JP4885767B2

JP4885767B2 - 半導体導波路素子及び半導体レーザ及びその作製方法

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Publication number: JP4885767B2
Application number: JP2007051175A
Authority: JP
Inventors: 伸浩布谷; 啓之石井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: JP2008218549A

Description

本発明は、光ファイバ通信用光源および光計測用光源として用いられる波長可変半導体レーザに関し、特に光通信における光波長（周波数）多重システム用光源、および広帯域波長帯をカバーする光計測用光源に関するものである。

通信情報量の増大に対して、光波長（周波数）多重通信システムの研究が行われているが、送信用光源および同期検波用可同調光源として広範囲な波長調整機能が要求されており、又、光計測の分野からも広域波長帯をカバーする波長可変光源の実現が望まれている。

これまでに、種々の可変波長光源が研究されてきたが、それらを大別すると、１つの発振モードで連続的に波長が変わるものと、モード跳びを伴って不連続に波長が変わるものとに分けることができる。実際のシステムへの応用を考えた場合、制御性の面から、連続的に波長が変わるものの方が好ましい。また、波長可変光源の波長を制御する手段としては、温度調整による光導波路層の屈折率変化を用いて発振波長を制御するものと、電流注入による光導波路層の屈折率変化を用いて発振波長を制御するものの二つが主に用いられている。波長変化速度の面では、電流注入による屈折率変化を用いる方がより速い波長切り替えが可能であり、好適である。

上述した電流注入による光導波路層の屈折率変化を用いて連続的に発振波長を変化させることができる波長可変光源としては、二重導波路レーザ（ＴＴＧレーザ）や分布反射型レーザ（ＤＢＲレーザ）などの半導体レーザが研究されており、連続波長可変幅としてＴＴＧレーザでは７ｎｍ、ＤＢＲレーザでは４．４ｎｍという値が報告されている。近年では、ＤＢＲレーザのモード跳びを抑えるために、活性層領域を短くした、いわゆる短共振器ＤＲＢレーザも研究されている。

モード跳びをともなった不連続な波長可変幅としては、ＤＢＲレーザで１０ｎｍという値が得られている。また、不連続ではあるが広い波長可変幅が得られる半導体レーザとして、Ｙ分岐レーザ、超周期構造回折格子レーザなどが試作され、５０〜１００ｎｍの波長可変幅が得られている。

しかし、上述したような従来のＴＴＧレーザ、ＤＢＲレーザにおいては次のような問題があった。

ＴＴＧレーザでは、光の増幅作用を行う活性導波路層に電流注入してレーザ発振動作を生じさせ、該活性導波路層のすぐ近くに形成される波長制御用非活性導波路層に独立に電流注入することにより、発振波長を変化させる。ここで、回折格子の周期をΛ、導波路の等価屈折率をｎとすれば、ブラッグ波長λｂは、以下に示す（１）式で表される。
λｂ＝２ｎΛ・・・（１）

レーザはこのブラッグ波長近傍の１つの共振縦モードで発振動作する。非活性導波路層に電流注入を行うと、導波路の等価屈折率が変化し、（１）式より、ブラッグ波長もそれに比例して変化する。ここで、ブラッグ波長の変化の割合Δλｂ／λｂは、以下に示す（２）式に示すように、等価屈折率の変化の割合Δｎ／ｎと等しくなる。
Δλｂ／λｂ＝Δｎ／ｎ・・・（２）

また、電流注入による等価屈折率の変化に伴い、共振縦モード波長も変化する。ＴＴＧレーザの場合、共振器全体の等価屈折率が一様に変化するので、共振縦モード波長の変化の割合Δλｒ／λｒは、（３）式に示すように等価屈折率の変化の割合Δｎ／ｎに等しくなる。
Δλｒ／λｒ＝Δｎ／ｎ・・・（３）

（２）式、（３）式より、ＴＴＧレーザでは、ブラッグ波長の変化と共振縦モードの変化が等しくなるので、最初に発振したモードが保たれたまま連続的に発振波長が変化するという大きな特徴を有する。

しかしながら、単一横モード発振動作をさせるためには二重導波路の幅は１〜２μｍにする必要があり、さらに活性層と波長制御層との間に形成されるｎ型スペーサ層の厚さを１μｍ以下まで薄くする必要があるため、通常の半導体レーザで用いられている埋め込み構造にすることができず、それぞれの導波路層に効率良く電流を注入するための構造にすることが、製作上非常に困難であるという問題があった。

それに対してＤＢＲレーザでは、光の増幅作用を行う活性導波路層と非活性導波路層とが直列に結合されている構造なので、通常の半導体レーザと同様に電流狭窄を行うための埋め込みストライプ構造を用いることができ、更に各々の導波路層に独立に電流注入を行うことは、各々の導波路層の上方に形成される電極を分離することにより容易に実現される。

非活性導波路層への電流注入により、等価屈折率を変えてブラッグ波長を変化させる機構はＴＴＧレーザと同様であるが、等価屈折率の変化する領域が共振器の一部に限られているために、ブラッグ波長の変化量と共振縦モード波長の変化量とは一致しない。共振縦モード波長の変化の割合Δλｒ／λｒは、（４）式に示すように、全共振器長さＬに対する分布反射器の実効長Ｌｅの割合分だけ等価屈折率の変化の割合Δｎ／ｎよりも少なくなる。
Δλｒ／λｒ＝（Ｌｅ／Ｌ）・（Δｎ／ｎ）・・・（４）

したがって、（２）式、（４）式より、ＤＢＲレーザでは波長制御電流を注入するにつれてブラッグ波長と共振縦モード波長とが相対的に離れていくため、モード跳びを生じてしまうという欠点を持っていた。モード跳びを生じさせないためには、回折格子が形成されていない位相調整領域を設けて、そこへの電流注入により共振縦モードの変化量とブラッグ波長の変化量とを一致させる必要がある。

しかし、この方法では２つの電極への波長制御電流を制御するための外部回路が必要になり、装置構造、および制御が複雑になるという問題があった。また、モード跳びを生じさせないもう一つの方法として、共振器長を短くして縦モード間隔を広げる短共振器ＤＢＲレーザが考えられるが、活性層を短くする必要があるため、大きな出力を得るのが困難であるという問題点があった。

ＴＴＧレーザ及びＤＢＲレーザにおける連続波長可変幅は、波長制御層の屈折率変化量に制限され、その値は４〜７ｎｍ程度に留まっている。波長可変幅をさらに広くするには、モード跳びを許容し、波長フィルタの波長変化量が屈折率変化量よりも大きくなるような手段を用いる必要がある。Ｙ分岐レーザや、超周期構造回折格子レーザは、いずれも屈折率変化量よりもフィルタ波長変化量が大きくなる手段を用いている。これらのレーザでは、フィルタ波長を大きく変化させ、なおかつ十分な波長選択性を得るために、２つの電極に流す電流を制御する必要があり、さらに共振縦モード波長を制御するための電極も必要となる。その結果、発振波長を調整するのに３つの電極への注入電流を制御しなければならず、制御が非常に複雑になってしまうという問題があった。

これらの問題に対し、特許文献１、非特許文献１等には、分布活性ＤＦＢレーザ（ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ）が開示されている。分布活性ＤＦＢレーザは、一つの電極への注入電流制御により連続的に４〜７ｎｍ程度発振波長を変化させることができ、なおかつ活性導波路層及び非活性導波路層への電流注入も効率よく行える半導体レーザを得ることと、モード跳びを伴うけれども、二つの電極への注入電流制御により、５０〜１００ｎｍ程度の範囲にわたって発振波長を変化させることができるものである。このような構造によれば、活性層体積を十分確保できるため、高出力化を図ることが可能である。

図１１に非特許文献１において開示された分布活性ＤＦＢレーザの構造を示す。図１１（ａ）は分布活性ＤＦＢレーザの上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるｘ−ｘ´断面図である。

図１１に示すように、分布活性ＤＦＢレーザは、下部クラッド５０１上に、活性導波路層５０２と非活性導波路層（波長制御領域）５０３とをそれぞれ一定の長さＬａ、Ｌｔで、交互に周期的に直列結合した構造となっている。活性導波路層５０２および非活性導波路層５０３の上には上部クラッド５０４が形成され、活性導波路層５０２および非活性導波路層５０３と上部クラッド５０４との間には凹凸、すなわち回折格子５０５が形成されている。更に、上部クラッド５０４上には、活性導波路層５０２、非活性導波路層５０３に対応して活性層電極５０７、波長制御電極５０８がそれぞれ設けられている。また、下部クラッド５０１の下方には共通の電極５１０が設けられている。

図１１に示す分布活性ＤＦＢレーザにおいては、活性導波路層５０２への電流Ｉａの注入により発光とともに利得が生じ、活性導波路層５０２と上部クラッド５０４との間に形成された回折格子５０５の周期に応じた波長のみが選択的に反射されてレーザ発振が起こる。

