光半导体装置制造方法
【专利摘要】本发明的课题是得到能够减小分别驱动多个半导体激光器时的输出光的线宽的波动的光半导体装置。解决的手段是，MMI耦合器（2）将来自分离配置的两组半导体激光器（1a～1l）的输出光耦合。SOA（3）将来自MMI耦合器（2）的输出光放大。多条弯曲波导路（4a～4l）将两组半导体激光器（1a～1l）分别连接于MMI耦合器（2）。多条弯曲波导路（4a～4l）的曲率半径完全相同。
【专利说明】光半导体装置
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及分别利用多条弯曲波导路将多个半导体激光器连接于光耦合器的光半导体装置，特别是涉及可以使分别驱动多个半导体激光器时的输出光的线宽的波动(variation)减小的光半导体装置。
【背景技术】
[0003]在利用MMI (Mult1-Mode Interference,多模干涉)稱合器将来自多个半导体激光器的输出光稱合之后利用半导体光放大器(semiconductor optical amplifier: SOA)进行放大的光半导体装置中，多个半导体激光器分别利用多条弯曲波导路与光耦合器连接(参考例如专利文献广3)。
[0004]现有技术文献
专利文献1:日本特开2009-109704号公报 专利文献2:日本特开2004-319893号公报 专利文献3:日本专利第4444368号公报。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
已有的半导体光放大器由于多条弯曲波导路的曲率半径不同，因此损耗的波动大。其结果是，返回多个半导体激光器的返回光量不同，从而存在多个半导体激光器的输出光的线宽有波动的问题。
`[0006]本发明是为了解决上述存在问题而作出的，其目的在于，得到能够减小分别驱动多个半导体激光器时的输出光的线宽的波动的光半导体装置。
[0007]解决问题的手段
本发明的光半导体装置的特征在于，具有分离配置的两组半导体激光器、将来自上述两组半导体激光器的输出光I禹合的光I禹合器、将来自上述光I禹合器的输出光加以放大的光放大器、以及将上述两组半导体激光器分别连接于上述光耦合器的多条波导路，上述多条波导路分别具有弯曲波导路，上述多条波导路的上述弯曲波导路的曲率半径全部相同。
[0008]发明的效果
利用本发明，能够使分别驱动多个半导体激光器时的输出光的线宽的波动减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]
图1是表示本发明实施方式I的光半导体装置的俯视图。
[0010]图2是将图1的一部分加以放大的俯视图。[0011]图3是表示本发明实施方式I的弯曲波导路的俯视图。
[0012]图4是沿图1的1-1I的半导体激光器的剖面图。
[0013]图5是沿图1的II1-1V的丽I耦合器的剖面图。
[0014]图6是沿图1的V-VI的SOA的剖面图。
[0015]图7是表示本发明实施方式I的光半导体装置的制造工序的剖面图。
[0016]图8是表示本发明实施方式I的光半导体装置的制造工序的剖面图。
[0017]图9是表示本发明实施方式I的光半导体装置的制造工序的剖面图。
[0018]图10是表示本发明实施方式I的光半导体装置的制造工序的剖面图。
[0019]图11是表示比较例的光半导体装置的俯视图。
[0020]图12是将图11的一部分加以放大的俯视图。
[0021]图13是表示本发明实施方式2的光半导体装置的俯视图。
[0022]图14是将图13的一部分加以放大的俯视图。
[0023]图15是表示本发明实施方式3的光半导体装置的俯视图。
[0024]图16是将图15的一部分加以放大的俯视图。
[0025]符号说明
Ia~11多个半导体激光器(两组半导体激光器)；
2MMI耦合器(光耦合器)；
3S0A (光放大器)；
4a~41弯曲波导路；
25a~25 j直线波导路。
[0026]
【具体实施方式】
下面参考附图对本发明的实施方式的光半导体装置进行说明。对相同或对应的构成要素标注相同的符号，有时省略重复说明。
[0027]实施方式I
