特許 6654468 光送信モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6654468

(24)【登録日】2020年2月3日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】光送信モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/026 20060101AFI20200217BHJP

   H01S 5/227 20060101ALI20200217BHJP

   H01S 5/34 20060101ALI20200217BHJP

   H01S 5/12 20060101ALI20200217BHJP

   H01S 5/50 20060101ALI20200217BHJP

   G02F 1/025 20060101ALI20200217BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/026 610

   H01S5/026 616

   H01S5/227

   H01S5/34

   H01S5/12

   H01S5/50 610

   G02F1/025

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-36722(P2016-36722)

(22)【出願日】2016年2月29日

(65)【公開番号】特開2017-157583(P2017-157583A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2018年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 厚

(72)【発明者】

【氏名】安原 望

(72)【発明者】

【氏名】山内 俊也

(72)【発明者】

【氏名】山口 頼儀

(72)【発明者】

【氏名】常深 義博

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−３１２４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９４１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６９５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０６００５８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極が設けられた第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に、ストライプ状に形成され、一方の端面から第１のストライプ幅で延伸する第１部分と、前記一方の端面の反対側から前記第１のストライプ幅よりも小さい第２のストライプ幅で延伸する第２部分と、ストライプ幅が変化して前記第１部分と前記第２部分を接続する接続部分と、を含む活性層と、
前記活性層の上にストライプ状に形成され、第２電極が設けられ、前記活性層の延伸方向に沿って設けられた回折格子を含む第２半導体層と、
前記活性層の前記第２部分と光学的に接続され、前記第２部分から出射された光の振幅を変調する光変調器と、を有し、
前記回折格子は、平面視において、前記第１部分と重畳し、前記第２部分と重畳しない、
光送信モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の光送信モジュールであって、
前記一方の端面に設けられた反射膜と、
前記一方の端面と反対側の端面に設けられた反射防止膜と、
を有する光送信モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の光送信モジュールであって、
前記活性層は、多重量子井戸で一体的に形成されている、
光送信モジュール。

【請求項4】

請求項１に記載の光送信モジュールであって、
前記第２電極は、
前記第１部分の上方に設けられたレーザ電極と、前記レーザ電極と別体で前記第２部分の上方に設けられた光導波路電極と、を含む、
光送信モジュール。

【請求項5】

請求項１に記載の光送信モジュールであって、
前記第２電極は、
前記第１部分、前記第２部分及び前記接続部分の上方に一体的に設けられる、
光送信モジュール。

【請求項6】

第１電極が設けられた第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に、ストライプ状に形成され、一方の端面から第１のストライプ幅で延伸する第１部分と、前記一方の端面の反対側から前記第１のストライプ幅よりも小さい第２のストライプ幅で延伸する第２部分と、ストライプ幅が変化して前記第１部分と前記第２部分を接続する接続部分と、を含む活性層と、
前記活性層の上にストライプ状に形成され、第２電極が設けられ、前記活性層の延伸方向に沿って設けられた回折格子を含む第２半導体層と、
前記第２部分に沿って、前記第２部分の両側方のうち少なくとも一方に設けられた保護壁と、を有し、
前記回折格子は、平面視において、前記第１部分と重畳し、前記第２部分と重畳しない、
光送信モジュール。

【請求項7】

第１電極が設けられた第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に、ストライプ状に形成された活性層と、
前記活性層の上にストライプ状に形成され、第２電極が設けられ、前記活性層の延伸方向に沿って設けられた回折格子を含む第２半導体層と、を有し、
前記活性層は、
一方の端面から第１のストライプ幅で延伸する第１部分と、前記一方の端面の反対側から前記第１のストライプ幅よりも小さい第２のストライプ幅で延伸する第２部分と、ストライプ幅が変化して前記第１部分と前記第２部分を接続する接続部分と、を含み、
前記回折格子は、平面視において、前記第１部分と重畳し、前記第２部分と重畳せず、
前記活性層は、前記第２部分において平面視で湾曲している、
光送信モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光送信モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

