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公開番号2024079265
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2022192108
出願日2022-11-30
発明の名称波長可変レーザ素子およびその製造方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人
主分類H01S 5/14 20060101AFI20240604BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】小型化が可能な波長可変レーザ素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板に設けられた複数の第1光導波路と、前記基板の1つの面であって、前記複数の第1光導波路の上に接合される複数の半導体素子と、を具備し、前記半導体素子は、III-V族化合物半導体で形成され、光学利得を有し、前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長は互いに異なる波長可変レーザ素子。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられた複数の第１光導波路と、
前記基板の１つの面であって、前記複数の第１光導波路の上に接合される複数の半導体素子と、を具備し、
前記半導体素子は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成され、光学利得を有し、
前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長は互いに異なる波長可変レーザ素子。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記基板に設けられた第１選択部を具備し、
前記第１選択部は、前記複数の第１光導波路のうち光を透過させる第１光導波路を選択する請求項１に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項３】
前記第１選択部はヒータを含み、
２つの前記第１光導波路のうち１つに前記ヒータが設けられ、
前記第１選択部は前記２つの第１光導波のうち光を透過させる第１光導波路を選択する請求項２に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項４】
前記基板に設けられた第２光導波路を具備し、
前記第２光導波路は前記複数の第１光導波路と光学的に結合する請求項１または請求項２に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項５】
前記基板に設けられた第２選択部を具備し、
前記第２光導波路は２つに分岐し、
２つに分岐した前記第２光導波路のうち１つに前記第１光導波路が光学的に結合し、２つに分岐した前記第２光導波路のうちもう１つに別の前記第１光導波路が光学的に結合し、
前記第２選択部は、前記分岐した２つの第２光導波路のうち、光を透過させる第２光導波路を選択する請求項４に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項６】
第１反射部と、
第２反射部と、を具備し、
前記第１反射部は、前記複数の第１光導波路と光学的に結合し、
前記第２反射部は、前記複数の半導体素子を挟んで前記第１反射部とは反対に位置し、前記第２光導波路と光学的に結合する請求項４に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項７】
前記基板に設けられ、前記第２光導波路と光学的に結合する複数のリング共振器を具備する請求項４に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項８】
前記半導体素子は、第１半導体層と、活性層と、第２半導体層と、を有し、
前記第１半導体層と、前記活性層と、前記第２半導体層とは、前記基板の上にこの順番で積層され、
前記第１半導体層は第１導電型を有し、
前記第２半導体層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有する請求項１または請求項２に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項９】
前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長の違いは１０ｎｍ以上である請求項１または請求項２に記載の波長可変レーザ素子。
【請求項１０】
基板の１つの面に複数の第１光導波路を形成する工程と、
前記基板の前記１つの面であって、前記複数の第１光導波路の上に、複数の半導体素子を接合する工程と、を有し、
前記半導体素子は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成され、光学利得を有し、
前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長は互いに異なる波長可変レーザ素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は波長可変レーザ素子およびその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
波長可変レーザ素子が知られている（例えば非特許文献１など）。波長可変レーザ素子は、光学利得を有する半導体素子、リング共振器などを有する。リング共振器の共振波長を調整することで、光の発振波長を変化させる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
ＮａｏｋｉＫｏｂａｙａｓｈｉｅｔａｌ．“ＳｉｌｉｃｏｎＰｈｏｔｏｎｉｃＨｙｂｒｉｄＲｉｎｇ－ＦｉｌｔｅｒＥｘｔｅｒｎａｌＣａｖｉｔｙＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＴｕｎａｂｌｅＬａｓｅｒｓ” ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．６，Ｍａｒｃｈ１５２０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出射光の波長範囲を広げるためには、複数の半導体素子を集積させればよい。しかし、波長可変レーザ素子が大きくなる恐れがある。そこで、小型化が可能な波長可変レーザ素子およびその製造方法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】
