JP2010129955A - 分布帰還型半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】発振波長の変動を抑制することが可能な分布帰還型半導体レーザを提供することを目的とする。
【解決手段】互いに異なる発振波長を有する複数の発光素子と、半導体レーザの一端に設けられた高反射膜と、半導体レーザの他端に設けられ、高反射膜よりも反射率の低い低反射膜と、を備え、複数の発光素子の各々は、活性層と、活性層の下側または上側に設けられた回折格子層とを有し、半導体レーザの一端において、当該複数の回折格子層の回折格子の端面位相が互いに揃っている分布帰還型半導体レーザ。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の波長を発振する分布帰還型半導体レーザに関するものである。

波長分割多重通信(ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplex)用の光源等に用いられる多波長半導体レーザとして、回折格子を組み込んだ分布帰還型半導体レーザ（以下、ＤＦＢレーザという）が知られている。また、ＷＤＭ用の光源等を小型化、低コスト化する観点から、一つの半導体基板上に異なる発振波長を有する発光素子をアレイ状に並べたＤＦＢレーザが開発されている。例えば、特許文献１には、回折格子の周期を基板上で連続的に変化させたＤＦＢレーザが記載されており、特許文献２には、互いに周期の異なる回折格子を同一の導波路層に形成したＤＦＢレーザが記載されている。

しかしながら、従来のＤＦＢレーザでは、端面において、隣接する回折格子の位相の整合は無い。また、非特許文献１には、端面における回折格子の位相によって、発振波長が変動してしまうことが報告されている。この問題を解決するために、例えば、特許文献３では、回折格子を傾斜させることが記載されている。
特開昭６１−２７９１９１号公報 特開昭６１−２５５０８７号公報 KATSUYUKI UTAKA, SHIGEYUKI AKIBA, KAZUO SAKAI, YUICHI MATSUSHIMA，"Effect of Mirror Facets on Lasing Characteristics of Distributed Feedback InGaAsP/InP Laser Diodes at 1.5 μm Range"，IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-20, No. 3 (March 1984), ｐ236-245 特開平９−２１４０６７号公報

ところで、ＤＦＢレーザの発振波長の制御精度を高める観点からは、回折格子中にλ／４位相シフト領域を設け、ＤＦＢレーザの両端に低反射膜を設ける方法や、ＤＦＢレーザの一端に高反射膜を設ける方法などがある。

しかしながら、位相シフト領域を用いる場合、構造が複雑となるうえ、両端に低反射膜を設けると、ＤＦＢレーザの前後において光が出力されるため、レーザの前方における発光強度が低くなってしまう。また、高反射膜を用いる場合、レーザの前方における発光強度は高くなるが、高反射膜側における回折格子の位相のずれにより、単一モード発振が妨げられるうえ、発振波長が変動してしまう。

また、単体のレーザの場合、特性評価を行うことにより単一モード性の良好なチップを選び、動作温度を調整することにより、発振波長を制御する方法などが試みられている。一方、多波長集積する場合には、素子の発振波長を精度良くすることが必要である。発振波長の絶対値は、チップの温度により調整できるが、チップ間の発振波長の差も正確に制御されていることが望ましい。例えば、位相シフト領域を用いたり、位相制御領域を設けたりする手法が考えられるが、構造が複雑になったり、光出力が低下するという問題がある。