光通信に用いられる光信号の変調方式として、パルス振幅変調（Pulse Amplitude Modulation, PAM）が採用される場合がある。ＰＡＭは、光強度の違いによって信号の符号化を行う変調方式である。

【0003】

下記特許文献１には、ストライプの幅がテーパ状に変化し、ストライプを挟む側面が基板の主面に対して傾斜している半導体レーザが記載されている。

【0004】

また、下記特許文献２には、ストライプ幅が後端面から前端面に向かって連続的に増加している半導体レーザ素子が記載されている。

【0005】

また、下記非特許文献１には、半導体レーザの緩和振動周波数及び変調度が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−３７３３７号公報

【特許文献2】特開平９−２８９３５４号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】伊藤良一 共編、中村道治 共編「半導体レーザ―基礎と応用」培風館 １９８９年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、より大きなデータ通信量を得るために、２値より大きい多値度のＰＡＭが用いられる場合がある。２値より大きい多値度のＰＡＭでは、信号間の強度差が２値のＰＡＭの場合に比べて小さくなる場合がある。そのため、２値より大きい多値度のＰＡＭは、２値のＰＡＭに比べて、ノイズの影響を受けやすい場合がある。

【0009】

そこで、本発明は、ノイズをより低減した光送信モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光送信モジュールは、第１電極が設けられた第１半導体層と、前記第１半導体層の上に、ストライプ状に形成された活性層と、前記活性層の上にストライプ状に形成され、第２電極が設けられ、前記活性層の延伸方向に沿って設けられた回折格子を含む第２半導体層と、を有し、前記活性層は、一方の端面から第１のストライプ幅で延伸する第１部分と、前記一方の端面の反対側から前記第１のストライプ幅よりも小さい第２のストライプ幅で延伸する第２部分と、ストライプ幅が変化して前記第１部分と前記第２部分を接続する接続部分と、を含み、前記回折格子は、平面視において、前記第１部分と重畳し、前記第２部分と重畳しない。

【0011】

（２）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記一方の端面に設けられた反射膜と、前記一方の端面と反対側の端面に設けられた反射防止膜と、を有する光送信モジュール。

【0012】

（３）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記活性層の前記第２部分と光学的に接続され、前記第２部分から出射された光の振幅を変調する光変調器を有する光送信モジュール。

【0013】

（４）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記活性層は、多重量子井戸で一体的に形成されている光送信モジュール。

【0014】

（５）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記第２電極は、前記第１部分の上方に設けられたレーザ電極と、前記レーザ電極と別体で前記第２部分の上方に設けられた光導波路電極と、を含む、光送信モジュール。

【0015】

（６）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記第２電極は、前記第１部分、前記第２部分及び前記接続部分の上方に一体的に設けられる、光送信モジュール。

【0016】

（７）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記第２部分に沿って、前記第２部分の両側方のうち少なくとも一方に設けられた保護壁を有する、光送信モジュール。

【0017】

（８）上記（１）に記載の光送信モジュールであって、前記活性層は、前記第２部分において平面視で湾曲している、光送信モジュール。

【発明の効果】

【0018】

本発明により、ノイズをより低減した光送信モジュールが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュールの上面図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュールのＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュールのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュールのＩＶ−ＩＶ断面図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る第２の光送信モジュールの上面図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る第３の光送信モジュールの上面図である。

【図7】本発明の第３の実施形態に係る第３の光送信モジュールのＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

【図8】本発明の第４の実施形態に係る光送信チップの上面図である。

【図9】本発明の第４の実施形態に係る光送信チップに搭載される第１の変調器集積型光送信モジュールの上面図である。

【図10】本発明の第４の実施形態に係る光送信チップに搭載される第１の変調器集積型光送信モジュールのＸ−Ｘ断面図である。

【図11】本発明の第５の実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュールの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