【０００５】
本開示に係る波長可変レーザ素子は、基板と、前記基板に設けられた複数の第１光導波路と、前記基板の１つの面であって、前記複数の第１光導波路の上に接合される複数の半導体素子と、を具備し、前記半導体素子は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成され、光学利得を有し、前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長は互いに異なる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば小型化が可能な波長可変レーザ素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は実施形態に係る波長可変レーザ素子を例示する平面図である。
図２Ａは図１Ｂの線Ａ－Ａに沿った断面図である。
図２Ｂは図１Ｂの線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。
図３Ａは半導体素子の利得を例示する図である。
図３Ｂは光導波路の光の透過率を例示する図である。
図４は波長可変レーザ素子の製造方法を例示する平面図である。
図５は波長可変レーザ素子の製造方法を例示する平面図である。
図６は波長可変レーザ素子の製造方法を例示する平面図である。
図７は波長可変レーザ素子の製造方法を例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【０００９】
本開示の一形態は、（１）基板と、前記基板に設けられた複数の第１光導波路と、前記基板の１つの面であって、前記複数の第１光導波路の上に接合される複数の半導体素子と、を具備し、前記半導体素子は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成され、光学利得を有し、前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長は互いに異なる波長可変レーザ素子である。複数の半導体素子により波長の異なる光を出射することができる。複数の半導体素子が基板に接合されるため、小型化が可能である。
（２）上記（１）において、前記基板に設けられた第１選択部を具備し、前記第１選択部は、前記複数の第１光導波路のうち光を透過させる第１光導波路を選択してもよい。１つの半導体素子を駆動させ、対応する１つの第１光導波路を選択する。半導体素子の出射光を第１光導波路に伝搬させることができる。
（３）上記（２）において、前記第１選択部はヒータを含み、２つの前記第１光導波路のうち１つに前記ヒータが設けられ、前記第１選択部は前記２つの第１光導波のうち光を透過させる第１光導波路を選択してもよい。１つの半導体素子を駆動させ、対応する１つの第１光導波路を選択する。半導体素子の出射光を第１光導波路に伝搬させることができる。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記基板に設けられた第２光導波路を具備し、前記第２光導波路は前記複数の第１光導波路と光学的に結合してもよい。半導体素子の出射光は第２光導波路を伝搬する。
（５）上記（４）において、前記基板に設けられた第２選択部を具備し、前記第２光導波路は２つに分岐し、２つに分岐した前記第２光導波路のうち１つに前記第１光導波路が光学的に結合し、２つに分岐した前記第２光導波路のうちもう１つに別の前記第１光導波路が光学的に結合し、前記第２選択部は、前記分岐した２つの第２光導波路のうち、光を透過させる第２光導波路を選択してもよい。半導体素子の出射光は第２光導波路を伝搬する。
（６）上記（４）または（５）において、第１反射部と、第２反射部と、を具備し、前記第１反射部は、前記複数の第１光導波路と光学的に結合し、前記第２反射部は、前記複数の半導体素子を挟んで前記第１反射部とは反対に位置し、前記第２光導波路と光学的に結合してもよい。第１反射部と第２反射部とがレーザ共振器を形成する。光が第１反射部および第２反射部で反射され、レーザ発振する。第１反射部が第２光導波路に設けられているため、波長可変レーザ素子を小型化することができる。
（７）上記（４）から（６）のいずれかにおいて、前記基板に設けられ、前記複数の第１光導波路と光学的に結合する複数のリング共振器を具備してもよい。リング共振器が第２光導波路に設けられているため、波長可変レーザ素子を小型化することができる。
（８）上記（１）から（７）において、前記半導体素子は、第１半導体層と、活性層と、第２半導体層と、を有し、前記第１半導体層と、前記活性層と、前記第２半導体層とは、前記基板の上にこの順番で積層され、前記第１半導体層は第１導電型を有し、前記第２半導体層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有してもよい。順バイアス電圧を印加することで、半導体素子は光を生成する。逆バイアス電圧を印加することで、半導体素子は光を吸収しやすくなる。
（９）上記（１）から（８）において、前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長の違いは１０ｎｍ以上でもよい。利得が高い範囲にわたって光の波長を変化させることができる。利得が高い範囲において半導体素子を駆動させることで、効率的に光を出射することができる。
（１０）基板の１つの面に複数の第１光導波路を形成する工程と、前記基板の前記１つの面であって、前記複数の第１光導波路の上に、複数の半導体素子を接合する工程と、を有し、前記半導体素子は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成され、光学利得を有し、前記複数の半導体素子の利得がピークになる波長は互いに異なる波長可変レーザ素子の製造方法である。複数の半導体素子により波長の異なる光を出射することができる。複数の半導体素子が基板に接合されるため、小型化が可能である。
【００１０】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る波長可変レーザ素子およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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