ＷＤＭ用の光源等を小型化する観点から、一つの半導体基板上に異なる発振波長を有する発光素子をアレイ状に並べたＤＦＢレーザにおいて、例えば、周波数間隔を１００ＧＨｚとし、発振波長の異なる複数の発光素子を並べたものが知られている。例えば、周波数１９３．０[ＴＨｚ]と１９３．１[ＴＨｚ]の場合、発振波長では０．８ｎｍの波長の違いに相当し、発振波長の制御としては、例えば、０．１ｎｍ以内が要求される。このようなアレイ型のレーザに均一回折格子型のＤＦＢレーザを用いると、端面位相の違いにより、個々の発光素子の発振波長が、例えば１ｎｍ程度もばらついてしまう。個々の発光素子の温度を調整する方法を用いることも考えられるが、素子構造が複雑になってしまう。また、単一モード発振の歩留まりが悪いため、全部の発光素子が単一モード発振する歩留まりが非常に悪くなるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発振波長の変動を抑制することが可能な分布帰還型半導体レーザを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の分布帰還型半導体レーザは、互いに異なる発振波長を有する複数の発光素子と、半導体レーザの一端に設けられた高反射膜と、半導体レーザの他端に設けられ、高反射膜よりも反射率の低い低反射膜と、を備え、複数の発光素子の各々は、活性層と、活性層の下側または上側に設けられた回折格子層とを有し、半導体レーザの一端において、複数の回折格子層の回折格子の端面位相が互いに揃っていることを特徴とする。

この分布帰還型半導体レーザによれば、複数の回折格子層の回折格子の端面位相が互いに揃っているので、発振波長の変動を抑制することが可能となる。「端面位相が揃っている」とは、高反射膜側の端面において、複数の回折格子の位相が完全に揃っているものに限らず、劈開によって形成される端面位相のずれを考慮した形状をも包含する。なお、上記回折格子の端面位相は、例えば電子顕微鏡等を使用することによって評価することができる。

また、上記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における凸部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における凸部の中心とが揃っていても良い。また、上記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における凹部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における凹部の中心とが揃っていても良い。また、上記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における左側傾斜部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における左側傾斜部の中心とが揃っていても良い。また、上記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における右側傾斜部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における右側傾斜部の中心とが揃っていても良い。これらにより、半導体レーザの一端において、複数の回折格子層の回折格子の端面位相を互いに揃えることが可能となる。

また、上記分布帰還型半導体レーザにおいて、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層における周期がａであり、当該周期ａと、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期との差がｄであり、ｎを整数とした場合において、半導体レーザの一端から他端までの長さＬが下記式（１）を満たすことが好ましい。

半導体レーザの一端から両端までの長さが上記式（１）を満たすように設計すれば、一端で複数の発光素子の回折格子の位相が揃っていれば、他端でも回折格子の位相を揃えることが可能となる。

また、上記分布帰還型半導体レーザにおいて、低反射膜が設けられている他端には回折格子が形成されていなくてもよい。これにより、高反射膜側の一端において、当該複数の回折格子層の回折格子の端面位相を一致させ、かつ、特性を劣化させずに、半導体ウェハ上に効率的に分布帰還型半導体レーザを配置して作製することができる。低反射膜側の他端では、回折格子の端面位相が発光素子の特性に与える影響は少なく、また、端面まで回折格子が設けられていなくても、上記のように発振波長の変動を抑制することが可能となる。

本発明によれば、発振波長の変動を抑制することが可能な分布帰還型半導体レーザを提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るＤＦＢレーザを示す斜視図である。図２は、図１におけるII−II線に沿った断面図である。ＤＦＢレーザ１００は、基板１上に設けられた複数の発光素子１０ａ〜１０ｄと、一端Ｅｈに設けられた高反射（High Reflection）膜ＨＲと、他端Ｅａに設けられた低反射（Anti Reflection）膜ＡＲとを備えている。なお、図１では、複数の発光素子１０ａ〜１０ｄの形態を理解し易くするため、高反射膜ＨＲと低反射膜ＡＲとを省略した状態を示している。

複数の発光素子１０ａ〜１０ｄは、下部電極８、基板１、下部クラッド層２、活性層３、回折格子層４、上部クラッド層５、コンタクト層６、及び上部電極７をこの順にそれぞれ有している。図１に示すＸＹＺ直交座標系において、複数の発光素子１０ａ〜１０ｄの長手方向はＸ軸方向にそれぞれ延在しており、複数の発光素子１０ａ〜１０ｄはＹ軸方向に所定の間隔をおいてアレイ状に形成されている。また、下部クラッド層２、活性層３、回折格子層４、上部クラッド層５、コンタクト層６は、リッジ状の光導波路を形成しており、複数の発光素子１０ａ〜１０ｄの各発光素子間には、活性層３よりも屈折率の小さい、高抵抗の半導体層または樹脂等が埋め込まれている。高抵抗の半導体層としては、例えばＦｅドープＩｎＰ半導体層を用いることができる。また、樹脂としては、例えばポリイミド樹脂やＢＣＢ樹脂等を用いることができる。リッジ状の光導波路の幅は１〜２μｍ程度とすることができる。