一方、非活性導波路層５０３への電流Ｉｔの注入により、該非活性導波路層５０３の屈折率はキャリア密度に応じて生じるプラズマ効果により変化するため、これに伴って、非活性導波路層５０３と上部クラッド５０４との間に形成された回折格子５０５の光学的な周期は変化する。そして、非活性導波路層５０３の等価屈折率が変化し、一周期の長さに対する波長制御領域の長さの割合分だけ共振縦モード波長が短波長側にシフトする。繰り返し構造の一周期の長さをＬ、波長制御領域長をＬｔとすれば、共振縦モード波長の変化の割合は、以下に示す（５）式で表される。
Δλｒ／λｒ＝（Ｌｔ／Ｌ）・（Δｎ／ｎ）・・・（５）

一方、複数の反射ピークの各波長も、電流Ｉｔの注入による等価屈折率の変化の結果、短波長側にシフトする。反射ピーク波長は繰り返し構造一周期内の平均等価屈折率変化に比例するので、反射ピーク波長の変化の割合Δλｓ／λｓは、以下に示す（６）式で表される。
Δλｓ／λｓ＝（Ｌｔ／Ｌ）・（Δｎ／ｎ）・・・（６）

（５）式、（６）式より、反射ピーク波長と共振縦モード波長とは同じ量だけシフトする。従って、このレーザでは、最初に発振したモードを保ったまま連続的に波長が変化する。

特許文献１に開示されている分布活性ＤＦＢレーザの構造を図１２に示す。

この分布活性ＤＦＢレーザも図１１に示す分布活性ＤＦＢレーザと同様に、下部クラッド６０１上に、活性導波路層６０２と非活性導波路層６０３とをそれぞれ一定の長さＬａ、Ｌｔで、交互に周期的に直列結合した構造を有し、活性導波路層６０２および非活性導波路層６０３の上に上部クラッド６０４が形成され、活性導波路層６０２と上部クラッド６０４との間には凹凸、すなわち回折格子６０５が形成されている。更に、上部クラッド６０４上には、それぞれ活性導波路層６０２、非活性導波路層６０３に対応して活性層電極６０７、波長制御電極６０８が設けられている。また、下部クラッド６０１の下部には共通の電極６１０が形成されている。この分布活性ＤＦＢレーザでは、回折格子６０５を一部のみに形成しているが、図１１の分布活性ＤＦＢレーザと同じように連続的に波長変化する。

また、特許文献１には、図１３に示すように、図１２に示す分布活性ＤＦＢレーザと同様の構造を有し、活性導波路層６０２と非活性導波路層６０３の繰り返し周期がそれぞれＬ１、Ｌ２である、異なる二つのレーザを直列結合した構造も開示されている。なお、図１２に示した部材と実質的に同一の部材については同一符号を付し、説明を省略する。

特許第３２３７７３３号公報石井他著、「分布活性ＤＦＢレーザ(A Tunable Distributed Amplification DFB Laser Diode(TDA-DFB-LD)）」、IEEE Photonics Letters、vol.10、no.1、1998年１月、p.30―32

しかしながら、上述の分布活性ＤＦＢレーザの構造では、活性領域と非活性領域を短い領域長で交互に繰り返しているため、活性領域の電極から非活性領域へ流れる漏れ電流、または、その逆の非活性領域の電極から活性領域へ流れる漏れ電流が無視できない。相互に流れる漏れ電流があることにより、波長制御が正確に行えないことや、波長制御範囲が狭くなるという問題点が生じる。

一般的に電極分離抵抗を増大する方法として、図１４のように活性領域と非活性領域の電極間隔Ｗｅを広げる方法があるが、上述の分布活性ＤＦＢレーザでは各領域長が短いため、各領域を有効に使うためには、できるだけ電極間隔を近接させたほうが望ましい。一方で、図１５のように分離溝８１４を設ける方法がある。分離溝８１４の深さｄは深い方が電極分離抵抗を大きくすることができるが、深くしすぎると導波路を伝播する光が半導体と分離溝８１４の屈折率差により反射波が増大することになる。このため想定外の共振モードが生じるなど、漏れ電流とは別の問題が生じることとなる。

本発明はこのような問題を解決するものであって、電極間隔を維持しつつ、分離溝による反射波の影響を抑え、電極分離抵抗を増大することができる半導体導波路素子および半導体レーザを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る半導体導波路素子は、第１の半導体クラッド層と、前記第１の半導体クラッド層より光学的屈折率が大きい光導波路層と、前記光導波路層より屈折率が小さい第２の半導体クラッド層とをそれぞれ１層以上含む光導波路が、二つ以上光導波路方向に直列に結合されてなる半導体導波路素子において、前記光導波路にそれぞれ独立して電流を供給する電極と、隣接する前記電極間に位置する前記第２の半導体クラッド層に設けられる電極分離溝とを備え、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して傾斜角θだけ傾斜し、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θは互いに異なるか、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θが等しいときは前記電極分離溝と該電極分離溝に隣接する電極分離溝との間隔ｘが「ｘ＞２ｄ／ｓｉｎ（２θ）」を満たすことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係る半導体導波路素子は、第１の発明において、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して５度以上傾斜していることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明に係る半導体導波路素子は、第１の発明において、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して１０度以上５４度以下の角度で傾斜していることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第３のいずれかの発明において、全ての前記電極分離溝の導波路方向に交差する面が、導波路方向に対して等しい傾斜角を有することを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記電極分離溝が導波路方向に交差する面に対し一つおきに等しい傾斜角を有し、導波路方向に沿って隣接する前記電極分離溝が導波路方向に直交する面に対して相互に対称であることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第６の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第５のいずれかの発明において、前記電極分離溝が、前記光導波路層上の前記第２の半導体クラッド層の厚さが１５００ｎｍ以下となる深さで設けられることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第７の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第６のいずれかの発明において、前記第２の半導体クラッドの上面に設けた絶縁膜に形成された孔の導波路方向に交差する端部、又は、前記電極の導波路方向に対して交差する端部、またはその両方が、各々が対応する前記電極分離溝に対して平行に形成されたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第８の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第７のいずれかの発明において、素子両端に位置する前記電極の引き出し部を、素子中央側へ向かって延伸させることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第９の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第８のいずれかの発明において、前記導波路層の結合面が、前記分離溝と等しい傾斜を有することを特徴とする。

上記の課題を解決するための第１０の発明に係る半導体導波路素子は、第１乃至第９のいずれかの発明において、ルテニウムをドーピングした半絶縁性の電流ブロック層を備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第１１の発明に係る半導体レーザは、第１乃至第１０のいずれかの発明に係る半導体導波路素子からなることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第１２の発明に係る半導体導波路素子の作製方法は、第１の半導体クラッド層と、前記第１の半導体クラッド層より光学的屈折率が大きい光導波路層と、前記光導波路層より屈折率が小さい第２の半導体クラッド層とをそれぞれ１層以上含む光導波路が、二つ以上光導波路方向に直列に結合されてなる半導体導波路素子を作製する方法において、前記光導波路にそれぞれ独立して電流を供給する、相互に隣接する前記電極間に位置する前記第２の半導体クラッド層に、導波路方向に交差する方向に延びると共に、導波路方向に直交する方向に対して傾斜を有する電極分離溝を形成する工程を備え、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して傾斜角θだけ傾斜するようにし、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θは互いに異なるか、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θが等しいときは前記電極分離溝と該電極分離溝に隣接する電極分離溝との間隔ｘが「ｘ＞２ｄ／ｓｉｎ（２θ）」を満たすことを特徴とする。

本発明に係る半導体レーザによれば、電極間隔を保ちつつ、分離溝による反射波の影響を抑え、電極分離抵抗を増大することができるため、活性領域と非活性領域が交互に繰り返される構造を有する分布活性ＤＦＢレーザなどの構造においても相互の領域間で流れ出る漏れ電流を低減し、波長制御範囲を拡大するとともに、波長制御を正確に行うことができる。

本発明の実施の形態を、以下に示す実施例において詳細に説明する。

図１乃至図５に基づいて本発明の第１の実施例を詳細に説明する。

図１（ａ）は本実施例に係る半導体レーザの上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図１（ｃ）は本実施例に係る半導体レーザの電極を除いた状態の上面図、図１（ｄ）は本実施例に係る半導体レーザの電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図１（ｅ）は図１（ａ）のｙ−ｙ´断面図、図２は本実施例に係る半導体レーザの他の例を示す上面図、図３は状部クラッド層厚と等価屈折率との関係を示すグラフ、図４は屈折率が互いに異なる物質の境界面における光の屈折を示す説明図、図５はバンドギャップ波長と屈折率差との関係を示すグラフ、図６は屈折率境界への入射角に対する反射波の結合率を示すグラフである。