［第１の実施形態］
以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

【0021】

図１は、本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００の上面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００について、図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。第１の光送信モジュール１００は、ｎ型電極１０６が設けられたｎ型ＩｎＰ層１１３を有する。ｎ型電極１０６は第１電極であり、ｎ型ＩｎＰ層１１３は第１半導体層である。

【0022】

第１の光送信モジュール１００は、ｎ型ＩｎＰ層１１３の上に、ストライプ状に形成された活性層１２１を有する。また、活性層１２１の上にストライプ状に形成され、光導波路電極１０３及びレーザ電極１０４が設けられ、活性層１２１の延伸方向に沿って設けられた回折格子１０５を含むｐ型ＩｎＰ層１１２を有する。光導波路電極１０３及びレーザ電極１０４は第２電極であり、ｐ型ＩｎＰ層１１２は第２半導体層である。

【0023】

活性層１２１は、一方の端面から第１のストライプ幅Ｗ１で延伸する第１部分１２１ａを含む。第１部分１２１ａは、第１の光送信モジュール１００の光出射端面と反対側の端面から、第１のストライプ幅Ｗ１で延伸する。第１部分１２１ａは、活性層１２１のうち図１の第１領域に設けられた部分であり、第１部分１２１ａの上方に設けられたレーザ電極１０４に電圧を印加することでレーザ発振する。第１のストライプ幅Ｗ１は、例えば数μｍであってよい。

【0024】

活性層１２１は、一方の端面の反対側から第１のストライプ幅Ｗ１よりも小さい第２のストライプ幅Ｗ２で延伸する第２部分１２１ｂを含む。第２部分１２１ｂは、第１の光送信モジュール１００の光出射端面から、第２のストライプ幅Ｗ２で延伸する。第２部分１２１ｂは、活性層１２１のうち図１の第２領域に設けられた部分であり、第２部分１２１ｂの上方に設けられた光導波路電極１０３に印加された電圧に応じて、第１部分１２１ａから出射されたレーザ光を増幅する。第２のストライプ幅Ｗ２は、第１のストライプ幅の１／３程度であってよく、例えば数百ｎｍであってよい。

【0025】

活性層１２１は、ストライプ幅が変化して第１部分１２１ａと第２部分１２１ｂを接続する接続部分１２１ｃを含む。接続部分１２１ｃは、平面視において、第１のストライプ幅Ｗ１から第２のストライプ幅Ｗ２に変形するテーパ形状を有する。接続部分１２１ｃは、活性層１２１のうち、図１の接続領域に設けられた部分である。なお、レーザ電極１０４及び光導波路電極１０３のいずれか一方又は両方は、平面視において接続部分１２１ｃと重畳して設けられてもよい。

【0026】

回折格子１０５は、平面視において、第１部分１２１ａと重畳し、第２部分１２１ｂと重畳しない。回折格子１０５は、活性層１２１の第１部分１２１ａの上方に設けられ、特定の波長（又は波長帯）の光を活性層１２１の延伸方向に反射する。なお、回折格子１０５は、平面視において、接続部分１２１ｃと重畳して設けられてもよいし、レーザ電極１０４と重畳して設けられてもよい。

【0027】

図３は、本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００について、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。ｎ型電極１０６が設けられたｎ型ＩｎＰ層１１３は、山型の断面形状を有し、頂上部に活性層１２１がストライプ状に形成され、活性層１２１の上にｐ型ＩｎＰ層１１２がストライプ状に形成される。同図では、第１のストライプ幅Ｗ１で形成された活性層１２１の第１部分１２１ａと、その上方に形成された回折格子１０５を図示している。活性層１２１及びｐ型ＩｎＰ層１１２で形成された第１のストライプ幅Ｗ１を有するリッジ部の両側方には、高抵抗ＩｎＰ層１１４が設けられる。高抵抗ＩｎＰ層１１４は、ｐ型ＩｎＰ層１１２の上に設けられた埋め込み層である。高抵抗ＩｎＰ層１１４の上には、絶縁層１０９が設けられる。絶縁層１０９は、ｐ型ＩｎＰ層１１２の上には設けられない。ｐ型ＩｎＰ層１１２の上には、レーザ電極１０４が設けられる。レーザ電極１０４にレーザ駆動電圧が印加されると、ｐ型ＩｎＰ層１１２で狭窄された電流が活性層１２１の第１部分１２１ａに流れて光子が生成され、回折格子１０５による反射とあいまってレーザ発振する。