基板１は半導体基板であり、例えば基板１として、ｎ型ＩｎＰ半導体が用いられる。下部電極８は、導電性材料からなり、例えばＡｕＧｅとＡｕによって構成されている。下部電極８は、基板１とオーミック接触をなしている。

活性層３として、例えば、多重量子井戸（ＭＱＷ: Multiple Quantum Well）構造が用いられる。ＭＱＷ構造の具体例として、ＧａＩｎＡｓＰ半導体からなるバリア層とＧａＩｎＡｓＰ半導体からなるウェル層とが交互に複数積層されたものが挙げられる。活性層３では、下部クラッド層２及び上部クラッド層５から注入されたキャリアが再結合することによって、光が発生する。

下部クラッド層２として、例えば、ｎ型ＩｎＰ半導体が用いられる。上部クラッド層５として、例えば、ｐ型ＩｎＰ半導体が用いられる。下部クラッド層２及び上部クラッド層５の屈折率は、活性層３よりも小さくなっており、これにより、下部クラッド層２及び上部クラッド層５は、活性層３で発生した光を閉じ込める機能を有する。

コンタクト層６として、例えば、ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体が用いられる。上部電極７は導電性材料からなり、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕによって構成されている。上部電極７は、コンタクト層６とオーミック接触をなしている。

高反射膜ＨＲは、ＤＦＢレーザにおける光軸方向（Ｘ軸方向）の一端Ｅｈにおいて、所定の反射波長帯域を有する。高反射膜ＨＲは、その反射波長帯域において、活性層３の内部光をおよそ８０％以上反射させる機能を有する。高反射膜ＨＲとして、例えば、窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜との多層膜が挙げられる。

低反射膜ＡＲの反射率は、高反射膜ＨＲの反射率より低く、例えば１％以下の反射率とすることができる。低反射膜ＡＲは、ＤＦＢレーザ１００における光軸方向（Ｘ軸方向）の他端Ｅａ、すなわち、ＤＦＢレーザ１００の出力端面において、反射光がＤＦＢレーザ１００の内部へ戻ることを抑制する機能を有する。低反射膜ＡＲの反射率が小さいほど、反射光がＤＦＢレーザ１００の内部へ戻ることを抑制することが可能であるから、この低反射膜ＡＲが形成された出力端面での端面位相による波長変動の影響を低減することが可能となる。好ましくは、低反射膜ＡＲの反射率としては、０．１％以下にすることができる。低反射膜ＡＲとして、例えば、窒化シリコン膜が挙げられる。

回折格子層４として、例えば、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ半導体層が用いられる。図２に示すように、回折格子層４には、ＤＦＢレーザ１００における光軸方向（Ｘ軸方向）に沿った周期的な凹凸パターンからなる回折格子Ｇが形成されている。

回折格子層４は、活性層３の内部を進行する光の一部を、進行方向とは逆の方向に反射させる機能を有する。これにより、活性層３の内部では、回折格子層４の回折格子Ｇにおける凹凸パターンの周期で決まる波長の光が高反射膜ＨＲに帰還され、低反射膜ＡＲから所定の波長（λ_１〜λ_４）を有するレーザ光として出射される。このようにして、低反射膜ＡＲから出射される光出力の強度を高めることができる。

以下に、発光素子１０ａ〜１０ｄにおける回折格子層の配置について、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、及び図５（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、回折格子層をＺ軸方向からみた模式上面図である。一方、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、及び図５（ｂ）は、図３（ａ）に示した回折格子層をそれぞれＹ軸方向からみた模式図の例である。

