特許 7062358 半導体レーザモジュール

(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】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】半導体レーザモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/227 20060101AFI20220425BHJP

   H01S 5/02253 20210101ALI20220425BHJP

   H01S 5/026 20060101ALI20220425BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20220425BHJP

   H01S 5/50 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

H01S5/227

H01S5/02253

H01S5/026 618

H01S5/40

H01S5/50 610

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2016252953

(22)【出願日】2016-12-27

(65)【公開番号】P2018107310

(43)【公開日】2018-07-05

【審査請求日】2019-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥山 俊介

(72)【発明者】

【氏名】清田 和明

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 悠介

(72)【発明者】

【氏名】有賀 麻衣子

【審査官】大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１２９６６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－２１１３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０２７１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１８３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２３０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８７２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１８０２９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２４８７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１１１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１４２３１６３（ＣＮ，Ａ）

【文献】Toshihito Suzuki, et al.，“Tunable DFB Laser Array Combined by Monolithically Integrated AWG Coupler”，2016 International Semiconductor Laser Conference (ISLC)，2016年09月12日，TuC3

【文献】Yasumasa Suzaki, et al.，“High-Gain Array of Semiconductor Optical Amplifier Integrated with Bent Spot-Size Converter (BEND SS-SOA)”，Journal of Lightwave Technology，2001年11月，Vol.19，No.11，p.1745-1750

(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】

レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
前記レーザ光が入力側から入力され、該レーザ光を増幅して出力側から出力する半導体光増幅器と、
前記半導体レーザ素子から出力された前記レーザ光を前記半導体光増幅器に光学的に結合させる光学結合器と、
を備え、
前記半導体光増幅器は、半導体の再成長界面を備えず、
前記半導体光増幅器の活性コア層は、
積層方向において２つの半導体層の間に介在し、
前記半導体光増幅器の前記入力側から前記出力側に延伸し、前記入力側から等幅部、テーパ部、主導波部を有しており、
前記積層方向の厚さであるコア厚さが均一なコア厚さを有するとともに、前記積層方向から見て前記延伸の方向と直交する方向の幅であるコア幅は、前記主導波部より前記入力側のコア幅が、前記主導波部にあって前記延伸の方向である長手方向における少なくとも中央を含む中央部でのコア幅とは異なり、前記中央部でのコア幅よりも広く、前記入力側から前記中央部に向かってコア幅が狭くなる領域を、前記中央部を含む前記主導波部よりも前記入力側に近い位置に前記テーパ部として備え、前記等幅部は、前記テーパ部よりも前記入力側にあって前記コア幅が一定であり、
前記領域の長手方向における長さが１０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記光学結合器は、レンズであり、
前記光学結合器により前記半導体光増幅器に結合される前記レーザ光は、前記半導体層の面方向に長軸を有する楕円形状のモードフィールドであることを特徴とする半導体レーザモジュール。

【請求項2】

前記半導体レーザ素子は、前記レーザ光の出力側にパッシブ導波路部が集積された構成を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。

【請求項3】

前記パッシブ導波路部は、曲げ導波路を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモジュール。

【請求項4】

前記パッシブ導波路部は、スラブ出射型アレイ導波路回折格子を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体レーザモジュール。

【請求項5】

前記半導体レーザ素子は、複数のレーザ発振部が集積された構成を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

【請求項6】

前記半導体光増幅器をジャンクションダウンの状態で搭載する基台を備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

【請求項7】

前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記半導体光増幅器の入力側において、前記入力側の端面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

【請求項8】

前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記半導体光増幅器の出力側において、前記出力側の端面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

【請求項9】

前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記出力側のコア幅が、光導波方向における少なくとも中央部でのコア幅とは異なることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザモジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、光通信では通信速度を上げるために多値変調方式が検討されている。多値変調方式としては、位相シフトキーイング(ＰＳＫ)を主としたコヒーレント通信方式が用いられる。このようなコヒーレント通信では、送信側の信号光源、及び局所発振光源に波長可変半導体レーザモジュール（例えば、μＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）／μＩＴＬＡ（Integrable Tunable Laser Assembly）等）が必要である。

【0003】

コヒーレント通信では光の位相に情報を載せるため、信号光源及び局所発振光源には位相揺らぎが小さい（すなわち、スペクトル線幅が小さい）ことが求められる。また、通信システムの構成が複雑になるにつれて半導体レーザモジュールにも高出力・低消費電力化がよりいっそう求められる。

【0004】

このように低スペクトル線幅のレーザ光を出力する半導体レーザモジュールを得る方法として、半導体レーザ素子のチップと半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）のチップとを別々のチップとして作製し、半導体レーザモジュール内において、レンズ等を用いて２つのチップを光学的に結合させる方法が、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５５６７２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とは互いに異なるモードフィールドを有している場合が多いので、単にレンズで光学結合させるだけでは半導体レーザ素子と半導体光増幅器との結合効率が高くない場合がある。結合効率を高める方法として、半導体レーザ素子や半導体光増幅器にモードフィールドを変換する要素であるＳＳＣ（Spot Size Converter）などを設ける構造が検討されている。しかしながら、ＳＳＣは、それ自体の光学的な損失が大きい場合があり、結合効率を高められない場合がある。そのため、波長可変レーザモジュールの重要な特性である高出力化・低消費電力化が困難であった。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半導体レーザ素子と半導体光増幅器との結合効率が高い半導体レーザ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】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、前記レーザ光が入力側から入力され、該レーザ光を増幅して出力側から出力する半導体光増幅器と、前記半導体レーザ素子から出力された前記レーザ光を前記半導体光増幅器に光学的に結合させる光学結合器と、を備え、前記半導体光増幅器の活性コア層は、均一なコア厚さを有するとともに、前記入力側のコア幅が、長手方向における少なくとも中央部でのコア幅とは異なることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記入力側のコア幅が、前記中央部でのコア幅よりも広く、前記入力側から前記中央部に向かってコア幅が狭くなる領域を、前記中央部よりも前記入力側に近い位置に備えることを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記領域の長手方向における長さが１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子は、前記レーザ光の出力側にパッシブ導波路部が集積された構成を有することを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記パッシブ導波路部は、曲げ導波路を含むことを特徴とする。

