激光装置、光调制装置以及光半导体元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光装置、光调制装置以及光半导体元件。
【背景技术】
[0002]作为光纤通信、光学互连用的光源，提出了将由化合物半导体构成的光半导体元件和硅(Si)光导波路混合集成而成的构造的激光装置。这种激光装置具有能够用较低的消耗电力进行动作并且能够小型化这种特征。作为使用这种激光装置的光调制装置，如图1所示，有组合了激光装置900和环辅助光调制器960而成的光调制装置。
[0003]如图2 所示，激光装置 900 具有被称为 SOA(Semiconductor Optical Amplifier:半导体光放大器)的光半导体元件910、以及形成有光导波路的波长选择反射元件950。在光半导体元件910形成有增益导波路911，在光被射出的增益导波路911的端面的一个面形成有防反射膜912，在增益导波路911的端面的另一个面形成有高反射膜913。
[0004]波长选择反射元件950具有第一光导波路951、环谐振器952、第二光导波路953、以及形成于第二光导波路953的波长选择反射镜954。光半导体元件910和波长选择反射元件950被设置为，光半导体元件910中的一个面的增益导波路911的出射端911a和波长选择反射元件950的第一光导波路951中的光的入射端951a对置。
[0005]另外，如图1所示，在环辅助光调制器960设置有第一调制器光导波路961和第二调制器光导波路962。第一调制器光导波路961以及第二调制器光导波路962在光的入射侧通过光导波路965连接，在光的出射侧通过光导波路966连接。另外，在第一调制器光导波路961的侧部附近设置有多个环谐振器963，在第二调制器光导波路962的侧部附近设置有多个环谐振器964。
[0006]在激光装置900中，由形成于光半导体元件910的另一个面的高反射膜913、和形成于波长选择反射元件950的环谐振器952以及波长选择反射镜954形成了谐振器。因此，在该激光装置900中，通过使电流等流过光半导体元件910而产生发光，通过谐振器等使在光半导体元件910中发出的光激光振荡，并作为激光束从第二光导波路953的出射端953a射出。
[0007]从波长选择反射元件950射出的激光束入射至环辅助光调制器960，在入射侧的光导波路965中传播之后，被暂时分支为在第一调制器光导波路961中传播的激光束和在第二调制器光导波路962中传播的激光束。在环辅助光调制器960中，通过对第一调制器光导波路961或者第二调制器光导波路962施加电压等，能够对要传播的光的相位进行调制。之后，在第一调制器光导波路961中传播的激光束和在第二调制器光导波路962中传播的激光束在出射侧的光导波路966中耦合，从出射侧的光导波路966的出射端966a射出。从光导波路966的出射端966a射出的激光束是使在第一调制器光导波路961或者第二调制器光导波路962中相位被调制后的光耦合并干涉后的激光束，所以作为光强度被调制后的调制信号光射出。此外，在图1所示的构造的光调制装置中，波长选择反射元件950和环辅助光调制器960形成于同一硅基板970上。
[0008]在这种环辅助光调制器960中，能够高效地进行光调制的动作波长带窄到环形导波路的谐振波长附近的约lnm，所以在成为光源的激光装置中，要求其振荡波长与环辅助光调制器960的环形的谐振波长一致。作为实现这种波长关系的技术，公开了如上所述的由光半导体元件910、和在同一 Si基板上集成的波长选择反射元件950以及环辅助光调制器960形成的激光装置900。此外，波长选择反射元件950中的环谐振器952、和环辅助光调制器960中的环谐振器963、964形成为相同构造。
[0009]在这种激光装置900中，在波长选择反射元件950中，通过利用波长选择反射镜954选择周期性地存在的环谐振器952的透过中心波长之一，来规定激光的振荡波长。
[0010]在图1所示的情况中，如上所述，环谐振器952和环谐振器963、964形成为具有相同的周期长。在这种构成中，环谐振器952和环谐振器963、964的透过波长自动地一致，所以不进行特别的控制，就能够使成为环辅助光调制器960中的动作波长的激光束从激光装置900射出。另外，在波长选择反射元件950和环辅助光调制器960形成于相同的硅基板970上的情况下，即使在硅基板970中产生温度变化，也不会妨碍动作。即，即使在硅基板970中产生温度变化，由于作为硅基板970整体，温度上升或者下降，所以在环谐振器952和环谐振器963、964中，波长位移相同地产生。因此，即使在硅基板的温度变化的情况下，也能够保持稳定的动作。
