発明の詳細な説明【技術分野】 【０００１】 本発明は、光半導体デバイスに関する。 続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】 【０００２】 直接変調半導体レーザは、インターネット技術の爆発的な進展に伴って超大容量の光信号を処理することが不可欠となったデータセンター等に用いられる低コストな高速光信号発生器として、不可欠な光源装置である。直接変調半導体レーザの応答帯域は、緩和振動周波数で制限を受けるため、高速化には緩和振動周波数の増大が必要である。緩和振動周波数ｆ r は、半導体レーザの利得定数Ａ g 、キャリア寿命時間τ s 、および光子寿命時間τ p を用いて以下の式で表される。 【０００３】 JPEG 2024053255000002.jpg 34 129 【０００４】 このため半導体レーザの応答速度向上に向けて、活性層材料の改良による利得定数の増加や、共振器長の短尺化による光子寿命時間の低減に主眼がおかれてきた。しかし、利得定数は物性定数のため飛躍的な改善は難しく、また共振器長短尺化は素子の発熱の問題で制限を受けるため、応答帯域は４０ＧＨｚ程度に留まっていた（非特許文献１）。 【０００５】 緩和振動周波数による帯域制限を打破する技術として、半導体レーザに外部共振器を具備することで、外部共振器からの遅延時間を与えられた帰還光とレーザ発振光との共鳴効果（光子共鳴効果、photon-photon resonance (PPR) effect）によって、応答特性に第２の共鳴状の感度改善領域を出現させることで、帯域拡大を実現する技術が注目を集めている（非特許文献２、非特許文献３）。この技術を用いることで、１０８ＧＨｚの３ｄＢ帯域を実現した報告がある（非特許文献４）。 【０００６】 これら全ての報告では、半導体材料として利得定数の大きい１．３μｍ組成の半導体材料が用いられ、利得定数が小さい１．５５μｍ組成の半導体材料では広帯域動作を実現した報告は少ない。 【０００７】 １．５５μｍ組成の半導体材料でも超高速な直接変調半導体レーザの実現を可能とする技術として、図４に示すように、レーザ領域３３１と変調領域３３２とを備える光半導体デバイスが提案されている（非特許文献５）。この光半導体デバイスは、例えばｎ型の化合物半導体からなる基板３０１の上にレーザ領域３３１および変調領域３３２が形成され、レーザ領域３３１は、レーザ用の活性層３０２を備え、共振器内に形成された回折格子３０３によって単一波長で発振する。 【０００８】 変調領域３３２は、光損失変調用の活性層３０４を備える。また、活性層３０２、活性層３０４の上には、ｐ型の化合物半導体からなる半導体層３０５が形成され、レーザ領域３３１、変調領域３３２の各々に、電極３０８，電極３０９が形成されている。また、変調領域３３２の端面には、反射膜３０６が形成され、変調領域３３２を外部共振器としている。 【０００９】 活性層３０２への注入電流変調と同時に、外部共振器としても作用する変調領域３３２の活性層３０４への注入電流を変調し、変調領域３３２における光損失を変調している。この技術によれば、超高速な直接変調可能な半導体レーザ光源が実現できる。 【先行技術文献】 【非特許文献】 【００１０】 K. Nakahara et al., "112-Gb/s PAM-4 Uncooled (25°C to 85°C) Directly Modulation of 1.3-μm InGaAlAs-MQW DFB BH Lasers with Record High Bandwidth", 45th European Conference on Optical Coμｍunication , DOI: 10.1049/cp.2019.1025, ISBN:978-1-83953-185-9, 2019. M. Radziunas et al., "Improving the Modulation Bandwidth in Semiconductor Lasers by Passive Feedback", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 13, no. 1, pp. 136-142, 2007. T. Uusitalo et al., "Analysis of the photon-photon resonance influence on the direct modulation bandwidth of dual-longitudinal-mode distributed feedback lasers", Optical and Quantum Electronics volume, vol. 49, Article number: 46, 2017. S. Yamaoka et al., "239.3-Gbit/s NET RATE PAM-4 TRANSMISSION USING DIRECTLY MODULATED MEMBRANE LASERS ON HIGH-THERMAL-CONDUCTIVITY SiC", 45th European Conference on Optical Coμｍunication, DOI: 10.1049/cp.2019.1022, ISBN:978-1-83953-185-9, 2019. M. Kanno et al., "Measurement of Intrinsic Modulation Bandwidth of Hybrid Modulation Laser", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 13, pp. 839-842, 2020. 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 （【００１１】以降は省略されています） この特許をJ-PlatPatで参照する
特許ウォッチ