図３（ａ）に示すように、各発光素子１０ａ〜１０ｄのそれぞれの回折格子層４ａ〜４ｄが、ＤＦＢレーザ１００における光軸方向（Ｘ軸方向）に互いに所定の間隔をおいて略平行に形成されている。図３（ｂ）に示すように、各回折格子層４ａ〜４ｄは互いに異なる周期Ｔ_１〜Ｔ_４を有する。すなわち、回折格子層４ａ〜４ｄは、互いに異なるピッチを有している。上述したように、各回折格子層の周期は、ＤＦＢレーザの光出力の波長によりそれぞれ設定される。

例えば、１．５５μｍ帯の発振波長を有する各発光素子１０ａ〜１０ｄの発振周波数を１００ＧＨｚ間隔とする場合、すなわち、各発光素子１０ａ〜１０ｄの発振周波数を１９３．１［ＴＨｚ］、１９３．２［ＴＨｚ］、１９３．３［ＴＨｚ］、１９３．４［ＴＨｚ］とするＤＦＢレーザを作成する場合、各回折格子層４ａ〜４ｄの周期（ピッチ）は、図９に示す値となる。

図３（ｂ）に示すように、各回折格子層４ａ〜４ｄにおける高反射膜側の一端Ｅｈ（Ａｈ、Ｂｈ、Ｃｈ、Ｄｈ）において、当該複数の回折格子層４ａ〜４ｄの回折格子の端面位相が互いに揃っている。具体的には、図３（ｂ）では、高反射膜側の一端Ｅｈにおいて、回折格子層４ａの周期における凸部のスタート点と、回折格子層４ｂの周期における凸部のスタート点と、回折格子層４ｃの周期における凸部のスタート点と、回折格子層４ｄの周期における凸部のスタート点とが揃っていることにより、端面位相が互いに揃っている。また、例えば、図４（ａ）に示すように、高反射膜側の一端Ｅｈにおいて、回折格子層４ａの周期における凸部の中心Ｐ１と、回折格子層４ｂの周期における凸部の中心Ｐ２と、回折格子層４ｃの周期における凸部の中心Ｐ３と、回折格子層４ｄの周期における凸部の中心Ｐ４とが揃っていることにより、端面位相が互いに揃っていても良い。

また、例えば、図４（ｂ）に示すように、高反射膜側の一端Ｅｈにおいて、回折格子層４ａの周期における凹部の中心Ｐ５と、回折格子層４ｂの周期における凹部の中心Ｐ６と、回折格子層４ｃの周期における凹部の中心Ｐ７と、回折格子層４ｄの周期における凹部の中心Ｐ８とが揃っていることにより、端面位相が互いに揃っていても良い。

この他にも、例えば、図５（ａ）に示すように、高反射膜側の一端Ｅｈにおいて、回折格子層４ａの周期における左側傾斜部の中心Ｐ９と、回折格子層４ｂの周期における左側傾斜部の中心Ｐ１０と、回折格子層４ｃの周期における左側傾斜部の中心Ｐ１１と、回折格子層４ｄの周期における左側傾斜部の中心Ｐ１２とが揃っていることにより、端面位相が互いに揃っていても良い。なお、左側傾斜部とは、回折格子の凸部形状を中心とする左側の傾斜部のことをいう。

また、例えば、図５（ｂ）に示すように、高反射膜側の一端Ｅｈにおいて、回折格子層４ａの周期における右側傾斜部の中心Ｐ１３と、回折格子層４ｂの周期における右側傾斜部の中心Ｐ１４と、回折格子層４ｃの周期における右側傾斜部の中心Ｐ１５と、回折格子層４ｄの周期における右側傾斜部の中心Ｐ１６とが揃っていることにより、端面位相が互いに揃っていても良い。なお、右側傾斜部とは、回折格子の凸部形状を中心とする右側の傾斜部のことをいう。

このような周期をずらした回折格子層４ａ〜４ｄは、それぞれ固有の周期を持たせるように、例えば電子ビーム露光装置を用いて作成すればよい。なお、回折格子層を形成する工程以外は、公知の半導体プロセス技術を用いることによりＤＦＢレーザ１００を作成することができる。