図１に示すように、本実施例に係る半導体レーザは、ｎ型ＩｎＰよりなる下部クラッド（半導体基板）１上に、下部クラッド１より光学的屈折率が大きい光導波路層１５と、この光導波路層１５より屈折率が小さい上部クラッド４とをそれぞれ１層以上含むものである。

光導波路層１５は、活性導波路層２と非活性導波路層３とを光の伝播方向に沿って交互に周期的に直列結合して構成されている。活性導波路層２は、発振波長帯の光に対して光学的利得を有し、ＧａＩｎＡｓＰからなる長さＬａの活性領域である。また、非活性導波路層３は、光学的利得を持たず、活性導波路層２とは組成が異なるＧａＩｎＡｓＰからなる長さＬｔの非活性領域であって、波長制御領域である。本実施例では、領域長Ｌａ，Ｌｔをそれぞれ２９．５μｍ、活性導波路層２と非活性導波路層３の繰返し周期Ｌ（＝Ｌａ＋Ｌｔ）を５９μｍとした。

活性導波路層２および非活性導波路層３の上にはｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド４が形成され、光導波路層１５と上部クラッド４との間には、光の伝播方向（以下、導波路方向という）に対し、全長に亘って同一周期で凹凸を形成して光導波路層１５の等価屈折率を周期変調させた回折格子５が形成されている。本実施例では、発振波長１．５５μｍを得るために回折格子周期は２４３ｎｍとした。

上部クラッド４上には、活性導波路層２と非活性導波路層３とのオーミックコンタクトのために高ドープのｐ型ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓまたはその両方の多層構造からなるコンタクト層６を設け、更に、その上に活性導波路層２、非活性導波路層３にそれぞれ対応するように活性層電極７、波長制御電極８が設けられている。

活性領域と非活性領域との間にあっては、コンタクト層６、及び上部クラッド４の一部に深さｄ＝２μｍ、幅Ｗｅ＝５μｍの電極分離溝（以下、単に「分離溝」という）１１が形成されている（図１では７箇所）。分離溝１４の深さｄは、該分離溝１４を形成した後に、光導波路層１５上に上部クラッド４が０．５μｍ残る深さである。

分離溝１４の位置は、活性領域と非活性領域との境界を中心として設けることにより、効率よく相互領域間の漏れ電流を防ぐことができるが、必ずしも活性領域と非活性領域との境界を中心に設ける必要はなく、どちらかの領域に片寄った位置に配設したとしても分離溝１４の効果は得られる。本実施例の分布活性ＤＦＢレーザの場合、活性領域には所望の発振出力を得るための十分な利得を発生させるために、比較的大きな電流を注入し、波長制御領域（非活性領域）においては、比較的小さな電流によって波長を制御する。

従って、活性領域に比較して非活性領域のバイアス電圧が低くなり、多くの場合、漏れ電流は活性領域から非活性領域へ流れることになる。この場合、分離溝１４の中心を活性領域と非活性領域の接続部に配置するのではなく、活性領域側にずらすことにより、漏れ電流の抑止効果を高めることが可能である。

なお、全ての活性層電極７同士、波長制御電極８同士は各々一体化され、互いに素子上で短絡された構成となっている。また、基板下部、つまり、下部クラッド１の下部には、共通の電極１０が形成されている。

活性導波路層２にバンドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰを用いた場合、非活性導波路層３にそれより短波のバンドギャップ波長、例えば、１．４μｍのバンドギャップ波長のＧａＩｎＡｓＰを用いると、レーザ発振の利得に寄与しなくなるために、キャリア密度が一定にならない。これにより、電流注入により大きく屈折率を変化させることができる。

活性導波路層２および非活性導波路層３はバルク材料でなくともよく、例えば、量子井戸構造、もしくは、量子井戸をバリア層を挟んで重ねた多層量子井戸構造や、量子細線や量子ドットなど、更に低次元の量子井戸構造を備えたものであってもよい。また、活性層への光閉じ込めやキャリア閉じ込めを高めるために、活性層とクラッド層の間に中間の屈折率を持つ層を導入する分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ）などを導入してもよい。

本素子に用いる半導体は、ＩｎＰとＧａＩｎＡｓＰの組み合わせに限定することなく、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓなどの別の半導体であってもよく、活性導波路層２と非活性導波路層３のバンドギャップ波長の組み合わせも上記に限定するものではない。

図１（ａ）に示すように、活性層電極７同士、波長制御電極８同士は各々一体化され、櫛形状を構成している。また、図１（ｂ）に示すように、活性層電極７、波長制御電極８の下には絶縁膜９が形成されている。絶縁膜９には導波路の直上であって、活性領域、非活性領域にそれぞれ対応する部分に、図１（ｃ）に示すような電極窓としての孔９ａが開けられ、コンタクト層６が露出するようになっている。換言すると、孔９ａの下に、導波路方向に沿って形成された光導波路層１５が位置している。また、絶縁膜９の下方にあっては、各領域の導波路上のみにコンタクト層６を残すよう、図１（ｄ），（ｅ）に示すように、導波路方向に沿ってコンタクト層６の両側がエッチングされている。エッチングの深さは、分離溝１４と同様ｄとする。

そして、図１（ｄ）に示すように、本実施例においては、コンタクト層６が平行四辺形に形成されている。これにより、各領域間には導波路方向に直交する方向に対して傾斜角θを有する分離溝１４が形成されている。電極分離抵抗を大きくするために、コンタクト層の下部のＩｎＰの一部もエッチングしている。

更に、図１（ｅ）に示すように、幅Ｗｓの光導波路層１５の両側には電流ブロック層１３としてそれぞれＩｎＰからなるｐ型半導体１１およびｎ型半導体１２が交互に形成され、埋め込みヘテロ構造（ＢＨ）となっている。これにより、活性導波路層２または非活性導波路層３に効率よく電流が注入される。本実施例では導波路の幅Ｗｓを１．５μｍとした。

本実施例では分離溝１４の長さはコンタクト層の幅Ｗａに相当する。そして、該分離溝１４の長さＷａは、少なくとも導波路幅Ｗｓ＝１．５μｍより長く設定する必要がある。分離溝１４の長さＷａが導波路幅Ｗｓより長いことによって生じる大きな問題は無いが、本実施例では、導波路層２に電流Ｉａ又はＩｔを注入するためのコンタクト抵抗や電極の引き回し時に問題にならないサイズを考えて、分離溝幅Ｗａを５μｍとした。

図１（ｃ）に示すように、コンタクト層６及び上部クラッド４を絶縁膜９で覆った後に、電流Ｉａ又はＩｔ注入部に対応する絶縁膜９の部分にのみ孔９ａを形成する（図１では８箇所）。この孔９ａの形状は通常長方形に形成される。長方形であっても本発明の効果は得られるが、コンタクト層６の形状と同じ平行四辺形とすることにより作製工程が容易になる。つまり、基板表面上には図１（ｅ）に示すようにコンタクト層６部分が凸状となった段差が生じており、ここにフォトレジストにより絶縁膜９に穴あけを行うパターンを形成することとなる。段差部分のレジスト厚は必ずしも均一ではなく、段差からの距離に応じて滑らかに厚さが変化している場合が多い。コンタクト層６形状と穴あけ形状を一致させることで、穴あけパターンは段差からの距離が一定となるため、パターンを均一に作製できる。

図１（ａ）に示すように、活性層電極７、波長制御電極９の電極パターンもコンタクト層６や絶縁膜９の形状を反映して、導波路方向に交差する面が、導波路方向に直交する方向に対して傾斜するように配線されている。活性層電極７、波長制御電極８は、孔９ａ同様に、導波路方向に直交する方向に電極を引き出してもいいが、電極パターンもフォトレジストを用いてリフトオフするかウエットエッチングにより形成するため、できるだけ段差の影響が少なくなるように配線することが望ましい。そのため、図１（ａ）に示す形状に代えて図２に示す活性層電極１７、波長制御電極１８のような形状としても構わない。

なお、本実施例のようにコンタクト層６の形状を上面視平行四辺形とする場合には、活性層電極７、波長制御電極８をどちら側に引き出すかにより、素子面積に影響が生じる。例えば、本実施例において、波長制御電極８を図１（ａ）中のｙ側で一体化し、活性層電極７を図１（ａ）中のｙ´側で一体化する構成とした場合、導波路方向、即ち、光の伝播方向前後に基板面積を大きくする必要があるため、余分な導波路を結合する必要が生じる。従って、電極の引き出し方向を図１（ｂ）に示すように、導波路方向に対して端部に位置する電極を素子の中心側へ傾斜させつつ引き出すことで、基板面積を小さくすることができる。

次に本実施例に係る分布活性ＤＦＢレーザの作製方法の一例を説明する。

最初に有機金属気相エピタキシャル成長法によりｎ型ＩｎＰからなる下部クラッド１上に、活性導波路層２を作製する。次に、ＳｉＯ₂またはＳｉＮをマスクとして活性導波路層２の一部をエッチングする。エッチングマスクをそのまま用い、選択成長法により非活性導波路層３を作製する。その後、塗布したレジストに電子ビーム露光法を用いて回折格子パターンを作製し、これをマスクとして半導体をエッチングし回折格子５を形成する。

ｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド４の一部を有機金属気相エピタキシャル成長により再成長した後、横モードを抑制するために、ＳｉＯ₂またはＳｉＮをマスクとして幅１．５μｍのストライプ状に導波路を加工する。エッチングマスクをそのまま用い、選択成長法によりストライプ状導波路の両側にｐ型半導体１１／ｎ型半導体１２よりなるＩｎＰ電流ブロック層１３を成長する。

その後、選択成長マスクを除去し、残りのＩｎＰ上部クラッド４とＧａＩｎＡｓコンタクト層６を成長する。次に、コンタクト層６と上部クラッド４の一部を上面視平行四辺形に、且つ、導波路方向に沿って間欠的に配置されるようにエッチングして分離溝１４を形成する。次に、ＳｉＯ₂絶縁膜９を製膜し、活性導波路層２上と非活性導波路層３上の絶縁膜９の電流Ｉａ又はＩｔ注入部に対応する部分に穴を開ける。そして、活性層電極７同士、非活性層電極８同士を素子上で短絡するように電極パターンをリフトオフにより形成する。

半導体の成長法としては、有機金属気相エピタキシャル成長法に限らず、分子線エピタキシャル成長法やその他の手段を用いてもよい。回折格子の形成方法も電子線露光法に限らず、二束干渉露光法やそのほかの手段を用いてもよい。

また、コンタクト層６と上部クラッド層４の一部をエッチングする方法としては、活性導波路層２と非活性導波路層３の長さが短く、繰返し周期も短いため、プラズマやイオンビームなどによるドライエッチングなどのサイドエッチング量の少ないエッチング方法が望ましいが、ウエットエッチングなどによる方法でも問題はない。

本実施例においては、活性導波路層２と非活性導波路層３が交互に周期的に配置された構造を例として説明したが、領域間の相互に流れる漏れ電流を抑制すると共に、導波する光の反射を抑制するものであるので、活性導波路層２と非活性導波路層３の組み合わせに限らず、活性導波路層を複数の領域に分割したり、非活性導波路層を複数の領域に分割したりして電極を各々設けた場合などであっても本発明を適用できる。

上述したように、領域が複数ある場合に漏れ電流の影響は顕著に現れるが、領域が二つしかない場合であっても、本発明によって相互に流れる漏れ電流を抑制し、且つ、導波する光を抑制するために有用である。

本実施例では、分布活性ＤＦＢレーザへの適用例を示したため、活性導波路上の電極と、非活性導波路上の電極とが、それぞれ素子上で短絡された構造について説明したが、本発明は、それぞれの電極が独立していても適用できる。また、分布活性レーザでなくとも、例えば、レーザと変調器を集積したデバイスにおけるレーザ部の電極と変調器の電極部などにも適用可能である。即ち、直列接続された異なる導波路素子間の分離に適用可能である。

続いて、本発明の作用を説明する。

図３は、１．５５μｍで発光する８層の活性層とＳＨＣ層よりなる半導体基板の場合の上部クラッド厚と等価屈折率の関係を示した図である。本実施例のように、各領域間に分離溝を形成することにより、分離溝部の上部クラッド厚が薄くなり、等価屈折率が低下する。導波路中を伝播する光のフィールド分布にもよるが、図３から、本実施例では、分離溝部の上部クラッド厚がおよそ１０００ｎｍ程度より薄くなると急激に等価屈折率が低下することがわかる。

例えば、分離溝部の上部クラッド厚を２０００ｎｍとすると等価屈折率は３．１９７８であるが、分離溝部の上部クラッド厚を１５００ｎｍとすると等価屈折率は３．１９７７となり、また、分離溝部の上部クラッド厚を１０００ｎｍとすると等価屈折率は３．１９７４となり、分離溝部の上部クラッド厚を２０００ｎｍとした場合に比較して等価屈折率が０．０００４低下する。更に、分離溝部の上部クラッド厚を５００ｎｍとすると、等価屈折率は更に低下して３．１９４１となり、分離溝部の上部クラッド厚を２０００ｎｍとした場合に比較して等価屈折率は０．００３７低下する。

屈折率が互いに異なる物質の境界面においては、一方の物質から他方の物質へ光が入射する際に光の反射が生じる。例えば、図５に示すように、屈折率Ｎ₁の物質２０と屈折率Ｎ₂の物質２１との結合界面１９に、物質Ｘ側から光が入射したとすると、結合界面における光の反射率Ｒは、以下の（７）式で表される。
Ｒ＝（（Ｎ₁−Ｎ₂）／（Ｎ₁＋Ｎ₂））² ・・・（７）

（７）式から、反射率Ｒは屈折率差の関数であるから、分離溝部のクラッド厚が、屈折率が下がり始める１５００ｎｍ以下、特に、急激に等価屈折率が低下する１０００ｎｍ以下とした場合に、反射率Ｒも急激に増大することとなる。従って、導波路に垂直な分離溝形状とする場合、反射率が問題になる場合にはクラッド厚が１５００ｎｍ以上残るような深さまで、反射率が多少許容できるとしてもクラッド層が１０００ｎｍ以上残るような深さまでの分離溝でないと、デバイス特性にモード不安定などの影響がでる。ここで、導波路への光の閉じ込めを考慮すれば、クラッド層は最低で５０ｎｍの層厚を要し、１００ｎｍ以上であることが望ましい。

本実施例に係る分布活性ＤＦＢレーザにおいては、導波路部と分離溝部との屈折率差が小さいため、（７）式から反射率Ｒの絶対値は非常に小さくなる。しかしその一方で、図１に示したように、一つの素子（本実施例では分布活性ＤＦＢレーザ）に、分離溝１４が複数存在する。このため、一つの素子全体では光の反射の影響が無視できない程度に大きくなる虞がある。従って、分離溝１４を複数有する素子にあっては、反射率Ｒをできるだけ低く抑えるか、反射が起きたとしても反射波が導波路に結合しないようにすることが重要である。

屈折率が互いに異なる物質の境界面に対して光が斜めに入射した場合、入射角をθ₁、屈折角をθ₂とすると、スネルの法則に従い、以下の（８）式で表されるように、その境界面で屈折が生じる。
ｓｉｎθ₁／ｓｉｎθ₂＝Ｎ₂／Ｎ₁ ・・・（８）

ここで、入射角θ₁がブリュースター角θ_Bに一致する場合、入射面に平行な成分の反射をなくすことができる。ブリュースター角θ_Bは、以下の（９）式で表すことができる。
θ_B＝ｔａｎ^-1（Ｎ₂／Ｎ₁）・・・（９）

図５に、図４に示した境界面１９に入射する光の入射角θ₁と反射率Ｒとの関係を示す。なお、本実施例において入射角θ₁は、境界面１９の法線に対する光の伝播方向の傾斜角とする。図５に示すグラフは、入射側の物質２０の屈折率をＮ₁＝３．２０、物質２０と屈折率Ｎ₂の物質２１の屈折率差ΔｎをそれぞれΔｎ＝Ｎ₁−Ｎ₂＝０．００５、０．０１、０．０１５、０．０２とした場合の例を示している。

本実施例においては、導波路部と分離溝部との屈折率差が小さいため、（９）式から、ブリュースター角θ_Bはほぼ４５度となる。即ち、分離溝１４の導波路方向に交差する面の傾斜角θがほぼ４５度の場合に反射率Ｒが０となり、また、傾斜角θ＝４５度近傍で反射率Ｒが非常に小さくなる。

屈折率差Δｎ＝０．０１の場合を例にとってみると、図５から、入射角θ₁が１０度以上５４度以下で反射率Ｒを低減できる。特に反射率Ｒを、光が境界面に対して垂直に入射したとき、即ち、入射角θ₁＝０の場合の半分以下に抑えるためには、入射角θ₁を２８度から５２度程度の間の値とすればよい。また、反射率Ｒを、入射角θ₁＝０における反射率Ｒの３分の１以下に抑えるためには、入射角θ₁を３３度から５１度程度の間の値とすればよい。なお、図６からわかるように、入射角θ₁がブリュースター角θ_Bより小さい範囲であるほうが、入射角θ₁がブリュースター角θ_Bより大きい場合に比較して、入射角θ₁に対する反射率Ｒの変化が緩やかになっている。

なお、必ずしも境界面における反射を全て抑える必要がなく、反射が起きても反射波が導波路に結合しなければよいような場合、以下のように入射角θ₁の選択範囲を広げることができる。