【0028】

図４は、本発明の第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００について、図１のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。同図では、第２のストライプ幅Ｗ２で形成された活性層１２１の第２部分１２１ｂを図示している。活性層１２１の第２部分１２１ｂの上方には、回折格子１０５が形成されていない。活性層１２１及びｐ型ＩｎＰ層１１２で形成された第２のストライプ幅Ｗ２を有するリッジ部の両側方には、高抵抗ＩｎＰ層１１４が設けられる。高抵抗ＩｎＰ層１１４の上には、絶縁層１０９が設けられる。絶縁層１０９は、ｐ型ＩｎＰ層１１２の上には設けられない。ｐ型ＩｎＰ層１１２の上には、光導波路電極１０３が設けられる。光導波路電極１０３に電圧が印加されると、ｐ型ＩｎＰ層１１２で狭窄された電流が活性層１２１の第２部分１２１ｂに流れて誘導放出が起こり、第１部分１２１ａから出射されたレーザ光が増幅される。

【0029】

第２部分１２１ｂでは、第１部分１２１ａから出射されたレーザ光が増幅されるため、第２部分１２１ｂにおける光子密度は、第１部分１２１ａに比べて上昇する。また、第２部分１２１ｂにおける光子密度が第１部分１２１ａにおける光子密度より大きいため、第２部分１２１ｂにおいて生じる誘導放出による単位体積あたりのキャリア消費量が、第１の部分１２１ａにおいて生じる誘導放出による単位体積あたりのキャリア消費量よりも多くなる。そのため、第２部分１２１ｂにおけるキャリア密度は、第１部分１２１ａにおけるキャリア密度より小さくなる。

【0030】

第１の光送信モジュール１００により生成されるＰＡＭ信号に対する雑音は、自然放出により生成される光に起因する。誘導放出によるレーザ光に自然放出された光が加わると、光強度に揺らぎが生じるためである。このような揺らぎ（雑音）を定量化する指標として、相対強度雑音（Relative Intensity Noise、ＲＩＮ）が知られている。ＲＩＮは、自然放出光が少ないほど小さくなる。本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００では、活性層１２１の出射側に第２部分１２１ｂを設けて、第２のストライプ幅Ｗ２を第１のストライプ幅Ｗ１よりも狭くすることで、第２部分１２１ｂにおけるキャリア密度を第１部分１２１ａにおけるキャリア密度より小さくしている。キャリア密度が小さくなると、自然放出に寄与するキャリアが減るため、ＲＩＮが低減される。よって、本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００によれば、ノイズが低減される。

【0031】

なお、活性層１２１のストライプ幅を一様に狭くした場合、例えば活性層１２１のストライプ幅を延伸方向について一様に第２のストライプ幅Ｗ２とした場合、第１領域におけるキャリア密度が相対的に上昇して、キャリアの総量を低減することが困難となり、ＲＩＮの低減効果が小さくなる。

【0032】

本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００によれば、第１部分１２１ａで発生する雑音を低減することもできる。前掲の非特許文献１によれば、半導体レーザの緩和振動周波数ｆ_ｒは、以下の数式（１）で表される。

【0033】

【数1】

【0034】

ここで、Ｓ_０は光子密度の直流成分、τ_ｐは光子の寿命、ｇ_ｔは利得係数、ｎはキャリア数であり、ｎ＝ｎ_０はキャリア数の直流成分である。

【0035】

また、前掲の非特許文献１によれば、変調角振動数ωにおける半導体レーザの変調度Ｍ（ω）＝｜Ｓ（ω）／Ｓ（０）｜は、以下の数式（２）で表される。なお、Ｓ（ω）は変調角振動数ωにおける光子密度の変調成分である。