以下に、本実施形態に係るＤＦＢレーザ１００の原理及び効果を説明する。一般に、ＤＦＢレーザでは、活性層で発生した誘導放出光が、活性層の上または下に形成された回折格子を有する回折格子層にまで拡がり、伝播する。活性層および回折格子層は、上部クラッド層及び下部クラッド層に挟まれることにより、光導波路を形成しており、誘導放出光は、この光導波路中を伝播しながら増幅される。一方、この伝播光の一部は、回折格子による回折により、光の伝播方向と反対方向に反射され帰還される。このように、光導波路中を伝播する進行光と、それと反対方向に反射される帰還光の相互作用により定在波が生じ、レーザ共振器が形成されることでレーザ発振が生じる。このときのレーザ光の波長は、進行光及び帰還光の位相によって決定される。具体的には、この光の位相は、回折格子の周期とＤＦＢレーザの端面位相によって決定される。従って、回折格子の周期が設計通りの周期となっている場合でも、端面位相の変動或いはバラツキによって、ＤＦＢレーザの発振波長が回折格子の周期から期待される波長とはならず、発振波長に変動またはバラツキが生じることになる。本実施形態に係るＤＦＢレーザでは、高反射膜側の一端において、複数の発光素子の回折格子層の端面位相が互いに揃っているため、端面位相のバラツキによって生じる発振波長の変動を抑制することが可能となる。すなわち、ブラッグ波長と発振波長のずれ量が、複数の発光素子間で概ね同じ値になり、回折格子の周期で設計したとおりの発振波長の差が得られることとなる。また、従来のＤＦＢレーザのように、素子毎に端面位相が異なる場合には、各素子の良品率の素子数のべき乗の良品率しか得られず、素子数が多い場合には、良品率が大きく低下してしまうが、本実施形態に係るＤＦＢレーザでは、発光素子間で端面位相が揃っているので、作成する発光素子の数が増えても、単一の発光素子を作成する場合の良品率と同程度の良品率を得ることが可能となる。

なお、１枚の半導体ウェハをチップ化して複数のＤＦＢレーザを作成する際、隣接するＤＦＢレーザは劈開によって分断される。この劈開位置の揺らぎにより端面位相は厳密には固定できないが、例えば、図９の例において、回折格子の端面位相のずれを１／１０まで許容すると、劈開位置のずれ量は約１５μｍであるので、十分に劈開精度の範囲内に入る。

例えば、ＤＦＢレーザの大きさを共振器方向（Ｘ軸方向）に２００μｍから６００μｍとすると、集積するＤＦＢレーザの発光素子の配置間隔を１００μｍから３００μｍとすることができる。この場合、互いに異なる発振波長を有する発光素子を２００μｍの間隔おいて４つ集積した場合、４つの発光素子の（Ｙ軸方向における）全体の幅は、６００μｍ程度になる。

回折格子を電子ビーム露光装置で描画する場合に一般的なショットサイズは、１ｍｍ角程度有る。よって、回折格子は半導体ウェハを移動させること無く、描画することが可能である。ショット内での電子ビームの位置決め精度は、１ｎｍ程度であるため、高反射膜側の端面での回折格子の位相を制御することは容易である。上述のように、劈開で形成される高反射膜側の端面と、描画した回折格子の角度がずれていることによる、端面位相のずれを考慮すると、例えば、２インチの半導体ウェハの端部から４０ｍｍ離れたところにおいて、１μｍの精度で半導体ウェハ面方位と描画パターンをあわせておけば、その角度ズレは、０．０１４度であり、６００μｍ離れた４つの発光素子間での位置ズレは、１５ｎｍとなり、回折格子の周期よりも十分に小さなずれに抑えることが出来る。また、発振波長の絶対値は、端面位相の僅かなずれにより多少変動する恐れがあるが、チップ全体の温度を調整して変動を抑制することもできる。