【0013】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記パッシブ導波路部は、スラブ出射型アレイ導波路回折格子を含むことを特徴とする。

【0014】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子は、複数のレーザ発振部が集積された構成を有することを特徴とする。

【0015】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体光増幅器をジャンクションダウンの状態で搭載する基台を備えることを特徴とする。

【0016】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記半導体光増幅器の入力側において、前記入力側の端面に対して傾斜していることを特徴とする。

【0017】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記半導体光増幅器の出力側において、前記出力側の端面に対して傾斜していることを特徴とする。

【0018】

本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体光増幅器の活性コア層は、前記出力側のコア幅が、光導波方向における少なくとも中央部でのコア幅とは異なることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、半導体レーザ素子と半導体光増幅器との結合効率が高い半導体レーザモジュールを実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、実施形態１に係る半導体レーザモジュールの構成を示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示す半導体光増幅器の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図４は、図１に示す半導体光増幅器の活性コア層の長手方向に垂直な断面における模式的断面図である。

【図5】図５は、比較例１－１～１－３のＳＳＣ構造を備える半導体光増幅器の構成を示す模式図である。

【図6】図６は、比較例１－１～１－３、２－１～２－３、実施例１～３の特性を説明する図である。

【図7】図７は、半導体レーザ素子の構成例１を示す模式図である。

【図8】図８は、図７のＥ－Ｅ線断面、Ｆ－Ｆ線断面、Ｇ－Ｇ線断面を示す図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る半導体レーザモジュールの構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、図９に示す半導体光増幅器の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、半導体光増幅器のその他の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0022】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る半導体レーザモジュールの構成を示す模式図である。図１に示すように、半導体レーザモジュール１０００は、筐体１００１、基台１００２、１００３、半導体レーザ素子１００、コリメータレンズ１００４、ビームスプリッタ１００５、１００７、集光レンズ１００６、１０１１、フォトダイオード（ＰＤ）１００８、１０１０、エタロンフィルタ１００９、光ファイバ１０１２、及び半導体光増幅器２００を備えている。また、半導体レーザモジュール１０００は制御器に接続している。

【0023】

基台１００２、１００３は、それぞれ、筐体１００１内で不図示の温度調節素子に載置されている。基台１００２は、半導体レーザ素子１００を搭載している。基台１００３は、半導体光増幅器２００を搭載している。集光レンズ１０１１、光ファイバ１０１２は筐体１００１の取付部１００１ａに取り付けられている。

【0024】

温度調節素子は、例えばペルチェ素子である。各温度調節素子は、駆動電流が供給されることによって半導体レーザ素子１００及び半導体光増幅器２００のそれぞれを冷却、場合によっては加熱してその温度を調節することができる。

【0025】

基台１００２、１００３は、例えば熱伝導率が１７０Ｗ／ｍ・Ｋと高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるが、ＡｌＮに限らず、ＣｕＷ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンドなどの熱伝導率が高い材料でもよい。

【0026】

半導体レーザ素子１００は、制御器から駆動電流を供給されて、レーザ光Ｌ１を出力する。レーザ光Ｌ１の波長は光通信用に用いられる波長帯（例えば１５２０ｎｍ～１６２０ｎｍ）内の波長である。

【0027】

コリメータレンズ１００４は、半導体レーザ素子１００のレーザ光Ｌ１を出力する側である前方側に配置されている。コリメータレンズ１００４は、半導体レーザ素子１００から出力されたレーザ光Ｌ１を平行光に変換する。

【0028】

ビームスプリッタ１００５は、レーザ光Ｌ１の大部分を透過して集光レンズ１００６に出力するとともに、レーザ光Ｌ１の一部（レーザ光Ｌ３）を分岐し、ビームスプリッタ１００７に向けて反射させる。

【0029】

集光レンズ１００６は、ビームスプリッタ１００５から出力されたレーザ光Ｌ１を集光して半導体光増幅器２００に入力させる。すなわち、集光レンズ１００６は、半導体レーザ素子１００から出力されたレーザ光Ｌ１を半導体光増幅器２００に光学的に結合させる光学結合器である。

【0030】

半導体光増幅器２００は、その入力側から入力されたレーザ光Ｌ１を増幅して、レーザ光Ｌ２として出力側から出力する。集光レンズ１０１１は、レーザ光Ｌ２を集光して光ファイバ１０１２に入力させる。光ファイバ１０１２はレーザ光Ｌ２を所定の装置等まで伝送する。

【0031】

一方、ビームスプリッタ１００７は、レーザ光Ｌ３を二分岐し、一方を透過してＰＤ１００８に出力するとともに、他方をエタロンフィルタ１００９に向けて反射させる。ＰＤ１００８は、ビームスプリッタ１００７から入力されたレーザ光の強度を検出し、検出された強度に応じた電流を制御器に出力する。

【0032】

エタロンフィルタ１００９は、光の周波数的に周期的な透過特性を有し、その透過特性に応じた透過率で、ビームスプリッタ１００７が反射したレーザ光を選択的に透過して波長モニタ用のＰＤ１０１０に入力する。ＰＤ１０１０は、エタロンフィルタ１００９を透過したレーザ光の強度を検出し、検出された強度に応じた値の電流を制御器に出力する。

【0033】

ＰＤ１００８、１０１０によって検出されたレーザ光の強度は、制御器による波長ロック制御（レーザ光Ｌ１を所望の波長及び強度にするための制御）に用いられる。

【0034】

つぎに、半導体光増幅器２００について具体的に説明する。図２は、半導体光増幅器２００の構成を示す模式図である。図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。

【0035】

半導体光増幅器２００は、幅が約０．４ｍｍ、長さが約２ｍｍであり、活性コア層２０１を備えている。活性コア層２０１は、半導体光増幅器２００の入力側２０２から出力側２０３まで延伸しており、その長さは半導体光増幅器２００と同じ約２ｍｍである。活性コア層２０１は、入力側２０２から入力されたレーザ光Ｌ１を長手方向（光導波方向）に導波しながら増幅して、レーザ光Ｌ２として出力側２０３から出力する。なお、入力側２０２及び出力側２０３の両端面には、無反射膜がコーティングされている。