図６に、光モードフィールド幅を１．５μｍとした場合の境界面への入射角と、導波路への反射波の結合率との関係を示す。なお、反射波結合率は、境界面での屈折率差を考慮しなくてもいいように、入射角θ₁＝０のとき、すなわち、境界面が導波路方向に対して直交する場合における反射波の導波路への結合率を１として表示した。

図６から、入射角θ₁がおよそ５度以上あれば導波路への反射波結合率を半分に低減でき、反射波結合率を３０％程度以下にするためには入射角θ₁がおよそ７度以上あればよく、反射波結合率を一桁低減するには、入射角θ₁をおよそ９度以上とすればよいことがわかる。

以上のことから、図１に示す分布活性ＤＦＢレーザにおいて、反射波結合率を、分離溝１４の導波路方向に交差する面が導波路方向に対して直交する場合に比較して、例えば半分以下に抑制するためには、分離溝１４の傾斜角θを導波路方向に対して５度以上９０度未満とする必要がある。また、反射波結合率を、分離溝１４の導波路方向に交差する面が導波路方向に対して直交する場合に比較して３０％以下に抑制するためには導波路方向に対する分離溝１４の傾斜角θを７度以上９０度未満とする必要がある。また、分離溝１４の導波路方向に交差する面が導波路方向に対して直交する場合に比較して、反射波結合率を一桁低減するためには、導波路方向に対する分離溝１４の傾斜角θを９度以上９０度未満とする必要がある。

また、導波路と分離溝１４との境界面における反射率Ｒを、例えば、分離溝１４が導波路方向に直交する場合に比較して半分以下とするためには分離溝１４の傾斜角θを２８度乃至５２度程度、３分の１以下とするためには分離溝１４の傾斜角θを３３度乃至５１度程度、分離溝１４が導波路方向に対して直交する場合に比較して反射率Ｒをほぼ０とするためには、分離溝１４の傾斜角θを４５度とする必要がある。

なお、上述したような反射波の影響を抑制する効果は、結合する導波路の数が増えるほど大きくなることは明らかである。

従って、本実施例の場合、導波路方向に対して、屈折率境界面を上記角度で傾斜させるように分離溝１４を形成すれば、分離溝１４を設けることによって生じる屈折率差により生じた反射率を低減し、反射波の導波路への結合を低減することができる。従って、分離抵抗を大きくするために分離溝１４の深さを深くして、等価屈折率の差が大きくなっても反射率を抑えることが可能となる。例えば、上部クラッド厚１５００ｎｍ以下や１０００ｎｍ以下となっても、十分反射率を抑えることができる。

また、本実施例は、活性導波路層２と非活性導波路層３の結合時のバットジョイントの形状によらず独立して効果を得ることができる。バットジョイントは、形状によって反射を防止することも可能であるが、結晶の再成長が必要であり、成長条件によって最適な接続面角度があるため、必ずしも反射対策に最適な角度がよいとは限らないが、分離溝１４の角度は領域分離と反射対策を考慮して独立に決定すればよい。

しかしながら、作製について考えると、バットジョイントの結合面では結晶成長面が平坦ではないため、結合面と交差するように分離溝１４を形成すると、分離溝１４の深さや幅が不均一になる可能性がある。従って、バットジョイントの結合面に沿って分離溝１４を形成することによって、プロセス上の上記問題を解決できる。

図７に基づいて本発明の第２の実施例を詳細に説明する。

図７（ａ）は本実施例に係る半導体レーザの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図７（ｃ）は本実施例に係る半導体レーザの電極を除いた状態の上面図、図７（ｄ）は本実施例に係る半導体レーザの電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図７（ｅ）は図７（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。

図７に示すように、本実施例に係る半導体レーザは、ｎ型ＩｎＰよりなる下部クラッド（半導体基板）１０１上に、下部クラッド１０１より光学的屈折率が大きい光導波路層１１５と、この光導波路層１１５より屈折率が小さい上部クラッド１０４とをそれぞれ１層以上含むものである。

光導波路層１１５は、活性導波路層１０２と非活性導波路層１０３とを光の伝播方向に沿って交互に周期的に直列結合して構成されている。活性導波路層１０２は、発振波長帯の光に対して光学的利得を有し、ＧａＩｎＡｓＰからなる長さＬａの活性領域である。また、非活性導波路層１０３は、光学的利得を持たず、活性導波路層１０２とは組成が異なるＧａＩｎＡｓＰからなる長さＬｔの非活性領域であって、波長制御領域である。本実施例では、領域長Ｌａ，Ｌｔをそれぞれ４８．７μｍ、２４．３μｍ、活性導波路層１０２と非活性導波路層１０３の繰返し周期Ｌ（＝Ｌａ＋Ｌｔ）を７３μｍとした。

活性導波路層１０２および非活性導波路層１０３の上にはｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド１０４が形成され、光導波路層１１５と上部クラッド１０４との間には、光の伝播方向（以下、導波路方向という）に対し、全長に亘って同一周期で凹凸を形成して光導波路層１１５の等価屈折率を周期変調させた回折格子１０５が形成されている。本実施例では、発振波長１．５５μｍを得るために回折格子周期は２４２ｎｍとした。

上部クラッド１０４上には、活性導波路層１０２と非活性導波路層１０３とのオーミックコンタクトのために高ドープのｐ型ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓまたはその両方の多層構造からなるコンタクト層１０６を設け、更に、その上に活性導波路層１０２、非活性導波路層１０３にそれぞれ対応するように活性層電極１０７、波長制御電極１０８が設けられている。また、下部クラッド１０１の下方には共通の電極１１０が設けられている。

活性領域と非活性領域との間にあっては、コンタクト層１０６、及び上部クラッド１０４の一部に深さｄ＝１．５μｍ、幅Ｗｅ＝１０μｍの電極分離溝（以下、単に「分離溝」という）１１４が形成されている（図７では７箇所）。分離溝１１４の深さｄは、該分離溝１１４を形成した後に、光導波路層１１５上に上部クラッド１０４が１．０μｍ残る深さである。

活性導波路層１０２にバンドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰを用いた場合、非活性導波路層１０３にそれより短波のバンドギャップ波長、例えば、１．４μｍのバンドギャップ波長のＧａＩｎＡｓＰを用いると、レーザ発振の利得に寄与しなくなるために、キャリア密度が一定にならない。これにより、電流注入により大きく屈折率を変化させることができる。

活性導波路層および非活性導波路層はバルク材料でなくともよく、例えば、量子井戸構造、もしくは、量子井戸をバリア層を挟んで重ねた多層量子井戸構造や、量子細線や量子ドットなど、更に低次元の量子井戸構造を備えたものであってもよい。また、活性層への光閉じ込めやキャリア閉じ込めを高めるために、活性層とクラッド層の間に中間の屈折率を持つ層を導入する分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ）などを導入してもよい。

本素子に用いる半導体は、ＩｎＰとＧａＩｎＡｓＰの組み合わせに限定することなく、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓなどの別の半導体であってもよく、活性導波路層と非活性導波路層のバンドギャップ波長の組み合わせも上記に限定するものではない。

図７（ａ）に示すように、活性層電極１０７同士、波長制御電極１０８同士は各々独立に配置されている。例えば、活性層電極１０７同士、波長制御電極１０８同士をそれぞれ素子外でワイヤーなどにより短絡すれば、実施例１と同様の動作が得られる。図７（ｂ）に示すように、活性層電極１０７、波長制御電極１０８の下には絶縁膜１０９が形成されている。絶縁膜１０９には導波路の直上であって、活性領域、非活性領域にそれぞれ対応する部分に、図７（ｃ）に示すような電極窓としての孔１０９ａが開けられ（図７では８箇所）、コンタクト層１０６が露出するようになっている。換言すると、孔１０９ａの下に、導波路方向に沿って形成された光導波路層１１５が位置している。また、絶縁膜１０９の下方にあっては、各領域の導波路上のみにコンタクト層１０６があって、半絶縁体１１３で挟まれている。そして、各領域は分離溝１１４によって分離されている。

そして、図７（ｄ）に示すように、本実施例においては、コンタクト層１０６が平行四辺形に形成されている。これにより、各領域間には導波路方向に直交する方向に対して傾斜角θを有する分離溝１１４が形成されている。電極分離抵抗を大きくするために、コンタクト層１０６の下部クラッド１０１の一部もエッチングしている。

更に、図７（ｅ）に示すように、本実施例に係る半導体レーザは、幅Ｗｓの光導波路層１１５の両側に半絶縁体１１３により電流ブロック層を形成した埋め込みヘテロ構造（ＢＨ）となっている。これにより、活性導波路層１０２または非活性導波路層１０３に効率よく電流が注入される。本実施例では導波路の幅Ｗｓを１．８μｍとした。

