激光裝置、光調(diào)制裝置以及光半導(dǎo)體元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光裝置、光調(diào)制裝置以及光半導(dǎo)體元件。
【背景技術(shù)】
[0002]作為光纖通信、光學(xué)互連用的光源，提出了將由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的光半導(dǎo)體元件和硅(Si)光導(dǎo)波路混合集成而成的構(gòu)造的激光裝置。這種激光裝置具有能夠用較低的消耗電力進(jìn)行動作并且能夠小型化這種特征。作為使用這種激光裝置的光調(diào)制裝置，如圖1所示，有組合了激光裝置900和環(huán)輔助光調(diào)制器960而成的光調(diào)制裝置。
[0003]如圖2 所示，激光裝置 900 具有被稱為 SOA(Semiconductor Optical Amplifier:半導(dǎo)體光放大器)的光半導(dǎo)體元件910、以及形成有光導(dǎo)波路的波長選擇反射元件950。在光半導(dǎo)體元件910形成有增益導(dǎo)波路911，在光被射出的增益導(dǎo)波路911的端面的一個面形成有防反射膜912，在增益導(dǎo)波路911的端面的另一個面形成有高反射膜913。
[0004]波長選擇反射元件950具有第一光導(dǎo)波路951、環(huán)諧振器952、第二光導(dǎo)波路953、以及形成于第二光導(dǎo)波路953的波長選擇反射鏡954。光半導(dǎo)體元件910和波長選擇反射元件950被設(shè)置為，光半導(dǎo)體元件910中的一個面的增益導(dǎo)波路911的出射端911a和波長選擇反射元件950的第一光導(dǎo)波路951中的光的入射端951a對置。
[0005]另外，如圖1所示，在環(huán)輔助光調(diào)制器960設(shè)置有第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961和第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962。第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961以及第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962在光的入射側(cè)通過光導(dǎo)波路965連接，在光的出射側(cè)通過光導(dǎo)波路966連接。另外，在第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961的側(cè)部附近設(shè)置有多個環(huán)諧振器963，在第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962的側(cè)部附近設(shè)置有多個環(huán)諧振器964。
[0006]在激光裝置900中，由形成于光半導(dǎo)體元件910的另一個面的高反射膜913、和形成于波長選擇反射元件950的環(huán)諧振器952以及波長選擇反射鏡954形成了諧振器。因此，在該激光裝置900中，通過使電流等流過光半導(dǎo)體元件910而產(chǎn)生發(fā)光，通過諧振器等使在光半導(dǎo)體元件910中發(fā)出的光激光振蕩，并作為激光束從第二光導(dǎo)波路953的出射端953a射出。
[0007]從波長選擇反射元件950射出的激光束入射至環(huán)輔助光調(diào)制器960，在入射側(cè)的光導(dǎo)波路965中傳播之后，被暫時分支為在第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961中傳播的激光束和在第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962中傳播的激光束。在環(huán)輔助光調(diào)制器960中，通過對第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961或者第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962施加電壓等，能夠?qū)σ獋鞑サ墓獾南辔贿M(jìn)行調(diào)制。之后，在第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961中傳播的激光束和在第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962中傳播的激光束在出射側(cè)的光導(dǎo)波路966中耦合，從出射側(cè)的光導(dǎo)波路966的出射端966a射出。從光導(dǎo)波路966的出射端966a射出的激光束是使在第一調(diào)制器光導(dǎo)波路961或者第二調(diào)制器光導(dǎo)波路962中相位被調(diào)制后的光耦合并干涉后的激光束，所以作為光強度被調(diào)制后的調(diào)制信號光射出。此外，在圖1所示的構(gòu)造的光調(diào)制裝置中，波長選擇反射元件950和環(huán)輔助光調(diào)制器960形成于同一硅基板970上。
[0008]在這種環(huán)輔助光調(diào)制器960中，能夠高效地進(jìn)行光調(diào)制的動作波長帶窄到環(huán)形導(dǎo)波路的諧振波長附近的約lnm，所以在成為光源的激光裝置中，要求其振蕩波長與環(huán)輔助光調(diào)制器960的環(huán)形的諧振波長一致。作為實現(xiàn)這種波長關(guān)系的技術(shù)，公開了如上所述的由光半導(dǎo)體元件910、和在同一 Si基板上集成的波長選擇反射元件950以及環(huán)輔助光調(diào)制器960形成的激光裝置900。此外，波長選擇反射元件950中的環(huán)諧振器952、和環(huán)輔助光調(diào)制器960中的環(huán)諧振器963、964形成為相同構(gòu)造。
[0009]在這種激光裝置900中，在波長選擇反射元件950中，通過利用波長選擇反射鏡954選擇周期性地存在的環(huán)諧振器952的透過中心波長之一，來規(guī)定激光的振蕩波長。