【0036】

また、図３に示すように、半導体光増幅器２００は、活性コア層２０１に沿った断面において、例えばＡｕＧｅＮｉを含んで構成されるｎ側電極２００ａと、ｎ型ＩｎＰからなり、基板を含むｎ型半導体層２００ｂと、活性コア層２０１と、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型半導体層２００ｃと、コンタクト層２００ｄと、例えばＡｕＺｎを含んで構成されるｐ側電極２００ｅとがこの順番で積層した構造を有している。活性コア層２０１は、交互に積層された複数の井戸層と複数のバリア層を含んで構成された多重量子井戸構造と、多重量子井戸構造を上下から挟む下部及び上部光閉じ込め層とを有している。活性コア層２０１の多重量子井戸構造を構成する井戸層及びバリア層は各々組成が異なるＩｎＧａＡｓＰからなり、井戸層の発光波長帯は、本実施形態１では１．５５μｍ帯である。下部光閉じ込め層はｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなる。上部光閉じ込め層はｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなる。コンタクト層２００ｄはｐ型ＩｎＧａＡｓからなる。

【0037】

なお、半導体光増幅器２００は、基台１００３に、ｐ型半導体層２００ｃが基台１００３側に位置し、成長基板を含むｎ型半導体層２００ｂが基台１００３とは反対側に位置する状態、すなわちジャンクションダウンの状態で搭載されていてもよい。これにより、半導体光増幅器２００の活性コア層２０１で発生する熱が基台１００３を通じて放熱しやすくなる。

【0038】

ここで、図３に示すように、半導体光増幅器２００の活性コア層２０１は、半導体光増幅器２００内において、均一なコア厚さ１６０ｎｍを有する。また、図２に示すように、活性コア層２０１は、主導波部２０１ａ、入力側等幅部２０１ｂ、及びテーパ部２０１ｃを備えている。これらの部分は、入力側２０２から出力側２０３にかけて、入力側等幅部２０１ｂ、テーパ部２０１ｃ、主導波部２０１ａの順で配置されている。

【0039】

主導波部２０１ａは、活性コア層２０１の長手方向における中央部２０１ａａを含み、コア幅が一定の部分である。中央部２０１ａａは、入力側２０２及び出力側２０３のそれぞれから約１ｍｍの位置にある領域である。主導波部２０１ａのコア幅Ｗ１は、１．５５μｍ帯の光をシングルモードで導波できる値であり、本実施形態１では２μｍである。

【0040】

入力側等幅部２０１ｂは、入力側２０２に位置し、光導波方向における長さが約２０μｍであり、コア幅が一定の部分である。入力側等幅部２０１ｂのコア幅Ｗ２は本実施形態１では３μｍであり、主導波部２０１ａのコア幅Ｗ１よりも１μｍだけ広い。すなわち、活性コア層２０１の入力側２０２でのコア幅Ｗ２は、中央部２０１ａａでのコア幅Ｗ１とは異なり、広くなっている。また、入力側等幅部２０１ｂの長さが約２０μｍとある程度長いため、半導体光増幅器２００を半導体ウエハに形成して個々のチップにカッティングするときに、カッティング精度に依存した位置ずれが長手方向において発生したとしても、入力側等幅部２０１ｂが全てカットされてしまうことを防止できる。

【0041】

テーパ部２０１ｃは、入力側２０２から中央部２０１ａａに向かってコア幅が徐々に狭くなる領域であり、その長さは約１００μｍである。テーパ部２０１ｃは、中央部２０１ａａよりも入力側２０２に近い位置にある。テーパ部２０１ｃは、光導波方向における長さが１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。テーパ部２０１ｃの長さが１０μｍ以上であれば、テーパ角が過度に大きくならないので、コア幅の急激な変化による損失の増加を抑制することができる。また、テーパ部２０１ｃではコア幅が大きいために注入電流量に対する発光効率が低くなるが、その長さが２００μｍ以下であれば、テーパ部２０１ｃにおける発光効率の低下が、半導体光増幅器２００全体での発光効率に対して問題にならない程度となる。

【0042】

また、図１に示す半導体光増幅器２００は、活性コア層２０１の長手方向に垂直な断面においては、図４に示す構造を有する。すなわち、半導体光増幅器２００において、ストライプメサ構造の活性コア層２０１の両脇（紙面左右方向）は、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層２００ｆ及びｎ型ＩｎＰ電流ブロッキング層２００ｇからなる電流ブロッキング構造を有した埋込み構造となっている。さらに、コンタクト層２００ｄ上にはＳｉＮｘ保護膜２００ｈが形成されている。ｐ側電極２００ｅはＳｉＮｘ保護膜２００ｈの開口部２００ｈａを介してコンタクト層２００ｄとオーミック接触している。

【0043】

半導体レーザモジュール１０００では、半導体光増幅器２００の活性コア層２０１が、半導体光増幅器２００内において均一なコア厚さを有するとともに、入力側２０２でのコア幅Ｗ２が中央部２０１ａａでのコア幅Ｗ１よりも広くなっていることにより、半導体レーザ素子１００と半導体光増幅器２００との結合効率が高くなっている。

【0044】

以下、具体的に説明する。半導体レーザモジュール内で半導体レーザ素子からのレーザ光を半導体光増幅器に光学的に結合させる際、レンズを介して結合させる場合、レンズの像倍率を変えることで半導体光増幅器への結合効率を高めることは一般的な手法である。

【0045】

しかしながら、レンズで像倍率変換を行うだけでは、半導体レーザ素子からのレーザ光のモードフィールドの縦横比（アスペクト比）を変えることができない。そのため、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とでモードフィールドが異なる場合、レーザ光を半導体光増幅器に十分に結合させることができない場合がある。特に、半導体レーザ素子がアクティブ領域とパッシブ導波路部を有しており、レーザ光がパッシブ導波路部を通じて出力されるような場合は、パッシブ導波路部において縦方向（半導体層の積層方向）の光閉じ込めが横方向（半導体層の面方向）の光閉じ込めと比較して強いため、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光は、縦方向に長軸を有する扁平率が高い楕円形状のモードフィールドになる。この場合、レンズで半導体光増幅器に結像されるレーザ光は、横方向に長軸を有する扁平率が高い楕円形状のモードフィールドになりやすい。このようなレーザ光をレンズの像倍率変更だけで半導体光増幅器に十分に結合させることは難しい。また、モードフィールド変換素子やモードフィールド変換部品をレンズと合わせて使用することなども考えられるが、組立性の悪化や、変換素子・変換部品での光損失などが問題となる。