图1是表示本发明实施方式I的光半导体装置的俯视图。图2是将图1的一部分加以放大的俯视图。多个半导体激光器Iall分成两组分离配置。MMI耦合器2将来自多个半导体激光器Ia^ll的输出光加以f禹合。S0A3将来自丽I f禹合器2的输出光放大。多条弯曲波导路4a~41将多个半导体激光器Ia~11分别连接于丽I耦合器2。多条弯曲波导路4a~41具有相同的1000ym的曲率半径。
[0028]图3是表示本发明实施方式I的弯曲波导路的俯视图。多条弯曲波导路4a~41分别由曲率半径同样都是1000 μ m且曲率中心不同的2条圆弧构成。
[0029]图4是沿着图1的1-1I的半导体激光器的剖面图。在η型InP衬底5上依序层叠η型InP包覆层6、InGaAsP量子阱活性层7、ρ型InP包覆层8、衍射光栅9、以及ρ型InP层10。这些层形成隆起部，其两侧被ρ型InP埋入层11、η型InP阻挡层12、ρ型InP电流阻挡层13埋入。
[0030]在ρ型InP层10及ρ型InP电流阻挡层13上依序层叠ρ型InP层14和ρ型InGaAs接触层15。在隆起部的外侧设置台面型晶体管16(mesa)。表面用绝缘膜17覆盖，该绝缘膜17上，在电极接触用部分设置开口 18。在ρ型InGaAs接触层15上设置ρ型电极19，在η型InP衬底5的下表面设置η型电极20。而且，为了作为波长可变激光器使用，多个半导体激光器Iall的衍射光栅9的间隔不同。
[0031]图5是沿图1的II1-1V的丽I耦合器的剖面图。在η型InP衬底5上依序层叠η型InP包覆层6、InGaAsP波导路层21、未掺杂的InP层22。这些层形成隆起部。其他结构与半导体激光器相同。另外，弯曲波导路4a?41的构造除了隆起部宽度狭窄外，也与MMI耦合器2相同。图6是沿图1的V-VI的SOA的剖面图。S0A3的结构除了没有衍射光栅9外与半导体激光器相同。
[0032]接下来对本实施方式的光半导体装置的制造工序进行说明。图疒图10是表示本发明实施方式I的光半导体装置的制造工序的剖面图。图8对应于弯曲半导体激光器Iall与波导路4a?41的连结部，图9对应于丽I耦合器2与S0A3的连结部，图10对应于丽I耦合器2部分。
[0033]首先，如图7所不，使用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化学汽相沉积)法使η型InP包覆层6、InGaAsP量子阱活性层7、ρ型InP包覆层8、以及P型InGaAsP衍射光栅层23在η型InP衬底5上结晶生长。
[0034]接着，如图8所示，利用绝缘膜在形成半导体激光器的位置上形成衍射光栅图案，将该绝缘膜作为掩模，对P型InGaAsP衍射光栅层23进行蚀刻，形成衍射光栅9。这时，将半导体激光器的形成位置以外的P型InGaAsP衍射光栅层23去除。在去除绝缘膜之后，使P型InP层10生长。
[0035]
接着，如图9所示，用绝缘膜覆盖半导体激光器Ia?11与S0A3的形成位置，以该绝缘膜作为掩模，用干蚀刻等方法蚀刻到InGaAsP量子阱活性层7，进一步稍许去除η型InP包覆层6。接着，使InGaAsP波导路层21、未掺杂的InP层22选择性生长后，去除绝缘膜。
[0036]接着，如图10所示，将绝缘膜17形成图案，以该绝缘膜24为掩模，蚀刻到η型InP衬底5的中途，形成隆起部。接着，使ρ型InP埋入层11、η型InP阻挡层12、ρ型InP电流阻挡层13生长。去除绝缘膜24后，使ρ型InP层14和ρ型InGaAs接触层15生长。
[0037]接着，形成覆盖半导体激光器Ia?11和S0A3以外的部分的绝缘膜，以该绝缘膜作为掩模对P型InGaAs接触层15进行蚀刻。去除绝缘膜后，新形成绝缘膜，形成图案，以该绝缘膜作为掩模对半导体激光器Ia?11和S0A3进行蚀刻形成台面型晶体管16。其后，去除绝缘膜。接着，形成绝缘膜17，在电极接触用部分形成绝缘膜的开口 18，形成ρ型电极19和η型电极20。
[0038]接着，对本实施方式的光半导体装置的动作进行说明。从多个半导体激光器Ia?11中选择能够得到必要的振荡波長的I个半导体激光器对其进行驱动。该半导体激光器的输出光通过与该半导体激光器连接的弯曲波导路和丽I耦合器2被波导进入S0A3。S0A3将该输出光放大。但是，激光在例如端面、对接接头(butt joint)、MMI稱合器等反射点受到反射。从该反射点返回的光通过弯曲波导路进入半导体激光器。