本実施例では分離溝１１４の長さはコンタクト層の幅Ｗａに相当する。そして、該分離溝１１４の長さＷａは、少なくとも導波路幅Ｗｓ＝１．８μｍより長く設定する必要がある。分離溝１１４の長さＷａが導波路幅Ｗｓより長いことによって生じる大きな問題は無いが、本実施例では、導波路層１１５に電流Ｉａ又はＩｔを注入するためのコンタクト抵抗や電極の引き回し時に問題にならないサイズを考えて、分離溝幅Ｗａを１０μｍとした。

図７（ｃ）に示すように、コンタクト層１０６、半絶縁体１１３及び分離溝１１４を絶縁膜１０９で覆った後に、電流Ｉａ又はＩｔの注入部に対応する絶縁膜１０９の部分にのみ孔９ａを形成する。この孔９ａの形状は通常長方形に形成される。長方形であっても本発明の効果は得られるが、コンタクト層１０６の形状と同じ平行四辺形とすることにより作製工程が容易になる。つまり、基板表面上には図７（ｅ）に示すようにコンタクト層１０６部分が凸状となった段差が生じており、ここにフォトレジストにより絶縁膜１０９に穴あけを行うパターンを形成することとなる。段差部分のレジスト厚は必ずしも均一ではなく、段差からの距離に応じて滑らかに厚さが変化している場合が多い。コンタクト層１０６形状と穴あけ形状を一致させることで、穴あけパターンは段差からの距離が一定となるため、パターンを均一に作製できる。

図７（ａ）に示すように、活性層電極１０７、波長制御電極１０８の電極パターンもコンタクト層１０６や絶縁膜１０９の形状を反映して、導波路方向に交差する面の一部、具体的には光導波路１１４の直上に位置する部分が導波路方向に直交する方向に対して傾斜するように配線されている。電極パターンもフォトレジストを用いてリフトオフするかウエットエッチングにより形成するため、できるだけ段差の影響が少なくなるように配線することが望ましい。

最初に有機金属気相エピタキシャル成長法によりｎ型ＩｎＰからなる下部クラッド１０１上に、活性導波路層１０２を作製する。次に、ＳｉＯ₂またはＳｉＮをマスクとして活性導波路層１０２の一部をエッチングする。エッチングマスクをそのまま用い、選択成長法により非活性導波路層１０３を作製する。その後、塗布したレジストに電子ビーム露光法を用いて回折格子パターンを作製し、これをマスクとして半導体をエッチングし回折格子１０５を形成する。

ｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド１０４の一部を有機金属気相エピタキシャル成長により再成長した後、横モードを抑制するために、ＳｉＯ₂またはＳｉＮをマスクとして幅１．５μｍのストライプ状に導波路を加工する。エッチングマスクをそのまま用い、選択成長法によりストライプ状導波路の両側にＲｕ（またはＦｅ）をドーピングした半導体よりなる半絶縁体電流ブロック層１１３を成長する。

その後、選択成長マスクを除去し、残りのＩｎＰ上部クラッド１０４とＧａＩｎＡｓコンタクト層１０６を成長する。次に、活性領域と非活性領域とを分離するために、コンタクト層１０６と上部クラッド１０４の一部を導波路方向に直交する方向に対して傾斜角を有するようにエッチングして分離溝１１４を形成する。次に、ＳｉＯ₂絶縁膜１０９を製膜し、活性導波路層１０２上と非活性導波路層１０３上の絶縁膜１０９の電流Ｉａ又はＩｔ注入部に対応する部分に穴を開ける。そして、電極パターンをリフトオフにより形成する。

また、コンタクト層１０６と上部クラッド層１０４の一部をエッチングする方法としては、活性導波路層１０２と非活性導波路層１０３の長さが短く、繰返し周期も短いため、プラズマやイオンビームなどによるドライエッチングなどのサイドエッチング量の少ないエッチング方法が望ましいが、ウエットエッチングなどによる方法でも問題はない。

なお、半絶縁体１１３のためにドーピングする材料としては、一般的にＦｅがよく使われているが、Ｒｕを用いることで、ｐ型ＩｎＰのドーパントであるＺｕとの相互拡散を抑制することができる。また、Ｒｕを用いることにより、ｐ型、ｎ型半導体よりなる電流ブロック層よりも容量が減るため、変調特性を向上することができる。これに加えて電流分離溝１１４６による活性領域と非活性領域間の漏れ電流抑制により、変調特性を１０ＧＨｚ以上に向上できた。

本実施例では、活性導波路層１０２と非活性導波路層１０３とが交互に直列に並んだ構造について説明したが、本発明は例えば複数の領域間で相互に流れる漏れ電流を抑制すると共に、導波する光の反射を抑制するものであるので、図７に示した活性導波路層１０２と非活性導波路層１０３の組み合わせに限らず、活性導波路層を複数の領域に分割して各々の領域に電極を設けた場合、または、非活性導波路層を複数の領域に分割して各々の領域に電極を設けた場合などであっても本発明を適用することができる。

本実施例において説明したように、一つの素子が複数の領域を有する場合に漏れ電流の影響は顕著に現れるが、領域が二つであっても、相互に流れる漏れ電流を抑制し、且つ、導波する光の反射を抑制することができる本実施例は有用である。

また、本実施例では分布活性ＤＦＢレーザを例として説明したが、本発明はこれに限らず、例えばレーザと変調器を集積したデバイスにおけるレーザ部と電極の変調器の電極部などにも適用可能である。即ち、直列接続された異なる導波路素子間の分離を必要とする場合に適用可能である。

なお、本実施例による作用・効果は、上述した実施例１と概ね同様であり、重複する説明は省略する。

図８に基づいて本発明の第３の実施例を詳細に説明する。

図８（ａ）は本実施例に係る半導体レーザの上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図８（ｃ）は本実施例に係る半導体レーザの電極を除いた状態の上面図、図８（ｄ）は本実施例に係る半導体レーザの電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図８（ｅ）は図８（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。

図８に示すように、本実施例に係る半導体レーザは、ｎ型ＩｎＰよりなる下部クラッド（半導体基板）２０１上に、下部クラッド２０１より光学的屈折率が大きい光導波路層２１５と、この光導波路層２１５より屈折率が小さい上部クラッド２０４とをそれぞれ１層以上含むものである。

光導波路層２１５は、活性導波路層２０２と非活性導波路層２０３とを光の伝播方向に沿って交互に周期的に直列結合して構成されている。活性導波路層２０２は、発振波長帯の光に対して光学的利得を有し、ＧａＩｎＡｓＰからなる長さＬａの活性領域である。また、非活性導波路層２０３は、光学的利得を持たず、活性導波路層２０２とは組成が異なるＧａＩｎＡｓＰからなる長さＬｔの非活性領域であって、波長制御領域である。本実施例では、領域長Ｌａ，Ｌｔをそれぞれ２２．３μｍ、４４．７μｍ、活性導波路層２０２と非活性導波路層２０３の繰返し周期Ｌ（＝Ｌａ＋Ｌｔ）を６７μｍとした。

活性導波路層２０２および非活性導波路層２０３の上にはｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド２０４が形成され、光導波路層２１５と上部クラッド２０４との間には、光の伝播方向（以下、導波路方向という）に対し、全長に亘って同一周期で凹凸を形成して光導波路層２１５の等価屈折率を周期変調させた回折格子２０５が形成されている。本実施例では、発振波長１．５５μｍを得るために回折格子周期は２４１ｎｍとした。

上部クラッド２０４上には、活性導波路層２０２と非活性導波路層２０３とのオーミックコンタクトのために高ドープのｐ型ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓまたはその両方の多層構造からなるコンタクト層２０６を設け、更に、その上に活性導波路層２０２、非活性導波路層２０３にそれぞれ対応するように活性層電極２０７、波長制御電極２０８が設けられている。また、下部クラッド２０１の下方には共通の電極２１０が設けられている。

活性領域と非活性領域との間にあっては、コンタクト層２０６、及び上部クラッド２０４の一部に深さｄ＝１μｍ、幅Ｗｅ＝１５μｍの電極分離溝（以下、単に「分離溝」という）２１４が形成されている（図８では７箇所）。分離溝２１４の深さｄは、該分離溝２１４を形成した後に、光導波路層２１５上に上部クラッド２０４が１．５μｍ残る深さである。

活性導波路層２０２にバンドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰを用いた場合、非活性導波路層２０３にそれより短波のバンドギャップ波長、例えば、１．４μｍのバンドギャップ波長のＧａＩｎＡｓＰを用いると、レーザ発振の利得に寄与しなくなるために、キャリア密度が一定にならない。これにより、電流注入により大きく屈折率を変化させることができる。