【0046】

一方、半導体レーザ素子の出力側や半導体光増幅器の入力側に、コア層の幅と厚さの両方を変えることでモードフィールドを変える、公知のＳＳＣ構造を用いて半導体光増幅器への結合を高めることが考えられる。しかしながら、ＳＳＣ構造を作製するには、ＭＯＣＶＤ（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）装置などの結晶成長装置を用いた半導体の再成長工程が必要であり、作製に要する時間が長くなることで歩留などの面で不利である。またさらに、ＳＳＣ構造の作製に際しては、上記のように再成長を実施するため、少なからず再成長界面での光損失が発生する。そのため、レーザ光のモードフィールドのアスペクト比をＳＳＣ構造によって変更して半導体光増幅器のモードフィールドと同様にしても、再成長界面での光損失によってアスペクト比の変更による結合効率の向上の効果が減殺されてしまう場合がある。

【0047】

これに対して、半導体レーザモジュール１０００では、半導体光増幅器２００の活性コア層２０１が、半導体光増幅器２００内において均一なコア厚さを有するとともに、入力側２０２でのコア幅Ｗ２が中央部２０１ａａでのコア幅Ｗ１よりも広くなっている。これにより、レンズ１００４、１００６により結像したレーザ光Ｌ１のモードフィールドのアスペクト比にモードフィールドを近づけた半導体光増幅器２００を実現できる。しかも、半導体光増幅器２００の作製時に、光損失を発生させるような再成長界面を形成する必要が無い。これらの結果として、半導体レーザ素子１００と半導体光増幅器２００との結合効率を高めることができるのである。

【0048】

なお、本実施形態１では、入力側等幅部２０１ｂのコア幅Ｗ２は３μｍであるが、コア幅Ｗ２は、半導体レーザ素子１００の特性、レーザ光Ｌ１の特性、コリメータレンズ１００４及び集光レンズ１００６の特性に応じて、半導体レーザ素子１００と半導体光増幅器２００との結合効率が高くなるように適宜設定すればよい。

【0049】

半導体光増幅器２００の製造方法の一例を説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ＭＯＣＶＤ結晶成長装置等の結晶成長装置を用いて、ｎ型ＩｎＰ－クラッド層を成長してｎ型半導体層２００ｂを形成し、さらに活性コア層２０１となる半導体層、ｐ型半導体層２００ｃの一部、コンタクト層２００ｄを成長する。つづいて、ＣＶＤ法によってｐ型半導体層２００ｃ上にＳｉＮｘからなるマスクを形成する。つづいて、レジストとフォトマスクを用いて、活性コア層２０１のパターンをレジスト転写する。このとき、活性コア層２０１のパターンにしたフォトマスクを用いる。これにより、簡便に半導体光増幅器２００の活性コア層２０１の形状を実現することができる。つづいて、レジスト転写したウエハに対して、反応イオンエッチングによりＳｉＮｘのエッチングを実施する。つづいて、ＳｉＮｘをエッチングマスクとしてウェットエッチングでメサストライプ形状を作製する。つづいて、ＭＯＣＶＤ装置を用いて電流ブロッキング構造を形成し、埋め込み構造とする。さらに、ＭＯＣＶＤ装置を用いてｐ型半導体層２００ｃの残りの部分と、コンタクト層２００ｄを形成する。つづいて、ＳｉＮｘ保護膜２００ｈ、ｐ側電極２００ｅを形成し、ウエハの裏面を研磨し、ｎ側電極２００ａを形成する。これにより、ウエハが完成する。さらに、完成したウエハを適切な長さのバー素子にカッティングし、バー素子の両端面に無反射膜をコーティングし、さらにバー素子を半導体光増幅器２００にカッティングする。これにより、半導体光増幅器２００を作製することができる。

【0050】

（実施例１～３、比較例１－１～１－３、２－１～２－３）
実施例１～３、比較例１－１～１－３、２－１～２－３の半導体レーザモジュールを作製した。実施例１～３の半導体レーザモジュールは、実施形態１と同様の構成を有する。半導体レーザ素子としては、後に述べる半導体レーザ素子の構成例１のものを用いた。なお、半導体レーザ素子と半導体光増幅器との間に配置されたコリメータレンズ（焦点距離ｆ１）及び集光レンズ（焦点距離ｆ２）によるレーザ光の像倍率ｍは、実施例１、２、３に対して、それぞれ１、１．４、２に設定した。

【0051】

また、比較例１－１～１－３の半導体レーザモジュールは、半導体光増幅器の入力側等幅部及びテーパ部が形成された部分をＳＳＣ構造に置き換えた構造とした以外は、実施例１～３の半導体レーザモジュールとそれぞれ同じ構成とした。図５は、比較例１－１～１－３のＳＳＣ構造を備える半導体光増幅器の構成を示す模式図である。この半導体光増幅器１２００は、半導体光増幅部１２００Ａと、ＳＳＣ構造部１２００Ｂとが集積した構造を有する。半導体光増幅部１２００Ａは、活性コア層１２０１Ａに沿った断面において、ｎ側電極１２００ａと、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型半導体層１２００ｂと、活性コア層１２０１Ａと、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型半導体層１２００ｃと、コンタクト層１２００ｄと、ｐ側電極１２００ｅとがこの順番で積層した構造を有している。ＳＳＣ構造部１２００Ｂも同様の積層構造を有するが、活性コア層１２０１Ａは導波路コア層１２０１Ｂに置き換えられ、ｐ型コンタクト層１２００ｄ及びｐ側電極１２００ｅは備えていない積層構造になっている。

