1.はじめに

シームレス並列分散コンピューテイングシステムを構築するために必要な大容量伝送を低コストで実現可能な光並列伝送が注目されており、光源として面発光レーザ(VerticaI Cavity Ssurface- Emittmg Laser:VCSEL)が期待されている。この VCSELを用いた低コスト光源モジュールを実現するには、VCSELを駆動しない状態でファイバと位置合せする(いわゆる無調芯結合)技術開発が重要である。そこで、我々は、低消費電力動作が可能な波長980nmで発振するVCSELアレーを用いた無調芯レーザモジュールを開発することを目的とし、p型基板を用いた98OnmVCSELの作製および無調芯VCSELアレーモジュールの試作を行なった。

2.980nm VCSELの開発

(1)低抵抗p-DBRの開発

　前回、AIAS酸化閉込め構造VCSELを試作し、最低しきい値電流0.4mAでの発振を実現したことを報告したが、動作電圧が4Vと高いという問題があった。この原因として、p-DBRの抵抗が高いことがあげられた。そこで、このミラーの低抵抗化を実現するための結晶成長技術の開発を行なった。

DBRの抵抗を増大するは原因GaASとAIASの界面に存在するへテロスバイクであり、これを下げるために界面のAI組成を9ステップで組成変化させる方法を検討した。この方法でMOCVDを用いて成長した20対DBRミラーに、25umφの電極を施し、抵抗評価を行ない、抵抗値として10Qという十分低い値を実現した。

(2)p基板VCSELの開発

　 LDアレーの高速変調には、npnバイポーラトランジス夕を用いる必要があり、この駆動系は、アノード(+)が共通となるため、p型基板を用いたLDの開発が必要となる。そこで、p基板を用いたVCSELの開発を進めた。基板には3インチZnドープGaASを用い、また、結晶成長にはp-DBRの低抵抗化で用いたMOCVD法を用いた。成長したウエハは、3層の歪量子井戸活性層を有し、35対の p-DBR、30対のn-DBRで構成した。電流閉込め構造には、AIAS酸化電流閉込め構造を用いた。この p型基板VCSELにおいて、25umφ素子でしきい値電流2mAでの発振および10mAでの印加電圧を2.2V を得た。今後、一層の低しぎい値化および特性の均一性の向上を図る。

3.無調芯VCSELモジュールの開発

　まず、無調芯VCSELアレーモジュールの設計を行った。設計コンセプトの概略を示す。

1.光ファイバフエルールにはMTコネク夕を用い、 VCSELを発光させることなく光ファイバとの結 合が可能な無調芯光結合構造とする。

2.フエルールとVCSELの位置合わせはフエルール のガイドピンとVCSEL実装基板の溝を用いる。

3.VCSELのSi実装基板への搭載は、基板を透過す る赤外線反射光を観察して行う。

以上の設計をもとに、無調芯VCSELアレーモジュールを試作した。4ch l次元配列のn基板980nm VCSELを用い、Si実装基板上へダイボンディングした。ファイバにはGI-50マルチモード4芯テープファイバ、フエルールには4芯MiniMTコネク夕とコンパチブルなフエルールを用い、接着剤でファイバとフエルールを固定した。VCSELとファイバの位置合せはフエルールのガイドピンと VCSEL実装基板上のV溝で行ない、フェルールと実装基板はエポキシ系光学接着剤で固定した。図１に試作したモジュールの概観写真を示す。試作したモジュールの光出力-電流特性を測定し、光結合効率として90%以上が得られることを確認した。今後、10 chアレーモジュールの開発および動特性評価、信頼性評価を進める。