[0010]在圖1所示的情況中，如上所述，環(huán)諧振器952和環(huán)諧振器963、964形成為具有相同的周期長。在這種構(gòu)成中，環(huán)諧振器952和環(huán)諧振器963、964的透過波長自動地一致，所以不進(jìn)行特別的控制，就能夠使成為環(huán)輔助光調(diào)制器960中的動作波長的激光束從激光裝置900射出。另外，在波長選擇反射元件950和環(huán)輔助光調(diào)制器960形成于相同的硅基板970上的情況下，即使在硅基板970中產(chǎn)生溫度變化，也不會妨礙動作。即，即使在硅基板970中產(chǎn)生溫度變化，由于作為硅基板970整體，溫度上升或者下降，所以在環(huán)諧振器952和環(huán)諧振器963、964中，波長位移相同地產(chǎn)生。因此，即使在硅基板的溫度變化的情況下，也能夠保持穩(wěn)定的動作。
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 - 253930號公報
[0012]然而，在如圖2所示的激光裝置中，若為了增加被射出的激光束的輸出而增加用于驅(qū)動光半導(dǎo)體元件910的電流量，則如圖3所示，波長位移變大。圖4是表示根據(jù)圖3得到的用于驅(qū)動光半導(dǎo)體元件910的電流量與峰值波長之間的關(guān)系的圖。在光半導(dǎo)體元件910的驅(qū)動電流比較低的情況下，激光裝置900中的振蕩波長在環(huán)輔助光調(diào)制器960的動作波長帶內(nèi)，所以能夠高效地進(jìn)行光調(diào)制。然而，在增加了光半導(dǎo)體元件910的驅(qū)動電流的情況下，激光裝置900中的振蕩波長獨立并向長波長側(cè)位移。這樣，激光裝置900中的振蕩波長的峰值向長波長側(cè)位移，若成為環(huán)輔助光調(diào)制器960的動作波長帶外，則無法高效地進(jìn)行光調(diào)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，尋求一種即使增加光半導(dǎo)體元件中的驅(qū)動電流，也沒有產(chǎn)生波長位移的激光裝置，即能夠增加激光的強度而不產(chǎn)生波長位移的激光裝置。
[0014]根據(jù)本實施方式的一個觀點，具有由化合物半導(dǎo)體材料形成的光半導(dǎo)體元件和包括光導(dǎo)波路的波長選擇反射元件的激光裝置的特征在于，上述光半導(dǎo)體元件具有:第一增益導(dǎo)波路；第二增益導(dǎo)波路；DBR導(dǎo)波路，其形成于上述第一增益導(dǎo)波路與上述第二增益導(dǎo)波路之間；第一電極，其使電流流過上述第一增益導(dǎo)波路；以及第二電極，其使電流流過上述第二增益導(dǎo)波路，并且，上述光半導(dǎo)體元件在與上述第二增益導(dǎo)波路連接的元件端面形成有防反射膜，上述波長選擇反射元件中的上述光導(dǎo)波路反射入射的光中規(guī)定波長的光，上述光半導(dǎo)體元件具有激光諧振器，在上述激光諧振器中上述第一增益導(dǎo)波路和上述波長選擇反射元件被光學(xué)耦合，上述激光諧振器將上述第一增益導(dǎo)波路作為增益介質(zhì)，由上述DBR導(dǎo)波路和上述波長選擇反射元件形成。
[0015]另外，根據(jù)本實施方式的另一個觀點，其特征在于，具有:第一增益導(dǎo)波路，其由化合物半導(dǎo)體材料形成；第二增益導(dǎo)波路，其由化合物半導(dǎo)體材料形成；DBR導(dǎo)波路，其在上述第一增益導(dǎo)波路與上述第二增益導(dǎo)波路之間由化合物半導(dǎo)體材料形成；第一電極，其使電流流過上述第一增益導(dǎo)波路；以及第二電極，其使電流流過上述第二增益導(dǎo)波路，并且，與上述第一增益導(dǎo)波路連接的端面和與上述第二增益導(dǎo)波路連接的端面均形成有無反射膜。
[0016]根據(jù)公開的激光裝置，能夠增加激光的強度而不產(chǎn)生波長位移。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有的光調(diào)制裝置的構(gòu)造圖。
[0018]圖2是現(xiàn)有的激光裝置的構(gòu)造圖。
[0019]圖3是在現(xiàn)有的激光裝置中使光半導(dǎo)體元件的驅(qū)動電流變化的情況下的振蕩光譜的變化的說明圖。
[0020]圖4是現(xiàn)有的激光裝置中光半導(dǎo)體元件的驅(qū)動電流與峰值波長的相關(guān)圖。
[0021]圖5是環(huán)諧振器的基本構(gòu)造圖。
[0022]圖6是圖5所示的環(huán)諧振器中入射光的強度與透過中心波長的相關(guān)圖。
[0023]圖7是第一實施方式中的激光裝置的構(gòu)造圖。
[0024]圖8是第一實施方式中光半導(dǎo)體元件的與導(dǎo)波路平行的方向的剖視圖。
[0025]圖9是第一實施方式中光半導(dǎo)體元件的與導(dǎo)波路垂直的方向的剖視圖。
[0026]圖10是第二實施方式中的光調(diào)制裝置的構(gòu)造圖。
[0027]圖11是第三實施方式中的光調(diào)制裝置的構(gòu)造圖。
[0028]圖12是第四實施方式中的激光裝置的構(gòu)造圖。
[0029]圖13是由硅形成的光導(dǎo)波路中光導(dǎo)波路的寬度與布拉格波長的相關(guān)圖。
[0030]圖14是由化合物半導(dǎo)體形成的光導(dǎo)波路中光導(dǎo)波路的寬度與布拉格波長的相關(guān)圖。
【具體實施方式】
[0031]以下對用于實施發(fā)明的方式進(jìn)行說明。此外，相同的部件等標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略說明。
[0032][第一實施方式]
[0033]首先，對圖2所示的激光裝置中，在增加了光半導(dǎo)體元件910的驅(qū)動電流的情況下，被射出的激光中波長發(fā)生了位移的原因進(jìn)行了討論。以下對該討論內(nèi)容進(jìn)行說明。具體而言，如圖5所示，在形成有第一光導(dǎo)波路981、環(huán)諧振器982、第二光導(dǎo)波路983的構(gòu)造中，測定了從第一光導(dǎo)波路981的入射端981a入射光，經(jīng)由環(huán)諧振器982，從第二光導(dǎo)波路