【0052】

半導体光増幅部１２００Ａの活性コア層１２０１Ａは、コア幅が一定で２μｍであり、コア厚さも一定である。ＳＳＣ構造部１２００Ｂの導波路コア層１２０１Ｂは、コア幅とコア厚さとの両方が長手方向で変化している。具体的には、入力側（紙面左側）から半導体光増幅部１２００Ａ側に向かって、そのコア厚さが９０ｎｍから１６０ｎｍまで、そのコア幅が３μｍから２μｍまで、それぞれテーパ状に変化している。導波路コア層１２０１Ｂはバンドギャップ波長が１．２μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。

【0053】

また、比較例２－１～２－３の半導体レーザモジュールは、半導体光増幅器の入力側等幅部及びテーパ部を主導波部と同じ一定のコア幅とした以外は、実施例１～３の半導体レーザモジュールとそれぞれ同じ構成とした。

【0054】

そして、各実施例、比較例の半導体レーザモジュールの半導体レーザ素子からレーザ光を出力させながら、半導体光増幅器に逆バイアス電圧を印加し、半導体光増幅器に流れる電流を測定した。

【0055】

図６は、比較例１－１～１－３、２－１～２－３、実施例１～３の特性を説明する図である。横軸は像倍率ｍを示し、縦軸は半導体光増幅器に流れる電流Ｉｓｏａを示している。電流Ｉｓｏａは半導体光増幅器に結合されたレーザ光のパワーに比例するので、Ｉｓｏａの値が大きい程、半導体レーザ素子と半導体光増幅器との結合効率が高いことを意味している。

【0056】

図６に示すように、実施例１～３のいずれの場合も、比較例１－１～１－３、２－１～２－３のいずれよりもＩｓｏａが大きく、比較例２－１～２－３に対して同じ像倍率で約２０％程度結合効率を高くできることが確認された。

【0057】

（実施例４、５、比較例３、４）
実施例４、比較例３として、それぞれ実施例１、比較例１－１と同様の構成であるが、半導体光増幅器の素子長を１４００μｍとした半導体レーザモジュールを作製し、光ファイバから出力されるレーザ光のパワーを１００ｍＷにするための半導体光増幅器の動作電流を比較したところ、実施例４の場合は比較例３の場合よりも動作電流を約４％低減することができた。また、実施例５、比較例４として、それぞれ実施例４、比較例３と同様の構成であるが、半導体光増幅器の素子長を１７００μｍとした半導体レーザモジュールを作製し、光ファイバから出力されるレーザ光のパワーを１００ｍＷにするための半導体光増幅器の動作電流を比較したところ、実施例５の場合は比較例４の場合よりも動作電流を約３％低減することができた。

【0058】

（半導体レーザ素子の構成例１）
つぎに、半導体レーザ素子の構成例１について説明する。本構成例１に係る半導体レーザ素子は、レーザ光の出力側にパッシブ導波路部が集積された構成を有する波長可変レーザ素子である。

【0059】

図７は、構成例１に係る半導体レーザ素子の模式図である。図７に示すように、半導体レーザ素子１００Ａは、埋め込み型導波路によって導波路が形成された埋め込み型導波構造領域１１０と、スラブ導波路によって導波路が形成されたスラブ導波構造領域１２０ａ、１２０ｂと、ハイメサ型導波路によって導波路が形成されたハイメサ型導波構造領域１３０とを有する。

【0060】

埋め込み型導波構造領域１１０は、発振波長の異なる複数の分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feed-Back）レーザ素子１１１_１～１１１_１２が集積された構造を有し、かつ曲げ導波路である入力導波路１１３を備えている。スラブ導波構造領域１２０ａは、入力側スラブ導波路１４１を備え、スラブ導波構造領域１２０ｂは、出力側スラブ導波路１４２を備え、ハイメサ型導波構造領域１３０は、曲げ導波路であるアレイ導波路１４３を備えている。入力側スラブ導波路１４１、出力側スラブ導波路１４２、及び曲げ導波路であるアレイ導波路１４３は、一体としてアレイ導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating：ＡＷＧ）１４０を構成している。また、入力導波路１１３及びＡＷＧ１４０がパッシブ導波路部を構成している。なお、ここでは発振波長の異なる１２個のＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２を備える半導体レーザ素子１００Ａを用いて本構成例１を説明するが、本構成例１はＤＦＢレーザ素子の個数によって限定されるものではない。

【0061】

レーザ発振部であるＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２は、半導体レーザ素子の一形態であり、例えば１．５５μｍ波長帯域において各ＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２の発振波長が３．５ｎｍずつ異なるように設計されている。ＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２は温度を変更することによって発振波長が変化するという特性を有する。半導体レーザ素子１００Ａでは、複数のＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２のうち一つを選択することによって、出力波長の粗調を行い、温度変更によって出力波長の微調を行う。結果、半導体レーザ素子１００Ａ全体として、連続的な波長範囲でのレーザ発振を行う波長可変光源として動作する。なお、ＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２はそれぞれＤＲ（Distributed Reflector）レーザ素子に置き換えてもよい。

【0062】

ＤＦＢレーザ素子１１１_１～１１１_１２から出射されたレーザ光は、入力導波路１１３を介して入力側スラブ導波路１４１へ導波される。入力側スラブ導波路１４１は、基板と平行な方向に関して光の閉じ込めがない導波路であり、入力導波路１１３から入力されたレーザ光を基板と平行方向に回折させながら、アレイ導波路１４３へレーザ光を導波する。

【0063】

アレイ導波路１４３は、経路が曲げられて構成された多数の導波路から構成されており、波長に依存した光路長差が設けられている。したがって、この波長に依存した光路長差に対応させて入力側スラブ導波路１４１に対するレーザ光の入力位置を変えると、出力側スラブ導波路１４２の出力端では、すべての波長のレーザ光が同一位置に結合することになる。

【0064】

本構成例１では、ＡＷＧ１４０はスラブ出射型のＡＷＧであり、出力側スラブ導波路１４２の出力端１４２ａから直接レーザ光が出射され、半導体レーザ素子１００Ａの出力端を兼ねている。