次に、本実施形態に係るＤＦＢレーザの作成方法の一例を図６及び図７を用いて説明する。図６は、半導体ウェハＷ上に形成された複数のＤＦＢレーザを示す模式図である。

図６に示すように、回折格子層４ａ〜４ｄを有する発光素子１０ａ〜１０ｄをそれぞれ備え、高反射膜側の一端Ｅｈ_１，Ｅｈ_２と低反射膜側の一端Ｅａ_１，Ｅａ_２を有するようなＤＦＢレーザＲ１，Ｒ２を作成する。このＤＦＢレーザＲ１，Ｒ２は、導波路方向（Ｘ軸方向）に沿って連続して作成されるが、ひとつのＤＦＢレーザＲ１の低反射膜側の一端Ｅａ_１が、隣接するＤＦＢレーザＲ２の高反射膜側の一端Ｅｈ_２と対向して接触するように形成する。

この際、複数の回折格子層４ａ〜４ｄのうちの一つの回折格子層の周期がａであり、当該複数の回折格子層４ａ〜４ｄのうちの一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期との差がｄであり、ｎを整数とした場合において、ＤＦＢレーザＲ１またはＲ２のそれぞれの一端から他端までの長さ（共振器長）Ｌが下記式（１）を満たすように形成する。例えば、図９のような例であれば、ｎ＝１としたときの長さは、約４８７μｍとなる。

図７は、ＤＦＢレーザの素子長と位相のずれとの関係を示すグラフである。図７に示すＧ１は発光素子１０ａと発光素子１０ｂとの間、Ｇ２は発光素子１０ａと発光素子１０ｃとの間、Ｇ３は発光素子１０ａと発光素子１０ｄとの間における素子長と位相ずれとの関係を表している。図７を参照すると、発光素子１０ａ〜１０ｄのすべてにおいて位相ずれが無いＤＦＢレーザの素子長は、約４８７μｍとなっていることが分かる。

このように、ＤＦＢレーザの素子長を適切な長さに設定することにより、ＤＦＢレーザの一端で端面位相が揃っている場合に、他端でも端面位相が揃っていることになる。素子の特性面からは、ＡＲ側の端面位相が揃っている必要は無いが、この様にＤＦＢレーザの素子長を設定することにより、製造が容易になる。なぜならば、半導体ウェハＷ上に連続して作製した多数のＤＦＢレーザにおいて、一つの素子のＡＲ側の端面の位相は、劈開面を隔てて接していた隣接する素子のＨＲ側の端面になるように製造されるからである。このように設定しない場合には、位相を再度揃えるための、犠牲領域を設けるか、次に示すようにＡＲ側端面近傍の回折格子をなくすことでも解決できる。波長間隔が広いＤＦＢレーザを作成する場合には、ｎ＝１で式（１）を満たすＬの値は小さくなるが、Ｌの整数倍の長さのうちから、所望のＤＦＢレーザの特性上、もっとも望ましい長さを素子長に選べばよい。

例えば、周波数間隔が１００ＧＨｚのＤＦＢレーザの素子長が４８７μｍであれば、十分にレーザの特性を得ることができる。また、周波数間隔が２００ＧＨｚのＤＦＢレーザの場合には、素子長を２３４μｍ、４６７μｍのいずれの値でも両端面が揃うため、より、設計は自由になる。以上のようにして、半導体ウェハＷ上において、導波路方向に連続して複数の発光素子を形成することが容易となり、半導体ウェハＷから多数の半導体レーザを効率良く作成できる。

一方、ＤＦＢレーザの特性を最適化するために必要であれば、素子長は必ずしもＬの整数倍にする必要は無い。以下、図８を用いて説明する。図８は、半導体ウェハＷ上に形成された複数のＤＦＢレーザを示す模式図である。