[0011]专利文献1:日本特开2011 - 253930号公报
[0012]然而，在如图2所示的激光装置中，若为了增加被射出的激光束的输出而增加用于驱动光半导体元件910的电流量，则如图3所示，波长位移变大。图4是表示根据图3得到的用于驱动光半导体元件910的电流量与峰值波长之间的关系的图。在光半导体元件910的驱动电流比较低的情况下，激光装置900中的振荡波长在环辅助光调制器960的动作波长带内，所以能够高效地进行光调制。然而，在增加了光半导体元件910的驱动电流的情况下，激光装置900中的振荡波长独立并向长波长侧位移。这样，激光装置900中的振荡波长的峰值向长波长侧位移，若成为环辅助光调制器960的动作波长带外，则无法高效地进行光调制。
【发明内容】
[0013]因此，寻求一种即使增加光半导体元件中的驱动电流，也没有产生波长位移的激光装置，即能够增加激光的强度而不产生波长位移的激光装置。
[0014]根据本实施方式的一个观点，具有由化合物半导体材料形成的光半导体元件和包括光导波路的波长选择反射元件的激光装置的特征在于，上述光半导体元件具有:第一增益导波路；第二增益导波路；DBR导波路，其形成于上述第一增益导波路与上述第二增益导波路之间；第一电极，其使电流流过上述第一增益导波路；以及第二电极，其使电流流过上述第二增益导波路，并且，上述光半导体元件在与上述第二增益导波路连接的元件端面形成有防反射膜，上述波长选择反射元件中的上述光导波路反射入射的光中规定波长的光，上述光半导体元件具有激光谐振器，在上述激光谐振器中上述第一增益导波路和上述波长选择反射元件被光学耦合，上述激光谐振器将上述第一增益导波路作为增益介质，由上述DBR导波路和上述波长选择反射元件形成。
[0015]另外，根据本实施方式的另一个观点，其特征在于，具有:第一增益导波路，其由化合物半导体材料形成；第二增益导波路，其由化合物半导体材料形成；DBR导波路，其在上述第一增益导波路与上述第二增益导波路之间由化合物半导体材料形成；第一电极，其使电流流过上述第一增益导波路；以及第二电极，其使电流流过上述第二增益导波路，并且，与上述第一增益导波路连接的端面和与上述第二增益导波路连接的端面均形成有无反射膜。
[0016]根据公开的激光装置，能够增加激光的强度而不产生波长位移。
【附图说明】
[0017]图1是现有的光调制装置的构造图。
[0018]图2是现有的激光装置的构造图。
[0019]图3是在现有的激光装置中使光半导体元件的驱动电流变化的情况下的振荡光谱的变化的说明图。
[0020]图4是现有的激光装置中光半导体元件的驱动电流与峰值波长的相关图。
[0021]图5是环谐振器的基本构造图。
[0022]图6是图5所示的环谐振器中入射光的强度与透过中心波长的相关图。
[0023]图7是第一实施方式中的激光装置的构造图。
[0024]图8是第一实施方式中光半导体元件的与导波路平行的方向的剖视图。
[0025]图9是第一实施方式中光半导体元件的与导波路垂直的方向的剖视图。
[0026]图10是第二实施方式中的光调制装置的构造图。
[0027]图11是第三实施方式中的光调制装置的构造图。
[0028]图12是第四实施方式中的激光装置的构造图。
[0029]图13是由硅形成的光导波路中光导波路的宽度与布拉格波长的相关图。
[0030]图14是由化合物半导体形成的光导波路中光导波路的宽度与布拉格波长的相关图。
【具体实施方式】
[0031]以下对用于实施发明的方式进行说明。此外，相同的部件等标注相同的附图标记并省略说明。
[0032][第一实施方式]
[0033]首先，对图2所示的激光装置中，在增加了光半导体元件910的驱动电流的情况下，被射出的激光中波长发生了位移的原因进行了讨论。以下对该讨论内容进行说明。具体而言，如图5所示，在形成有第一光导波路981、环谐振器982、第二光导波路983的构造中，测定了从第一光导波路981的入射端981a入射光，经由环谐振器982，从第二光导波路