【0065】

ここで、本実施形態に係るＡＷＧ１４０の具体的構成例について開示する。

【0066】

アレイ導波路１４３を構成するハイメサ型導波路の群屈折率ｎ_ｇは３．５４であり、等価屈折率ｎ_ｅｆｆは３．１９である。また、アレイ導波路１４３を構成する導波路における隣接する導波路間の光路長差ΔＬは１６．３μｍである。ＡＷＧ１４０の焦点距離Ｌ_ｆは４８０μｍである。入力側スラブ導波路１４１の入力端面１４１ｂにおけるアレイ導波路１４３の導波路間隔は３．５μｍである。また、入力側スラブ導波路１４１の入力端面１４１ａにおける入力導波路１１３の導波路間隔は５μｍである。

【0067】

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図７のＥ－Ｅ線断面、Ｆ－Ｆ線断面、Ｇ－Ｇ線断面を示す図である。図８（ａ）は、Ｅ－Ｅ線断面に含まれる入力導波路１１３のうちの一つについて図示してある。入力導波路１１３は、ｎ側電極１１０ａと、ｎ型ＩｎＰからなり、成長基板を含むｎ型半導体層１１０ｂと、バンドギャップ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる、厚さ約２００ｎｍの導波路コア層１１０ｃと、ｐ型ＩｎＰからなるスペーサ層１１０ｊと、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型半導体層１１０ｄと、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１１０ｅと、ＳｉＮｘ保護膜１１０ｉとがこの順番で積層した構造を有している。導波路コア層１１０ｃ及びスペーサ層１１０ｊは、１．５５μｍ帯の光をシングルモードで光導波するのに適した幅（例えば２．０～２．５μｍ）にされたストライプメサ構造とされている。ストライプメサ構造の両脇（紙面左右方向）は、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１１０ｇ及びｎ型ＩｎＰ電流ブロッキング層１１０ｈからなる電流ブロッキング構造を有した埋込み構造となっている。なお、他の入力導波路１１３も図８（ａ）に示す構造を有している。

【0068】

図８（ｂ）は、Ｆ－Ｆ線断面に含まれる入力側スラブ導波路１４１について図示してある。入力側スラブ導波路１４１は、ｎ側電極１１０ａと、ｎ型半導体層１１０ｂと、導波路コア層１１０ｃと、ｐ型半導体層１１０ｄと、コンタクト層１１０ｅと、ＳｉＮｘ保護膜１１０ｉとがこの順番で積層した構造を有している。なお、出力側スラブ導波路１４２も図８（ｂ）に示す構造を有している。

【0069】

図８（ｃ）は、Ｇ－Ｇ線断面に含まれるアレイ導波路１４３のうちの一つについて図示してある。アレイ導波路１４３は、ｎ側電極１１０ａと、ｎ型半導体層１１０ｂと、導波路コア層１１０ｃと、ｐ型半導体層１１０ｄと、コンタクト層１１０ｅとがこの順番で積層した構造を有している。そして、ｎ型半導体層１１０ｂの上部からコンタクト層１１０ｅまでが、１．５５μｍ帯の光をシングルモードで光導波するのに適した幅（例えば２．０～２．５μｍ）にされたハイメサ構造となっており、その表面がＳｉＮｘ保護膜１１０ｉによって覆われている。

【0070】

半導体レーザ素子１００Ａのように、レーザ光の出力側にパッシブ導波路部が集積された半導体レーザ素子は、出力されたレーザ光が、縦方向に長軸を有する扁平率が高い楕円形状のモードフィールドになりやすい。特に、パッシブ導波路部が曲げ導波路を含む場合は、曲げ損失を抑制するためにパッシブ導波路部における導波路の比屈折率差を高く設定するため、モードフィールドの扁平率がより高くなる傾向にある。したがって、このような半導体レーザ素子は半導体光増幅器２００と組み合わせて結合効率を高めることが好適である。なお、レーザ光の出力側にパッシブ導波路部が集積された半導体レーザ素子の他の例としては、半導体レーザ素子１００Ａの構成において、ＡＷＧ１４０に換えてＭＭＩ（Multi-Mode Interferometer）素子を備える構成の波長可変レーザ素子などがある。

【0071】

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係る半導体レーザモジュールの構成を示す模式図である。図９に示すように、半導体レーザモジュール１０００Ａは、図１に示す半導体レーザモジュール１０００の構成において、半導体レーザ素子１００を半導体レーザ素子１００Ｂに置き換え、半導体光増幅器２００を半導体光増幅器２００Ａに置き換え、基台１０１３及び光アイソレータ１０１４を追加した構成を有する。また、半導体レーザモジュール１０００Ａは制御器に接続している。

【0072】

以下、半導体レーザモジュール１０００Ａの半導体レーザモジュール１０００との相違点について説明する。半導体レーザ素子１００Ｂは、半導体レーザ素子１００と同様に、制御器から駆動電流を供給されて、レーザ光Ｌ１を出力する。なお、半導体レーザ素子１００の光出力端面１００Ｂａにレーザ光Ｌ１を導波する導波路の中心軸は、光出力端面１００Ｂａの法線に対して７°だけ傾斜している。その結果、レーザ光Ｌ１は、半導体レーザ素子１００Ｂの光出力端面１００Ｂａの法線に対して２３°を成す方向に出力する。これにより、光出力端面１００Ｂａにおいて発生する反射光が半導体レーザ素子１００Ｂ内に戻り、レーザ特性が不安定になるということが抑制される。このようにレーザ光Ｌ１が傾斜した方向に出力するため、基台１００２はレーザ光Ｌ１の進行方向に対して傾斜して配置されている。なお、半導体レーザ素子１００Ｃは、図７に示すような構成の波長可変レーザ素子であってもよい。

【0073】

基台１０１３は、筐体１００１内で基台１００３、ビームスプリッタ１００５、１００７、集光レンズ１００６、ＰＤ１００８、１０１０、エタロンフィルタ１００９、及び光アイソレータ１０１４を載置している。基台１０１３は、例えば熱伝導率が１７０Ｗ／ｍ・Ｋと高いＡｌＮからなるが、ＡｌＮに限らず、ＣｕＷ、ＳｉＣ、ダイヤモンドなどの熱伝導率が高い材料でもよい。

【0074】

光アイソレータ１０１４は、コリメータレンズ１００４とビームスプリッタ１００５との間に配置されている。光アイソレータ１０１４は、レーザ光Ｌ１をコリメータレンズ１００４側からビームスプリッタ１００５側に通過させるとともに、ビームスプリッタ１００５側から進行してきた光を遮断し、当該光が半導体レーザ素子１００Ｂに入力されることを防止する。