図８（ａ）に示すように、活性層電極２０７同士、波長制御電極２０８同士は各々独立に配置されている。例えば、活性層電極２０７同士、波長制御電極２０８同士をそれぞれ素子外でワイヤーなどにより短絡すれば、実施例１と同様の動作が得られる。図８（ｂ）に示すように、活性層電極２０７、波長制御電極２０８の下には絶縁膜２０９が形成されている。絶縁膜２０９には導波路の直上であって、活性領域、非活性領域にそれぞれ対応する部分に、図８（ｃ）に示すような電極窓としての孔２０９ａが開けられ（図８では８箇所）、コンタクト層２０６が露出するようになっている。換言すると、孔２０９ａの下に、導波路方向に沿って形成された光導波路層２１５が位置している。また、絶縁膜２０９の下方にあっては、各領域の導波路上のみにコンタクト層２０６があって、誘電体２１３で挟まれている。そして、各領域は分離溝２１４によって分離されている。

そして、図８（ｄ）に示すように、本実施例においては、コンタクト層２０６が平行四辺形に形成されている。これにより、各領域間には導波路方向に直交する方向に対して傾斜角θを有する分離溝２１４が形成されている。電極分離抵抗を大きくするために、コンタクト層２０６の下部クラッド２０１の一部もエッチングしている。

更に、図８（ｅ）に示すように、本実施例に係る半導体レーザは、幅Ｗｓの光導波路層２１５の両側にポリイミドを埋め込んだリッジ構造となっている。本実施例では導波路の幅Ｗｓを２．５μｍとした。分離溝２１４の導波路方向と直交する方向の幅Ｗａは、本実施例では導波路幅と同一であって、２．５μｍである。

図８（ｃ）に示すように、コンタクト層２０６、半絶縁体１１３及び分離溝２１４を絶縁膜２０９で覆った後に、電流Ｉａ又はＩｔ注入部に対応する絶縁膜２０９の部分にのみ孔９ａを形成する。この孔９ａの形状は通常長方形に形成される。長方形であっても本発明の効果は得られるが、コンタクト層２０６の形状と同じ平行四辺形とすることにより作製工程が容易になる。つまり、基板表面上には図８（ｅ）に示すようにコンタクト層２０６部分が凸状となった段差が生じており、ここにフォトレジストにより絶縁膜２０９に穴あけを行うパターンを形成することとなる。段差部分のレジスト厚は必ずしも均一ではなく、段差からの距離に応じて滑らかに厚さが変化している場合が多い。コンタクト層２０６形状と穴あけ形状を一致させることで、穴あけパターンは段差からの距離が一定となるため、パターンを均一に作製できる。

図８（ａ）に示すように、活性層電極２０７、波長制御電極２０８の電極パターンもコンタクト層２０６や絶縁膜２０９の形状を反映して、導波路方向に交差する面が導波路方向に直交する方向に対して傾斜するように配線されている。電極パターンもフォトレジストを用いてリフトオフするかウエットエッチングにより形成するため、できるだけ段差の影響が少なくなるように配線することが望ましい。

なお、本実施例においては、活性層電極２０７、波長制御電極２０８をどちら側に引き出すかにより、素子面積に影響が生じる。例えば、本実施例において、波長制御電極２０８を図８（ａ）中のｙ側で一体化し、活性層電極２０７を図８（ａ）中のｙ´側で一体化する構成とした場合、導波路方向、即ち、光の伝播方向前後に基板面積を大きくする必要があるため、余分な導波路を結合する必要が生じる。従って、電極の引き出し方向を図８（ｂ）に示すように、導波路方向に対して端部に位置する電極を素子の中心側へ傾斜させつつ引き出すことで、基板面積を小さくすることができる。

最初に有機金属気相エピタキシャル成長法によりｎ型ＩｎＰからなる下部クラッド２０１上に、活性導波路層２０２を作製する。次に、ＳｉＯ₂またはＳｉＮをマスクとして活性導波路層２０２の一部をエッチングする。エッチングマスクをそのまま用い、選択成長法により非活性導波路層２０３を作製する。その後、塗布したレジストに電子ビーム露光法を用いて回折格子パターンを作製し、これをマスクとして半導体をエッチングし回折格子２０５を形成する。

ｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド２０４とＧａＩｎＡｓコンタクト層２０６を有機金属気相エピタキシャル成長により再成長した後、横モードを抑制するために、ＳｉＯ₂またはＳｉＮをマスクとして幅２．５μｍのストライプ状に導波路を加工する。本実施例では売レジストをマスクとしてウエットエッチングによりリッジを形成したが、ＳｉＯ₂やＳｉＮをマスクとしてドライエッチングによりリッジを形成してもよい。その後、ＳｉＯ₂またはＳｉＮ膜を製膜し、厚いレジストを用いてリッジ上部にのみ分離溝２１４のパターンを形成する。次に、各領域間の分離のためにコンタクト層２０６と上部クラッド層２０４の一部をエッチングして分離溝２１４を形成する。続いて、ポリイミドをリッジの脇と分離溝２１４に埋め込み、３５０度のオーブンで凝固させた後、ＳｉＯ₂絶縁膜を製膜し、活性導波路層２０２上と非活性導波路層２０３上の絶縁膜２０９に穴を開ける。活性層電極１０２同士、非活性層電極１０３同士を素子上で短絡するように電極パターンをリフトオフにより形成する。

また、コンタクト層２０６と上部クラッド層１０４の一部をエッチングする方法としては、活性導波路層２０２と非活性導波路層２０３の長さが短く、繰返し周期も短いため、プラズマやイオンビームなどによるドライエッチングなどのサイドエッチング量の少ないエッチング方法が望ましいが、ウエットエッチングなどによる方法でも問題はない。

本実施例では、容量の低減と、リッジ構造の保護のために誘電体２１３を用いたが、両脇は空気としてもよい。また、誘電体２１３として有機材料であるポリイミドを用いたが、ＢＣＢなど他の材料であってもよい。誘電体２１３を用いることにより、電流ブロック層よりも容量が減るため、変調特性を向上することができる。これに加えて、分離溝２１４による活性領域、非活性領域間の漏れ電流抑制により、変調特性を１０ＧＨｚ以上に向上できた。

本実施例では、活性導波路層２０２と非活性導波路層２０３とが交互に直列に並んだ構造について説明したが、本発明は例えば複数の領域間で相互に流れる漏れ電流を抑制すると共に、導波する光の反射を抑制するものであるので、図８に示した活性導波路層２０２と非活性導波路層２０３の組み合わせに限らず、活性導波路層を複数の領域に分割して各々の領域に電極を設けた場合、または、非活性導波路層を複数の領域に分割して各々の領域に電極を設けた場合などであっても本発明を適用することができる。

図９に基づいて本発明の第４の実施例を詳細に説明する。

図９（ａ）は本実施例に係る半導体レーザの上面図、図９（ｂ）は本実施例に係る半導体レーザの電極を除いた状態の上面図、図９（ｃ）は本実施例に係る半導体レーザの電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図である。

本実施例は、例えば、実施例１おいて説明した、活性層電極７、波長制御電極８、絶縁膜９に形成される穴９ａ、および、分離溝１４の形状を、それぞれ変化させたものである。その他の構成は概ね同様であり、重複する説明は省略する。図９中、３０４は上部クラッド、３０６はコンタクト層、３０７は活性層電極、３０８は波長制御電極、３０９は絶縁膜、３０９ａは絶縁膜３０９に形成された穴、３１４は分離溝である。

上述した実施例１乃至実施例３においては、該屈折率境界面における光の反射を抑制するために、屈折率境界面を導波路方向に対して傾斜させる目的で、分離溝を導波路方向に対して傾斜するように設けた。しかし、全ての分離溝を導波路方向に対して同一の角度で傾斜させた場合、共振が生じる可能性がある。

そのため、本実施例では図９（ｃ）に示すように、隣接する分離溝３１４が異なる傾きを有するように構成した。これにより、分離溝３１４において反射が生じた場合であっても、共振を抑制することが可能となる。

なお、図９においては分離溝３１４を、導波路方向に対する傾斜角が導波路方向に直交する面に対して対称になるように形成し、交互に傾斜角が等しくなるようにしたが、共振を抑制するためには分離溝の傾斜角を全て異なる角度とすることが最も好適である。しかしながら、ある程度離れた位置にある分離溝３１４であれば、相互に同一の傾斜角を有していたとしても問題は無い。

最も単純に考えた場合、同じ傾斜角を有する分離溝３１４が間欠的に配置されればよいので、分離溝３１４の導波路方向と直交する方向の幅をｄ、導波路方向に対する分離溝３１４の角度をθとすると、同じ傾斜角を有する分離溝３１４間の距離ｘが、以下の（１０）式の関係を満たすようにすることで、共振を抑制することができる。
ｘ＞２ｄ／ｓｉｎ（２θ）・・・（１０）

更に、本実施例のように、分離溝３１４の傾斜角を交互に正負を逆にすることにより、活性層電極３０７同士、波長制御電極３０８同士を一体化するために各々の電極３０７，３０８を引き出す際、図９（ａ）に示すように、引き出し部３０７ａ，３０８ａの幅を実施例１乃至実施例３の場合に比較して広く形成することができ、パターン形成を容易にすることができる。