【0036】

【数2】

【0037】

ここで、ω_ｒ＝２πｆ_ｒであり、Ω＝１／τ_ｓ＋τ_ｐω_ｒ^２で与えられる量であり、τ_ｓはキャリアの寿命である。

【0038】

Ω≒τ_ｐω_ｒ^２と近似すると、変調度Ｍ（ω）は、Ｍ（Ω）≒（τ_ｐＳ_０（∂ｇ_ｔ／∂ｎ）_ｎ＝ｎ０）^−１／２と近似される。また、光子密度が変化しない定常状態では、１／τ_ｐ＝Γ（ｎ−ｎ_０）（∂ｇ_ｔ／∂ｎ）_ｎ＝ｎ０が成り立つ。ここで、Γは光閉じ込め率である。よって、緩和角振動数ω_ｒにおける変調度Ｍ（ω_ｒ）は、以下の数式（３）で表される。

【0039】

【数3】

【0040】

数式（３）によれば、キャリア密度ｎを低減させるか、光閉じ込め率Γを低減させるか、光子密度の直流成分Ｓ_０を増大させることで、緩和角振動数ω_ｒにおける変調度Ｍ（ω_ｒ）を小さくすることができる。変調度が小さくなるということは、誘導放出光に対して自然放出光に起因する揺らぎが生じても、その影響が小さくなることを意味しており、ＲＩＮが低減することを意味する。

【0041】

数式（１）〜（３）は、半導体レーザに関するものであるが、単位時間あたりの出力光子数と入力光子数の差として１／τ_ｐを定義することで、光導波路に適用することもできる。

【0042】

本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００によれば、第２のストライプ幅Ｗ２が第１のストライプ幅Ｗ１よりも狭いことで、活性層１２１の第２部分１２１ｂの光閉じ込め率Γが小さくなり、第２部分１２１ｂの変調度が小さくなる。そのため、ＲＩＮが小さくなる。また、前述のように、第２部分１２１ｂのキャリア密度は、第１部分１２１ａのキャリア密度より小さくなるため、第２部分１２１ｂの変調度が小さくなり、ＲＩＮが小さくなる。なお、第２部分１２１ｂの光閉じ込め率Γが相対的に小さいため、第２部分１２１ｂでの単位長さあたりの光増幅率が低下し、光子寿命が長くなるため、緩和振動周波数ｆ_ｒは小さくなり、変調帯域が縮小する。そのため、第１部分１２１ａで発生した自然放出光が第２部分１２１ｂにおいて減衰することとなる。

【0043】

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００は、一方の端面に設けられた反射膜１０８と、一方の端面と反対側の端面に設けられた反射防止膜１０７と、を有する。ここで、本実施形態において、一方の端面とは、ストライプ幅が比較的大きい活性層１２１の第１部分１２１ａの端面であり、レーザ光の反射面である。また、本実施形態において、一方の端面と反対側の端面とは、ストライプ幅が比較的小さい活性層１２１の第２部分１２１ｂの端面であり、レーザ光の出射面である。

【0044】

本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００によれば、反射膜１０８を有することで、活性層１２１の第１部分１２１ａにおいて誘導放出が増強され、より光強度の強いレーザ光が出力される。また、反射防止膜１０７を有することで、出射面に入射した光が活性層１２１に侵入することが防止され、レーザ光の発振が妨げられることが防止される。

【0045】

図１及び２に示すように、本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００の光導波路電極１０３及びレーザ電極１０４（第２の電極）は、別体で形成されている。光導波路電極１０３とレーザ電極１０４は、平面視において、接続領域において断絶しており、互いに異なる電圧を印加することができる。なお、第１電極であるｎ型電極１０６は一体的に形成された共通電極である。

【0046】

本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００によれば、光導波路電極１０３とレーザ電極１０４が別体で形成されていることで、活性層１２１の第１部分１２１ａの電流密度と、第２部分１２１ｂの電流密度とを独立に調整することができ、レーザ光のノイズを低減するように電圧を選択することができ、よりノイズを低減することができる。