[0039]下面将本实施方式的效果与比较例进行比较说明。图11是表示比较例的光半导体装置的俯视图。图12是图11的一部分的放大的俯视图。比较例中多条弯曲波导路4a?41的曲率半径不同，因此损失的波动较大。其结果是，返回多个半导体激光器Ia?11的返回光量不同，多个半导体激光器Ia?11的输出光的线宽有波动。[0040]反之，在本实施方式中，多条弯曲波导路4a?41的曲率半径相同，因此损失的波动小。其结果是，能够减小返回多个半导体激光器Ia?11的返回光量之差，减少将多个半导体激光器Ia?11分别驱动时的输出光的线宽的波动。
[0041]在这里，最外侧的弯曲波导路4a、41损失最大，最内侧的弯曲波导路4f、4g损失最小。取最外侧的弯曲波导路4a、41的Δχ为760μηι、Δ y为150 μ m、曲率半径为1000 μ m,计算损失的波动。计算结果，在比较例中，损失的波动为3.3dB,而在本实施方式中为2.ldB。因而，本实施方式与比较例相比，损失的波动可以减少1.2dB。
[0042]实施方式2
图13是本发明实施方式2的光半导体装置的俯视图。图14是图13的一部分的放大的俯视图。在具有相同的曲率半径的多条弯曲波导路4b?4k与多个半导体激光器Ib?Ik之间分别插入直线波导路25a?25j以使多个半导体激光器Ia?11与MMI耦合器2之间的各波导路的长度相同。
借助于此，可以使损失的波动比实施方式I更小。其结果是，能够使返回多个半导体激光器Ia?11的返回光量之差更小，进一步减少分别驱动多个半导体激光器Ia?11时的输出光的线宽的波动。
[0043]以损失最大的最外侧的弯曲波导路4a、41的Δχ为760μηι、Ay为150μηι、曲率半径为1000 μ m，计算损失的波动。计算结果表明，本实施方式与实施方式I相比，可以使损失的波动进一步减小0.35dB。
[0044]实施方式3
图15是本发明实施方式3的光半导体装置的俯视图。图16是图15的一部分的放大的俯视图。在具有相同曲率半径的多条弯曲波导路4b?4k与MMI耦合器2之间分别插入直线波导路25a?25 j以使多个半导体激光器Ia?11与MMI耦合器2之间的各波导路的长度相同。
借助于此，能够使损失的波动比实施方式I进一步减小。其结果是，能够进一步减小返回多个半导体激光器Ia?11的返回光量之差，进一步减小分别驱动多个半导体激光器Ia?11时的输出光的线宽的波动。
[0045]以损失为最大的最外侧的弯曲波导路4a、41的Δχ为760μηι、Ay为150μηι、曲率半径为1000 μ m，计算损失的波动。计算结果是，本实施方式与实施方式I相比，损失的波动可进一步减小0.35dB。
[0046]还有，实施方式I?3中，量子阱活性层是InGaAsP,但不限于此，也可以是例如InAlGaAs0曲率半径不限于1000 μ m，也可以是例如500 μ m或2000 μ m。半导体激光器不限于12个，也可以是例如12个以上。弯曲波导路4a?41不限于埋入结构，也可以是台面
型晶体管结构。
【权利要求】
1.一种光半导体装置，其特征在于，具备:分离配置的两组半导体激光器；耦合来自所述两组半导体激光器的输出光的光耦合器；将来自所述光I禹合器的输出光进行放大的光放大器；以及将所述两组半导体激光器分别连接于所述光耦合器的多条波导路，所述多条波导路分别具有弯曲波导路，所述多条波导路的所述弯曲波导路的曲率半径全部相同。
2.根据权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，所述多条波导路的各所述弯曲波导路由曲率半径相同且曲率中心不同的2条圆弧构成。
3.根据权利要求1或2所述的光半导体装置，其特征在于，所述多条波导路分别还具有直线波导路，所述多条波导路的长度相同。
【文档编号】H01S5/026GK103633555SQ201310307818
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2012年8月22日
【发明者】笹畑圭史, 泷口透, 松本启资, 高林正和 申请人:三菱电机株式会社