＰＤはＬＤのチップ端面での反射光を受光する。そのため、ＬＤをアレイ化した場合でも、一つのＬＤの出力光が隣接するＬＤの出力光と重なる前に、出力光からモニタ用ＰＤで検出する光がチップ端面２２で分岐される。従って、個別に出力をモニタすることが出来る。また、特定のＬＤの出力のみをモニタリングすることができ高集積化が図れる。

＜Ａ−２．製造工程＞
図４〜図９は、実施の形態１の半導体レーザー１０１の製造工程を示す断面図である。以下、図４〜図９に沿って半導体レーザー１０１の製造工程を説明する。

まず、ｎ型のＩｎＰ基板１上に、ｎ型のＩｎＰからなる第１クラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層３、回折格子ガイド層４、ｐ型のＩｎＰからなる第２クラッド層５を順次形成する（図４）。形成方法はＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）、ＶＰＥ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅｅｐｉｔａｘｙ）のいずれでも良い。

次に、ＬＤ１０１Ｂの発光部１３になるべき領域とモニタ用ＰＤ１０１Ａの受光部１２になるべき領域とを覆うＳｉＯ２膜のマスクパターンを形成し、発光部１３になるべき領域及び受光部１２になるべき領域以外をエッチングして第１クラッド層２まで達する溝を設ける（図５）。この工程で残った活性層３が発光部１３及び受光部１２となる。

次に、活性層３を除去した領域にＩｎＰ層からなるｐｎｐ構造であるブロック層７を選択成長により形成し、ブロック層７で発光部１３及び受光部１２を埋め込む（図６）。

さらに、ＳｉＯ２膜を除去した後、第２クラッド層５、ｐ型のＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層６を順に形成する（図７）。

次に、発光部１３の両側をＩｎＰ基板１に達するまでエッチングし、メサ溝１１を形成する（図８）。そして、ＳｉＯ２などによる絶縁膜９を、発光部１３及び受光部１２の上部以外の領域に形成する（図９）。最後にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等のメタライズにより電極１０，ＬＤ電極１０ｂ、ＰＤ電極１０ａを形成する。ＬＤ電極１０ｂは発光部１３と、ＰＤ電極１０ａは受光部１２と接続されている。このとき、メサ溝１１の内面まで電極１０ｂで覆うことにより、メサ溝１１の側面１１ｃを高反射面とし反射ミラーとして機能させる。

こうして、図２に示す半導体レーザー１０１が完成する。このように、半導体レーザー１０１は、従来の埋め込み型ＬＤと同一の手順によって製造することができるため、低コストに製造することができる。

＜Ａ−３．変形例＞
上記の説明では、半導体レーザー１０１の半導体材料として、長波長光通信素子で用いられるＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ系材料を示したが、これは一例であり、例えばＩｎＡｌＧａＡｓ系材料であってもよい。

また、反射戻り光が導波路２０に結合することを抑制するため、導波路２０はチップ端面から数十〜数百μｍの位置から導波路２０でのロスが増大しない曲率の曲線で配置していた。しかし、導波路２０は始端から終端に至るまでチップ端面２２に垂直な方向と平行な直線であって、導波路２０の終端からチップ端面２２に対して垂直に光が出力される構成であってもよい。この場合、反射戻り光のうち導波路２０に結合するものが多くなるが、導波路２０に結合しない反射戻り光をなお受光部１２で受光することができる。

さらに、本実施の形態１ではモニタ用ＰＤ１０１ＡのＰＤ電極１０ａの設置を容易にするため、受光部１２を導波路２０の終端に対して数十から百μｍの間隔を空けて設け、反射戻り光をメサ溝１１の側面１１ｃで再度反射して受光部１２に導く構成とした。しかし、メサ溝１１を設けず受光部１２を導波路の終端に隣接させて配置し、チップ端面２２における反射戻り光が直接受光部１２に入射する構成でもよい。