【0047】

本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００の活性層１２１は、多重量子井戸で一体的に形成されている。活性層１２１は、ストライプ幅が第１のストライプ幅Ｗ１である第１部分１２１ａと、ストライプ幅が第２のストライプ幅Ｗ２である第２部分１２１ｂと、ストライプ幅が変化して第１部分１２１ａと第２部分１２１ｂを接続する接続部分１２１ｃと、を含む。本実施形態に係る活性層１２１は、ｎ型ＩｎＰ層１１３上に多重量子井戸により形成された後、エッチングによりストライプ状に成形される。

【0048】

本実施形態に係る第１の光送信モジュール１００によれば、活性層１２１が多重量子井戸で一体的に形成されていることで、閾値電流を低減し、高出力のレーザ光を出射することができる。

【0049】

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る第２の光送信モジュール２００の上面図である。本実施形態に係る第２の光送信モジュール２００は、第２電極であるｐ型電極１１０が、活性層１２１の第１部分１２１ａ、第２部分１２１ｂ及び接続部分１２１ｃの上方に一体的に設けられる点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。その他の構成については、本実施形態に係る第２の光送信モジュール２００は、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と同様の構成を有する。

【0050】

本発明の第２の実施形態に係る第２の光送信モジュール２００によれば、一体的に設けられたｐ型電極１１０により、活性層１２１の第１部分１２１ａ及び第２部分１２１ｂに共通の電流密度で電流が供給され、第２部分１２１ｂにおいてレーザ光が増幅されるため、第２部分１２１ｂにおける光子密度が第１部分１２１ａにおける光子密度よりも大きくなる。そのため、第２部分１２１ｂにおけるキャリア密度は、第１部分１２１ａにおけるキャリア密度よりも小さくなり、ＲＩＮが低減される。

【0051】

［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態に係る第３の光送信モジュール３００の上面図である。本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００は、活性層１２１の第２部分１２１ｂに沿って、第２部分１２１ｂの両側方のうち少なくとも一方に設けられた保護壁１１６を有する点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。具体的には、本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００は、第２部分１２１ｂの両側方に、第２部分１２１ｂと同程度のストライプ幅で第２部分１２１ｂの延伸方向と平行に延伸する２本の保護壁１１６を有する。また、本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００は、第２電極であるｐ型電極１１０が、活性層１２１の第１部分１２１ａ、第２部分１２１ｂ及び接続部分１２１ｃの上方に一体的に設けられる点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。その他の構成については、本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００は、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と同様の構成を有する。なお、本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００は、第２部分１２１ｂの両側方に、第２部分１２１ｂと同程度のストライプ幅で第２部分１２１ｂの延伸方向と平行に延伸する２本の保護壁１１６を有するが、保護壁１１６は、第２部分１２１ｂの片側のみに設けられてもよいし、保護壁１１６のストライプ幅は、第２部分１２１ｂのストライプ幅と異なってもよい。

【0052】

図７は、本発明の第３の実施形態に係る第３の光送信モジュール３００について、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す図である。保護壁１１６は、活性層１２１の第２部分１２１ｂを含むリッジ部と同様の積層構造を有する。すなわち、本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００のｎ型ＩｎＰ層１１３は、３つの頂点を有する山型に成形され、ｎ型ＩｎＰ層１１３の３つの頂点の上には、それぞれ、活性層１２１と同じ材料の層と、ｐ型ＩｎＰ層１１２と同じ材料の層とが積層されている。ここで、２本の保護壁１１６を構成するｐ型ＩｎＰ層１１２と同じ材料の層の上には絶縁層１０９が形成され、光導波路電極１０３と電気的に絶縁される。光導波路電極１０３は、中央のリッジ部（活性層１２１の第２部分１２１ｂを含むリッジ部）のｐ型ＩｎＰ層１１２と電気的に接続される。