【0075】

つぎに、半導体光増幅器２００Ａについて具体的に説明する。図１０は、半導体光増幅器２００Ａの構成を示す模式図である。

【0076】

半導体光増幅器２００Ａは、幅が約０．４ｍｍ、長さが約２ｍｍであり、活性コア層２０１Ａを備えている。活性コア層２０１Ａは、半導体光増幅器２００Ａの入力側２０２Ａから出力側２０３Ａまで延伸しており、その長さは約２ｍｍである。活性コア層２０１Ａは、入力側２０２Ａから入力されたレーザ光Ｌ１を長手方向（光導波方向）に導波しながら増幅して、レーザ光Ｌ２として出力側２０３Ａから出力する。なお、半導体光増幅器２００Ａの、活性コア層２０１Ａに沿った断面及び活性コア層２０１Ａの長手方向に垂直な断面構造は、半導体光増幅器２００の対応する断面構造と同様である。

【0077】

半導体光増幅器２００Ａの活性コア層２０１Ａは、半導体光増幅器２００Ａ内において、均一なコア厚さ１６０ｎｍを有する。また、図１０に示すように、活性コア層２０１Ａは、主導波部２０１Ａａ、入力側等幅部２０１Ａｂ、テーパ部２０１Ａｃ、及び曲がり導波部２０１Ａｄを備えている。図１０では明確には記載されていないが、曲がり導波部２０１Ａｄは、テーパ部２０１Ａｃと主導波部２０１Ａａとを接続する、緩やかかつ連続的に曲がった導波路である。この曲がり導波路部２０１Ａｄは、テーパ部２０１Ａｃと一体として、幅の変化と曲がりを同時に有するものとすることも可能である。主導波部２０１Ａａは、入力側主導波部２０１Ａａａ、出力側主導波部２０１Ａａｂ、及び曲がり導波部２０１Ａｅを備えている。図１０では明確には記載されていないが、曲がり導波部２０１Ａｅは、入力側主導波部２０１Ａａａと出力側主導波部２０１Ａａｂとを接続する、緩やかかつ連続的に曲がった導波路である。

【0078】

主導波部２０１Ａａは、活性コア層２０１Ａの長手方向における中央部２０１Ａａｃを含み、コア幅が一定の部分である。中央部２０１Ａａｃは、入力側２０２Ａ及び出力側２０３Ａのそれぞれから約１ｍｍの位置を含む領域である。主導波部２０１Ａａのコア幅Ｗ３は、１．５５μｍ帯の光をシングルモードで導波できる値であり、本実施形態２では２μｍである。また、主導波部２０１Ａａの出力側主導波部２０１Ａａｂの中心軸Ｘ１は、半導体光増幅器２００Ａの光出力端面２０４Ａの法線Ｎ１に対して角度θ１＝７°だけ傾斜している。

【0079】

入力側等幅部２０１Ａｂは、入力側２０２Ａに位置し、中心軸Ｘ２における長さが約２０μｍであり、コア幅が一定の部分である。入力側等幅部２０１Ａｂのコア幅Ｗ４は本実施形態２では３μｍであり、中央部２０１Ａａｃでのコア幅Ｗ３とは異なり、広くなっている。また、入力側等幅部２０１Ａｂの中心軸Ｘ２は、半導体光増幅器２００Ａの光入力端面２０５Ａの法線Ｎ２に対して角度θ２＝７°だけ傾斜している。したがって、出力側主導波部２０１Ａａｂと入力側等幅部２０１Ａｂとは平行になっている。また、半導体レーザ素子１００Ｃから出力されたレーザ光Ｌ１は、半導体光増幅器２００Ａの光入力端面２０５Ａの法線Ｎ２に対して２３°を成す方向から半導体光増幅器２００Ａに入力する。また、レーザ光Ｌ２は、半導体光増幅器２００Ａから、光出力端面２０４Ａの法線Ｎ１に対して２３°を成す方向に出力する。

【0080】

テーパ部２０１Ａｃは、入力側２０２Ａから中央部２０１Ａａｃに向かってコア幅が徐々に狭くなる領域であり、その長さは約１００μｍである。テーパ部２０１Ａｃは、中央部２０１Ａａｃよりも入力側２０２Ａに近い位置にある。テーパ部２０１Ａｃは、光導波方向における長さが１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

【0081】

半導体レーザモジュール１０００Ａでは、半導体光増幅器２００Ａの活性コア層２０１Ａが、半導体光増幅器２００Ａ内において均一なコア厚さを有するとともに、入力側２０２Ａでのコア幅Ｗ４が中央部２０１Ａａｃでのコア幅Ｗ３よりも広くなっていることにより、半導体レーザ素子１００Ｂと半導体光増幅器２００Ａとの結合効率が高くなっている。

【0082】

また、活性コア層２０１Ａは、半導体光増幅器２００Ａの入力側２０２Ａと出力側２０３Ａとにおいて、それぞれ光入力端面２０５Ａ、光出力端面２０４Ａに対して傾斜している。これにより、各端面において発生する反射光が活性コア層２０１Ａに結合し、動作が不安定になるということが抑制される。

【0083】

（半導体光増幅器のその他の構成例）
図１１は、半導体光増幅器のその他の構成例を示す模式図である。図１１（ａ）に示す半導体光増幅器２００Ｂは、活性コア層２０１Ｂにおいて、主導波部２０１Ｂａに対して入力側２０２Ｂに入力側等幅部２０１Ｂｂとテーパ部２０１Ｂｃとを備えるとともに、出力側２０３Ｂにも出力側等幅部２０１Ｂｆとテーパ部２０１Ｂｇとを備える。入力側等幅部２０１Ｂｂ及び出力側等幅部２０１Ｂｆの長さ及び幅は、半導体光増幅器２００の活性コア層２０１の入力側等幅部２０１ｂの長さ及び幅と同じであってもよい。テーパ部２０１Ｂｃの長さと幅は、活性コア層２０１のテーパ部２０１ｃの長さ及び幅と同じであってもよい。活性コア層２０１Ｂは、出力側２０３Ｂのコア幅が、光導波方向における中央部でのコア幅とは異なり、広くなっている。これにより、出力側等幅部２０１Ｂｆおよびテーパ部２０１Ｂｇにおいて、電流注入する際の抵抗が下がるので、電力効率が向上する。テーパ部２０１Ｂｇの長さは、テーパ部２０１Ｂｃの長さに比べて長くすることにより、抵抗を下げる効果を大きくすることができる。すなわち、テーパ部２０１Ｂｃの長さはコア幅の急激な変化による損失の増加を抑制することができる範囲でなるべく小さくなるように選ばれるが、テーパ部２０１Ｂｇの長さはそれよりも長く、例えば５００μｍ程度とすることによって効率が向上する。