＜Ａ−４．効果＞
実施の形態１に係る半導体レーザー１０１は、チップ内に設けられ、当該チップのチップ端面２２から離れた終端を有する導波路２０と、チップ内に設けられ、導波路２０の終端から出射しチップ端面２２で反射し導波路２０に結合しない光を受光する受光部１２と、を備えた端面発光型の半導体レーザーである。このように、出力光の一部が分岐された反射光をモニタ用ＰＤの受光部１２で受光することにより、変調器や増幅器が集積された半導体レーザーであっても、出力強度の変動をモニタすることが可能である。また、モニタ用ＰＤ１０１Ａを集積しない半導体レーザーでも、出力光の一部はチップ端面２２で反射するため、出力光を低下させることなく、出力をモニタすることができる。また、複数のレーザーダイオードをアレイ状に配置した複数の出力を有する半導体レーザーであっても、隣接する出力光どうしが重なる前にチップ端面２２で反射させた光をモニタするため、個別に出力強度の変動をモニタすることができる。

また、半導体レーザー１０１は、チップ内に設けられ、導波路２０の終端から出射しチップ端面２２で反射し導波路２０に結合しない光を、受光部１２へ反射する反射ミラーを備える。従って、受光部１２と導波路２０の距離が離れていても、チップ端面２２からの反射戻り光を受光部１２に導き、出力強度の変動をモニタすることができる。

また、導波路２０は少なくとも一部がチップ端面２２に垂直な第１方向に沿って延伸する。そして、半導体レーザー１０１は、第１方向に沿って導波路２０を挟む第１クラッド層２及び第２クラッド層５を備え、第１クラッド層２から第２クラッド層５まで貫通する、第１方向に沿った複数のメサ溝１１が形成される。少なくとも１本のメサ溝１１である第１メサ溝の、チップ端面２２に対向する側面１１ｃが反射ミラーとなる。側面１１ｃは、チップ端面２２に対して傾斜し、その傾斜は、導波路２０からの距離が長くなる程チップ端面２２からの距離が増大する傾斜である。このように、メサ溝１１の側面１１ｃを反射ミラーとして形成することにより、受光部１２と導波路２０の距離が離れていても、チップ端面２２からの反射戻り光を受光部１２に導き、出力強度の変動をモニタすることができる。

また、半導体レーザー１０１は、導波路２０の終端面とチップ端面２２との間に、導波路２０を構成する半導体よりもバンドギャップの大きい半導体からなる窓構造部１９を備える。窓構造部１９を設けることにより、光出射端面の光吸収を低減して光損傷を抑制することができる。

また、導波路２０の終端側をチップ端面２２に垂直な方向から傾斜させることにより、導波路２０から出射しチップ端面２２で反射した光が導波路２０に結合することを抑制することができる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
図１０は、モニタＰＤを集積した２出力の波長可変光源である半導体レーザー１０２を示す平面模式図である。

半導体レーザー１０２は、ＤＦＢ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ）−ＬＤアレイ２１と、Ｎ入力２出力（Ｎ×２、Ｎは３以上の自然数）のＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−ＭｏｄｅＩｎｔｅｒｆｅｒｅｒｅｎｃｅ：多モード干渉）カプラ１７と、パッシブ導波路１６ａ，１６ｂとが半導体光増幅器１８の前段に設けた構成である。

ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１は、実施の形態１のＬＤ１０１Ｂの、メサ溝１１に挟まれた発光部１３を含む埋め込み構造（ＤＦＢ−ＬＤ）を、アレイ状にＮ個配置したものである。

半導体光増幅器（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）１８は、３本のメサ溝１１の間に２本の導波路２０が形成された２出力の埋め込み型ＬＤである。その構成は基本的に、実施の形態１の半導体レーザー１０１の構成を左右対称に２つ配置したものと同じである。

３本のメサ溝１１のうち両端のメサ溝１１のチップ端面２２に対向する側面１１ｃが、チップ端面２２での反射戻り光を受光部１２に反射する反射ミラーとして機能する。なお、回折格子ガイド層４は回折格子を設けず、発振しないように設定される。受光部１２は、両端のメサ溝１１の側面１１ｃに隣接して夫々設けられる。

ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１は、パッシブ導波路１６ａを介してＭＭＩカプラ１７の入力側に接続されている。半導体光増幅器１８は、パッシブ導波路１６ｂを介してＭＭＩカプラ１７の出力側に接続されている。

パッシブ導波路１６ａ，１６ｂは、実施の形態１のＬＤ１０１Ｂの埋め込み構造において、活性層３を光吸収の無い透明導波路層８に代えたものである。すなわち、透明導波路層８を、第１クラッド層２及び第２クラッド層５で上下から挟み、ブロック層７で左右から挟んだ構成である。

ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１のうちの任意のＤＦＢ−ＬＤをレーザー発振させると、ＤＦＢ−ＬＤから出力されパッシブ導波路１６ａを介してＭＭＩカプラ１７に入射された光の１／Ｎがパッシブ導波路１６ｂに結合し、残りの（Ｎ−１）／Ｎがパッシブ導波路１６ｂの外に放射される。分岐損失や結合損失等の補償は、半導体光増幅器１８に対して電流注入することによって行われ、２つの半導体光増幅器１８それぞれからは、送信用光と受信用光が外部に出力される。

ＤＦＢ−ＬＤの発振波長は、ＤＦＢ−ＬＤの温度（以下、素子温度という）に応じて約０．１ｎｍ／℃の割合で変化する。従って、素子温度を所定の範囲（例えば、１０℃〜５０℃）で変化させたときに、Ｎ個（例えば、Ｎ＝１０〜１６）のＤＦＢ−ＬＤのうちの任意のＤＦＢ−ＬＤの発振波長範囲が、隣接するＤＦＢ−ＬＤの発振波長範囲と一部重複するように、各ＤＦＢ−ＬＤの発振波長の間隔を設計しておく。ＤＦＢ−ＬＤの選択と素子温度調整との併用により、ワンチップで形成されたＤＦＢ−ＬＤアレイ２１でＣ帯（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｂａｎｄ）またはＬ帯（Ｌｏｎｇｂａｎｄ）の全波長帯域（約３０ｎｍ〜４０ｎｍ）をカバーすることができる。

半導体レーザー１０２では、同一基板上で半導体光増幅器１８の出力毎にモニタ用ＰＤの受光部１２を設けているため、同時に２出力を行う場合でも、特定の出力のみをモニタリングすることができる。

また、図１０に示すように、メサ溝１１のチップ端面２２に対向する傾斜した側面１１ｃとモニタ用ＰＤの受光部１２との間には、パッシブ導波路と同様の透明導波路層８を設けても良い。透明導波路層８は、メサ溝１１の側面１１ｃで反射した光を受光部１２に導くための受光部用導波路である。これにより、メサ溝１１の反射ミラーとなる側面１１ｃと受光部１２との距離が離れても、受光部１２に反射光を入光させ、出力光の出力強度の変動をモニタすることができる。

また、図１０に示すように、メサ溝１１の反射ミラーとなる側面１１ｃを凹面形状としても良い。これにより、反射光の拡散を低減し、受光部１２に入射する光を増加させることが出来る。

＜Ｂ−２．製造工程＞
図１１〜図１８は、実施の形態２に係る半導体レーザー１０２の製造工程を示す断面図であり、図１０のＢ−Ｂ断面の製造工程を示す断面図である。以下、図１１〜図１８に沿って半導体レーザー１０２の製造工程を示す。なお、図１０では２出力の半導体光増幅器１８を示したが、ここでは説明の簡単化のため、１出力の半導体光増幅器の製造工程を示す。

まず、ｎ型のＩｎＰ基板１上に、ｎ型のＩｎＰからなる第１クラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層３、回折格子ガイド層４、ｐ型のＩｎＰからなる第２クラッド層５を順次形成する（図１１）。形成方法はＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）、ＶＰＥ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅｅｐｉｔａｘｙ）のいずれでも良い。

次に、透明導波路層８を形成すべき領域以外を覆うマスクパターンを形成し、透明導波路層８を形成すべき領域をエッチングして第１クラッド層２まで達する溝を設ける。そして、エッチングした領域に透明導波路層８及び第２クラッド層５を選択成長により形成する（図１２）。

次に、ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１の発光部、半導体光増幅器１８の導波路２０、パッシブ導波路１６ａ，１６ｂの導波路部及びモニタ用ＰＤの受光部１２となるべき領域、並びに透明導波路層８を覆うＳｉＯ２膜のマスクパターンを形成する。そして、該マスクパターンで覆っていない領域をエッチングし、第１クラッド層２まで達する溝を設ける（図１３）。こうして、半導体光増幅器１８においては導波路２０及び受光部１２が形成され、さらにＤＦＢ−ＬＤアレイ２１の発光部が形成される。