図８の領域Ｓに示すように、ＤＦＢレーザＲ３に隣接して作製するＤＦＢレーザＲ４を各々の高反射膜を設ける側の一端Ｅｈ_５，Ｅｈ_６で対向して接触するように作成する。対して、低反射膜側の一端Ｅａ_５またはＥａ_６においては、回折格子をそれぞれ形成しないようにしてもよい。例えば、劈開位置のあわせ精度の範囲、具体的には、低反射膜側の一端Ｅａ_５，Ｅａ_６からそれぞれ１０μｍの範囲には回折格子を形成しないようにしてもよい。すなわち、隣接するＤＦＢレーザＲ３、Ｒ４間で高反射膜側の一端Ｅｈ_５，Ｅｈ_６は向かい合うように配置し、他方の低反射膜側の一端Ｅａ_５，Ｅａ_６の近傍には、例えば１０μｍの範囲で回折格子を形成しないようにしてもよい。さらに、回折格子の深さを補償することにより、フィードバック量の減少を抑制してもよい。

これにより、ＤＦＢレーザの素子長をＬの整数倍にしない場合であっても、半導体ウェハＷ上に効率的に発光素子を作成することができる。低反射膜側の一端Ｅａ_５，Ｅａ_６では、回折格子の端面位相がＤＦＢレーザの特性に与える影響は小さく、低反射膜側の一端Ｅａ_５，Ｅａ_６まで回折格子が形成されている必要は必ずしも無いためである。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、一つのＤＦＢレーザにおいて発光素子が４つ設けられている例を示したが、発光素子の数は２以上であればよい。また、上記実施形態では、回折格子層が活性層上に設けられている例を示したが、回折格子層が活性層下に設けられていても良い。また、上記実施形態では、ｎ型基板上に半導体層を積層するＤＦＢレーザを例示したが、ｐ型基板上に半導体層を積層するＤＦＢレーザでもよい。いずれの場合においても、本実施形態と同様の効果が得られる。

図１は、本実施形態に係るＤＦＢレーザを示す斜視図である。 図２は、図１におけるII−II線に沿った断面図である。 図３（ａ）は、回折格子層をＺ軸方向からみた模式上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した回折格子層をＹ軸方向からみた模式図の一例である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図３（ａ）に示した回折格子層をＹ軸方向からみた模式図の例である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図３（ａ）に示した回折格子層をＹ軸方向からみた模式図の例である。 図６は、半導体ウェハＷ上に形成された複数のＤＦＢレーザを示す模式図である。 図７は、ＤＦＢレーザの素子長と位相のずれとの関係を示すグラフである。 図８は、半導体ウェハＷ上に形成された複数のＤＦＢレーザ示す模式図である。 図９は、各発光素子の周波数、波長、及び回折格子の周期の一例を示す表である。

符号の説明

１…基板、２…下部クラッド層、３…活性層、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…回折格子層、５…上部クラッド層、６…コンタクト層、７…上部電極、８…下部電極、１００…ＤＦＢレーザ。

Claims (7)

1. 分布帰還型半導体レーザであって、
   互いに異なる発振波長を有する複数の発光素子と、
   前記半導体レーザの一端に設けられた高反射膜と、
   前記半導体レーザの他端に設けられ、前記高反射膜よりも反射率の低い低反射膜と、を備え、
   前記複数の発光素子の各々は、活性層と、前記活性層の下側または上側に設けられた回折格子層とを有し、
   前記半導体レーザの前記一端において、当該複数の回折格子層の回折格子の端面位相が互いに揃っている分布帰還型半導体レーザ。
2. 前記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における凸部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における凸部の中心とが揃っていることにより、前記端面位相が互いに揃っている請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
3. 前記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における凹部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における凹部の中心とが揃っていることにより、前記端面位相が互いに揃っている請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
4. 前記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における左側傾斜部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における左側傾斜部の中心とが揃っていることにより、前記端面位相が互いに揃っている請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
5. 前記一端において、当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層の周期における右側傾斜部の中心と、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期における右側傾斜部の中心とが揃っていることにより、前記端面位相が互いに揃っている請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
6. 当該複数の回折格子層のうちの一つの回折格子層における周期がａであり、
   当該周期ａと、前記一つの回折格子層とは異なる他の回折格子層の周期との差がｄであり、
   ｎを整数とした場合において、
   前記半導体レーザの前記一端から前記他端までの長さＬが下記式（１）を満たす請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。
   

   
7. 前記他端には前記回折格子が形成されていない請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ。

Images