【0053】

本実施形態に係る第３の光送信モジュール３００によれば、活性層１２１の第２部分１２１ｂに沿って、第２部分１２１ｂの両側方のうち少なくとも一方に設けられた保護壁１１６を有することで、第２部分１２１ｂを含むリッジ部を形成する際に当該リッジ部の破損が防止される。ウェットエッチングを用いて、第２部分１２１ｂを含むリッジ部をストライプ幅数百ｎｍで形成する場合、エッチング液の振動によりリッジ部に力が加わり、リッジ部が破損してしまうおそれがある。保護壁１１６を設けることで、リッジ部周囲におけるエッチング液の振動が抑制され、リッジ部の破損が防止される。

【0054】

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係る光送信チップ４００の上面図である。光送信チップ４００は、第１の変調器集積型光送信モジュール５００と、チップコンデンサ２０４と、高周波線路２０２と、終端抵抗２０１と、ビアホール２０５を含む。

【0055】

図９は、本発明の第４の実施形態に係る光送信チップ４００に搭載される第１の変調器集積型光送信モジュール５００の上面図である。本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、活性層１２１の第２部分１２１ｂと光学的に接続され、第２部分１２１ｂから出射された光の振幅を変調する電界吸収型光変調器１３０を有する点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、第２部分１２１ｂの光出射側に、第２部分１２１ｂと同程度のストライプ幅で変調器導波路１３２を有する。電界吸収型光変調器１３０は、光変調器電極１３１に印加される電圧に応じて、変調器導波路１３２を通過するレーザ光を吸収し、レーザ光の強度変調を行う。また、本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、第２電極であるｐ型電極１１０が、活性層１２１の第１部分１２１ａ、第２部分１２１ｂ及び接続部分１２１ｃの上方に一体的に設けられる点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。その他の構成については、本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と同様の構成を有する。なお、本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００において、反射防止膜１０７は、電界吸収型光変調器１３０の出射端面に設けられる。

【0056】

光送信チップ４００に設けられる高周波線路２０２は、両端にワイヤ２０３が接続され、第１の変調器集積型光送信モジュール５００が有する光変調器電極１３１に高周波信号を伝送する。光変調器電極１３１は、終端抵抗２０１とワイヤ２０３で接続され、終端抵抗２０１で高周波信号を終端する。これにより、電界吸収型光変調器１３０に高周波信号（変調信号）が印加され、レーザ光が強度変調される。

【0057】

チップコンデンサ２０４は、ワイヤ２０３が接続され、第１の変調器集積型光送信モジュール５００が有するｐ型電極１１０にレーザ駆動電圧を供給する。また、ビアホール２０５は、光送信チップ４００の裏面に設けられたグラウンド電極と接続され、第１の変調器集積型光送信モジュール５００が有するｎ型電極１０６に接地電位を供給する。

【0058】

図１０は、本発明の第４の実施形態に係る光送信チップ４００に搭載される第１の変調器集積型光送信モジュール５００について、図９のＸ−Ｘ断面を示す図である。第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、活性層１２１の第１部分１２１ａ、第２部分１２１ｂ及び接続部分１２１ｃの上方に一体的に設けられたｐ型電極１１０と、変調器導波路１３２の上方に、ｐ型電極１１０と別体で設けられた電界吸収型光変調器１３０を有する。活性層１２１と変調器導波路１３２は、同一の材料で形成してもよい。また、活性層１２１と変調器導波路１３２は、多重量子井戸で一体的に形成してもよい。

【0059】

本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００によれば、ストライプ幅が比較的狭い活性層１２１の第２部分１２１ｂを有し、電界吸収型光変調器１３０が集積されていることにより、ノイズの少ない多値のＰＡＭ信号を出力することができる。また、本実施形態に係る光送信チップ４００によれば、電界吸収型光変調器１３０が集積された第１の変調器集積型光送信モジュール５００が搭載されていることにより、小型で、ノイズの少ない多値のＰＡＭ信号を出力することのできる光送信チップが得られる。

【0060】

［第５の実施形態］
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュール６００の上面図である。本実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュール６００は、その活性層１２１が、第２部分１２１ｂにおいて平面視で湾曲している点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。また、活性層１２１の第２部分１２１ｂと光学的に接続され、第２部分１２１ｂから出射された光の振幅を変調する電界吸収型光変調器１３０を有する点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。本実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュール６００は、変調器導波路１３２が平面視において湾曲している点で、第４の実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００と相違する。また、本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、第２電極であるｐ型電極１１０が、活性層１２１の第１部分１２１ａ、第２部分１２１ｂ及び接続部分１２１ｃの上方に一体的に設けられる点で、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と相違する。その他の構成については、本実施形態に係る第１の変調器集積型光送信モジュール５００は、第１の実施形態に係る第１の光送信モジュール１００と同様の構成を有する。なお、本実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュール６００において、反射防止膜１０７は、電界吸収型光変調器１３０の出射端面に設けられる。

【0061】

本実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュール６００において、活性層１２１は、第１領域に設けられる第１部分１２１ａが一定のストライプ幅で直線状に設けられ、接続領域に設けられる接続部分１２１ｃが変化するストライプ幅でテーパ状に設けられ、第２領域に設けられる第２部分１２１ｂが一定のストライプ幅で湾曲して設けられる。ここで、第２部分１２１ｂのストライプ幅は、第１部分のストライプ幅よりも狭い。また、変調器導波路１３２は、第２部分１２１ｂと同じストライプ幅で、湾曲して設けられる。

【0062】

本実施形態に係る第２の変調器集積型光送信モジュール６００によれば、第２部分１２１ｂが平面視で湾曲して設けられることで、ウェットエッチングを用いて第２部分１２１ｂを含むリッジ部をストライプ幅数百ｎｍで形成する場合であっても、リッジ部周囲におけるエッチング液の振動によるリッジ部側方からの力が分散され、リッジ部の破損が防止される。また、変調器導波路１３２が平面視で湾曲して設けられることで、電界吸収型光変調器１３０の破損が防止される。

【0063】

本発明の実施形態は、以上に説明したものに限られない。例えば、活性層１２１の第２部分１２１ｂのストライプ幅である第２のストライプ幅Ｗ２は、第１部分１２１ａのストライプ幅である第１のストライプ幅の１／３程度に限られず、Ｗ１＞Ｗ２を満たす関係であればよい。また、活性層１２１の接続部分１２１ｃの長さ（レーザ光出射方向について測った長さ）は、第１部分１２１ａ及び第２部分１２１ｂいずれの長さよりも短いが、第１部分１２１ａの長さと第２部分１２１ｂの長さの大小関係はいずれであってもよい。また、回折格子１０５は、平面視において、第２部分１２１ｂと重畳しないが、接続部分１２１ｃと重畳してもよいし、第１部分１２１ａの一部と重畳していればよい。

【符号の説明】

【0064】

１００ 第１の光送信モジュール、１０１ 第１のリッジ部、１０２ 第２のリッジ部、１０３ 光導波路電極、１０４ レーザ電極、１０５ 回折格子、１０６ ｎ型電極、１０７ 反射防止膜、１０８ 反射膜、１０９ 絶縁膜、１１０ ｐ型電極、１１２ ｐ型ＩｎＰ層、１１３ ｎ型ＩｎＰ層、１１４ 高抵抗ＩｎＰ層、１１６ 保護壁、１２１ 活性層、１２１ａ 第１部分、１２１ｂ 第２部分、１２１ｃ 接続部分、１３０ 電界吸収型光変調器、１３１ 変調器電極、１３２ 変調器導波路、２００ 第２の光送信モジュール、２０１ 終端抵抗、２０２ 高周波線路、２０３ ワイヤ、２０４ チップコンデンサ、２０５ ビアホール、３００ 第３の光送信モジュール、４００ 光送信チップ、５００ 第１の変調器集積型光送信モジュール、６００ 第２の変調器集積型光送信モジュール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】