図１０に基づいて本発明の第５の実施例を詳細に説明する。

図１０（ａ）は本実施例に係る半導体レーザの上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図１０（ｃ）は本実施例に係る半導体レーザの電極を除いた状態の上面図、図１０（ｄ）は本実施例に係る半導体レーザの電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図１０（ｅ）は図１０（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。

本実施例は、例えば、実施例１に比較して、活性層電極７、波長制御電極８、絶縁膜９に形成される穴９ａ、および、分離溝１４の形状が異なるものである。その他の構成は概ね同様であり、重複する説明は省略する。図１０中、４０１は下部クラッド、４０２は活性導波路層、４０３は非活性導波路層、４０４は上部クラッド、４０５は回折格子、４０６はコンタクト層、４０７は活性層電極、４０８は波長制御電極、４０９は絶縁膜、４０９ａは絶縁膜４０９に形成された穴、４１０は共通電極、４１３は電流ブロック層、４１４は分離溝である。

上述した実施例１乃至実施例３においては、該屈折率境界面における光の反射を抑制するために、屈折率境界面を導波路方向に対して傾斜させる目的で、分離溝を導波路方向に対して傾斜するように設けた。しかし、全ての分離溝を導波路方向に対して同一の角度で傾斜させた場合、共振が生じる可能性がある。従って、実施例４では隣接する分離溝３１４の傾斜角が導波路方向に直交する面に対して対称となるように構成した。これにより、分離溝３１４において反射が生じた場合であっても、共振を抑制することを可能とした。これに対し、本実施例では、図１０においては分離溝４１４の導波路方向に対する傾斜角が全て異なるように構成している。

なお、ある程度離れた位置にある分離溝４１４同士においては、相互に同一の傾斜角を有していたとしても問題は無い。最も単純に考えた場合、同じ傾斜角を有する分離溝３１４が間欠的に配置されればよいので、分離溝３１４の導波路方向と直交する方向の幅をｄ、導波路方向に直交する方向に対する分離溝３１４の角度をθとすると、同じ傾斜角を有する分離溝３１４間の距離ｘが、上述した（１０）式の関係を満たすようにすることで、共振を抑制することができる。

更に、本実施例においては、図１０（ａ）に示すように、活性層電極４０７、波長制御電極４０８を、導波路方向に交差する面が導波路方向に対して直交するように形成している。これにより、電極４０７，４０８を引き出す際に、該電極４０７，４０８が分離溝４１４上に重なる状態となるため、作製工程はやや複雑になる可能性がある。しかしながら、分離溝４１４の傾斜角が全て異なるように構成する場合、全ての電極４０７，４０８を分離溝４１４の傾斜角に一致させると、電極幅が異なるために抵抗がばらつき、電流注入が不均一となる虞がある。従って、図１０（ａ）に示すように、電極４０７，４０８の導波路方向に交差する面を、導波路方向に対して直交するように形成し、電極４０７，４０８の形状を一定に保てば好適である。

本発明は、光ファイバ通信用光源および光計測用光源として用いられる波長可変半導体レーザに関し、例えば、光通信における光波長（周波数）多重システム用光源、および広帯域波長帯をカバーする光計測用光源に適用可能である。

図１（ａ）は本発明の実施例１に係る半導体レーザの上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の電極を除いた状態の上面図、図１（ｄ）は図１（ａ）の電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図１（ｅ）は図１（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。本発明の実施例１に係る半導体レーザの他の例を示す上面図である。上部クラッド厚と等価屈折率との関係を示すグラフである。屈折率が互いに異なる物質の境界面における光の屈折を示す説明図である。入射角と反射率との関係を示すグラフである。屈折率境界への入射角に対する反射波の結合率を示すグラフである。図７（ａ）は本発明の実施例２に係る半導体レーザの上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）の電極を除いた状態の上面図、図７（ｄ）は図７（ａ）の電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図７（ｅ）は図７（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。図８（ａ）は本発明の実施例３に係る半導体レーザの上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）の電極を除いた状態の上面図、図８（ｄ）は図８（ａ）の電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図８（ｅ）は図８（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。図９（ａ）は本発明の実施例４に係る半導体レーザの上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の電極を除いた状態の上面図、図９（ｃ）は図９（ａ）の電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図である。図１０（ａ）は本発明の実施例５に係る半導体レーザの上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示すｘ−ｘ´断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）の電極を除いた状態の上面図、図１０（ｄ）は図１０（ａ）の電極及び絶縁膜を除いた状態の上面図、図１０（ｅ）は図１０（ａ）のｙ−ｙ´断面図である。図１１（ａ）は従来の分布活性ＤＦＢレーザの上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるｘ−ｘ´断面図である。従来の他の分布活性ＤＦＢレーザを示す断面図である。従来の他の分布活性ＤＦＢレーザを示す断面図である。従来の他の分布活性ＤＦＢレーザを示す断面図である。従来の他の分布活性ＤＦＢレーザを示す断面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１下部クラッド
２，１０２，２０２，３０２，４０２活性導波路層
３，１０３，２０３，３０３，４０３非活性導波路層
４，１０４，２０４，３０４，４０４上部クラッド
５，１０５，２０５，３０５，４０５回折格子
６，１０６，２０６コンタクト層
７，１０７，２０７，３０７，４０７活性層電極
８，１０８，２０８，３０８，４０８波長制御電極
９，１０９，２０９，３０９，４０９絶縁膜
９ａ，１０９ａ，２０９ａ，３０９ａ，４０９ａ孔
１０，１１０，２１０，３１０，４１０共通電極
１３，３１３，４１３電流ブロック層
１４，１１４，２１４，３１４，４１４電極分離溝
１５光導波路層
１１３半絶縁体
２１３誘電体

Claims

第１の半導体クラッド層と、前記第１の半導体クラッド層より光学的屈折率が大きい光導波路層と、前記光導波路層より屈折率が小さい第２の半導体クラッド層とをそれぞれ１層以上含む光導波路が、二つ以上光導波路方向に直列に結合されてなる半導体導波路素子において、
前記光導波路にそれぞれ独立して電流を供給する電極と、隣接する前記電極間に位置する前記第２の半導体クラッド層に設けられる電極分離溝とを備え、
前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して傾斜角θだけ傾斜し、
前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θは互いに異なるか、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θが等しいときは前記電極分離溝と該電極分離溝に隣接する電極分離溝との間隔ｘが「ｘ＞２ｄ／ｓｉｎ（２θ）」を満たす
ことを特徴とする半導体導波路素子。
前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して５度以上傾斜している
ことを特徴とする請求項１記載の半導体導波路素子。
前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して１０度以上５４度以下の角度で傾斜している
ことを特徴とする請求項１記載の半導体導波路素子。
全ての前記電極分離溝の導波路方向に交差する面が、導波路方向に対して等しい傾斜角を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体導波路素子。
前記電極分離溝が導波路方向に交差する面に対し一つおきに等しい傾斜角を有し、導波路方向に沿って隣接する前記電極分離溝が導波路方向に直交する面に対して相互に対称である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体導波路素子。
前記電極分離溝が、前記光導波路層上の前記第２の半導体クラッド層の厚さが１５００ｎｍ以下となる深さで設けられる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体導波路素子。
前記第２の半導体クラッドの上面に設けた絶縁膜に形成された孔の導波路方向に交差する端部、又は、前記電極の導波路方向に対して交差する端部、またはその両方が、各々が対応する前記電極分離溝に対して平行に形成された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体導波路素子。
素子両端に位置する前記電極の引き出し部を、素子中央側へ向かって延伸させる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半導体導波路素子。
前記導波路層の結合面が、前記分離溝と等しい傾斜を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の半導体導波路素子。
ルテニウムをドーピングした半絶縁性の電流ブロック層を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の半導体導波路素子。
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の半導体導波路素子を用いた
ことを特徴とする半導体レーザ。
第１の半導体クラッド層と、前記第１の半導体クラッド層より光学的屈折率が大きい光導波路層と、前記光導波路層より屈折率が小さい第２の半導体クラッド層とをそれぞれ１層以上含む光導波路が、二つ以上光導波路方向に直列に結合されてなる半導体導波路素子を作製する方法において、
前記光導波路にそれぞれ独立して電流を供給する、相互に隣接する前記電極間に位置する前記第２の半導体クラッド層に、導波路方向に交差する方向に延びると共に、導波路方向に直交する方向に対して傾斜を有する電極分離溝を形成する工程を備え、
前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の法線が、導波路方向に対して傾斜角θだけ傾斜するようにし、
前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θは互いに異なるか、前記電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θと該電極分離溝に隣接する電極分離溝の導波路方向に交差する面の傾斜角θが等しいときは前記電極分離溝と該電極分離溝に隣接する電極分離溝との間隔ｘが「ｘ＞２ｄ／ｓｉｎ（２θ）」を満たす
ことを特徴とする半導体導波路素子の作製方法。