【0084】

図１１（ｂ）に示す半導体光増幅器２００Ｃは、活性コア層２０１Ｃにおいて、主導波部２０１Ｃａに対して入力側２０２Ｃに入力側等幅部２０１Ｃｂとテーパ部２０１Ｃｃと曲がり導波部２０１Ｃｄとを備えるとともに、出力側２０３Ｃにも出力側等幅部２０１Ｃｆとテーパ部２０１Ｃｇと曲がり導波部２０１Ｃｈとを備える。図１１では明確には記載されていないが、曲がり導波部２０１Ｃｄ、２０１Ｃｈは、緩やかかつ連続的に曲がっている。入力側等幅部２０１Ｃｂ及び出力側等幅部２０１Ｃｆの長さ及び幅は、半導体光増幅器２００Ａの活性コア層２０１Ａの入力側等幅部２０１Ａｂの長さ及び幅と同じであってもよい。テーパ部２０１Ｃｃの長さと幅は、活性コア層２０１Ａのテーパ部２０１Ａｃの長さ及び幅と同じであってもよい。曲がり導波部２０１Ｃｄの形状は、活性コア層２０１Ａの曲がり導波部２０１Ａｄの形状と同じであってもよい。曲がり導波路部２０１Ｃｄは、テーパ部２０１Ｃｃと一体として、幅の変化と曲がりを同時に有するものとしてもよい。曲がり導波路部２０１Ｃｈは、テーパ部２０１Ｃｇと一体として、幅の変化と曲がりを同時に有するものとしてもよい。活性コア層２０１Ｃは、出力側２０３Ｃのコア幅が、光導波方向における中央部でのコア幅とは異なり、広くなっている。これにより、出力側等幅部２０１Ｃｆおよびテーパ部２０１Ｃｇにおいて、電流注入する際の抵抗が下がるので、電力効率が向上する。テーパ部２０１Ｃｇの長さは、テーパ部２０１Ｃｃの長さに比べて長くしてもよい。

【0085】

なお、上記実施形態では、半導体光増幅器の活性コア層が、入力側でのコア幅が中央部でのコア幅よりも広くなっている形状を有する。しかし、半導体レーザ素子の特性によっては、入力側でのコア幅が中央部でのコア幅よりも狭くなっている形状とすることにより、半導体レーザ素子と半導体光増幅器との結合効率を高めるようにしてもよい。また、入力側等幅部は長さが実質的にゼロでもよいし、テーパ部は必須の構成ではない。すなわち、活性コア層の入力側のコア幅が、長手方向における少なくとも中央部でのコア幅とは異なることにより、半導体レーザ素子と半導体光増幅器との結合効率を高めることができればよい。また、活性コア層の出力側のコア幅が、光導波方向における中央部でのコア幅とは異なり、狭くなっていてもよい。

【0086】

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、図１に示す半導体レーザモジュール１０００において、コリメータレンズ１００４とビームスプリッタ１００５との間に光アイソレータを配置してもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0087】

２０１、２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ 活性コア層
１１０ｂ、２００ｂ ｎ型半導体層
１１０ｊ スペーサ層
１１０ｇ、２００ｆ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層
１１０ｈ、２００ｇ ｎ型ＩｎＰ電流ブロッキング層
１１０ｄ、２００ｃ ｐ型半導体層
１１０ｅ、２００ｄ コンタクト層
２００ｅ ｐ側電極
１１０ｉ、２００ｈ ＳｉＮｘ保護膜
２００ｈａ 開口部
１１０ａ、２００ａ ｎ側電極
１００、１００Ａ、１００Ｂ 半導体レーザ素子
１００Ｃａ 光出力端面
１１０ 埋め込み型導波構造領域
１１０ｃ 導波路コア層
１１３ 入力導波路
１２０ａ、１２０ｂ スラブ導波構造領域
１３０ ハイメサ型導波構造領域
１４１ 入力側スラブ導波路
１４１ａ、１４１ｂ 入力端面
１４２ 出力側スラブ導波路
１４２ａ 出力端
１４３ アレイ導波路
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ 半導体光増幅器
２０１ａ、２０１Ａａ、２０１Ｂａ、２０１Ｃａ 主導波部
２０１Ａａａ 入力側主導波部
２０１Ａａｂ 出力側主導波部
２０１ａａ、２０１Ａａｃ 中央部
２０１ｂ、２０１Ａｂ、２０１Ｂｂ、２０１ＢＣｂ、２０１Ｃｂ 入力側等幅部
２０１ｃ、２０１Ａｃ、２０１Ｂｃ、２０１Ｂｇ、２０１Ｃｃ、２０１Ｃｇ テーパ部
２０１Ａｄ、２０１Ａｅ、２０１Ｃｄ、２０１Ｃｈ 曲がり導波部
２０１Ｂｆ、２０１Ｃｆ 出力側等幅部
２０２、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ 入力側
２０３、２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ 出力側
２０４Ａ 光出力端面
２０５Ａ 光入力端面
１０００、１０００Ａ 半導体レーザモジュール
１００１ 筐体
１００１ａ 取付部
１００２、１００３、１０１３ 基台
１００４ コリメータレンズ
１００５、１００７ ビームスプリッタ
１００６、１０１１ 集光レンズ
１００９ エタロンフィルタ
１００８、１０１０ ＰＤ
１０１２ 光ファイバ
１０１４ 光アイソレータ
１１１_１～１１１_１２ ＤＦＢレーザ素子
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ レーザ光
Ｎ１、Ｎ２ 法線
Ｘ１、Ｘ２ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】