さらに、エッチングした領域にブロック層７を選択成長により形成してＤＦＢ−ＬＤアレイ２１の発光部、パッシブ導波路１６ａ，１６ｂの導波路部、導波路２０及び受光部１２を埋め込む（図１４）。さらに、マスクパターンを除去した後コンタクト層６を形成する（図１５）。

次に、ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１の発光部及び導波路２０の両側をＩｎＰ基板１に達するまでエッチングし、メサ溝１１を形成する（図１６）。

さらに、エレメント間の絶縁のため活性層３上部以外の不要なコンタクト層６を除去する。その後、ＳｉＯ２などによる絶縁膜９を、ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１の発光部、導波路２０及び受光部１２の上面以外の領域に形成する（図１７）。

最後に、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等のメタライズにより電極を形成する。具体的には、ＤＦＢ−ＬＤアレイ２１の発光部上、導波路２０上、受光部１２上に電極を形成する。図１８に示すように半導体光増幅器１８においては、電極１０、ＳＯＡ電極１０ｃ、ＰＤ電極１０ａを形成する。ＳＯＡ電極１０ｃは導波路２０と、ＰＤ電極１０ａは受光部１２と接続されている。このとき、メサ溝１１の内面までＳＯＡ電極１０ｃで覆うことにより、メサ溝１１の側面１１ｃを高反射面とし反射ミラーとして機能させる。

このように、本実施の形態の素子の製造は、従来のＤＦＢ−ＬＤ型の波長可変光源と同一の手順によって形成することができるため、低コストに製造することができる。

＜Ｂ−３．効果＞
実施の形態２に係る半導体レーザー１０２において、反射ミラーとなる第１メサ溝の側面１１ｃは凹面形状である。従って、反射光の拡散を低減し、受光部１２に入射する光を増加させることが出来る。

また、半導体レーザー１０２は、反射ミラーとなる第１メサ溝の側面１１ｃと受光部１２との間に受光部用導波路を備えるので、メサ溝１１の反射ミラーとなる側面１１ｃと受光部１２との距離が離れても、受光部１２に反射光を入光させ、出力光の出力強度の変動をモニタすることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ＩｎＰ基板、２第１クラッド層、３活性層、４回折格子ガイド層、５第２クラッド層、６コンタクト層、７ブロック層、８透明導波路層、９絶縁膜、１０電極、１０ａＰＤ電極、１０ｂ，１０ｃＬＤ電極、１１メサ溝、１２受光部、１３発光部。

Claims

チップ内に設けられ、当該チップのチップ端面から離れた終端を有する導波路と、
前記チップ内に設けられ、前記導波路の終端から出射し前記チップ端面で反射し前記導波路に結合しない光を受光する、受光部と、
前記チップ内に設けられ、前記導波路の終端から出射し前記チップ端面で反射し前記導波路に結合しない光を前記受光部へ反射する反射ミラーと、
を備え、
前記導波路は埋め込み型の導波路であって少なくとも一部が前記チップ端面に垂直な第１方向に沿って延伸し、
前記第１方向に沿って前記導波路を挟む第１クラッド層及び第２クラッド層と、
前記第１クラッド層から前記第２クラッド層まで貫通する、前記第１方向に沿った第１メサ溝と、
前記導波路を介して前記第１メサ溝に対向し、前記第１クラッド層から前記第２クラッド層まで貫通する、前記第１方向に沿った第２メサ溝と、をさらに備え、
前記反射ミラーは、前記第１メサ溝の、前記チップ端面に対向する側面であり、
該側面は、前記チップ端面に対して傾斜し、その傾斜は、前記導波路からの距離が長くなる程前記チップ端面からの距離が増大する傾斜である、
端面発光型の半導体レーザー。
前記反射ミラーとなる前記第１メサ溝の側面は凹面形状である、
請求項１に記載の半導体レーザー。
前記反射ミラーとなる前記第１メサ溝の側面と前記受光部との間に受光部用導波路をさらに備える、
請求項１又は２に記載の半導体レーザー。
前記導波路の終端面と前記チップ端面との間に、前記導波路を構成する半導体よりもバンドギャップの大きい半導体からなる窓構造部をさらに備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザー。
前記導波路の終端側は前記チップ端面に垂直な方向から傾斜する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザー。