JPH05249331A - Waveguide type beam spot conversion element and production thereof - Google Patents
Waveguide type beam spot conversion element and production thereofInfo
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- JPH05249331A JPH05249331A JP10805992A JP10805992A JPH05249331A JP H05249331 A JPH05249331 A JP H05249331A JP 10805992 A JP10805992 A JP 10805992A JP 10805992 A JP10805992 A JP 10805992A JP H05249331 A JPH05249331 A JP H05249331A
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、外部光導波路との結合
損失を低減するための導波路形ビームスポット変換素子
およびその製造方法、ならびにかかるビームスポット変
換素子で用いるのに好適なスポットサイズの大きい半導
体光導波路およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type beam spot conversion element for reducing coupling loss with an external optical waveguide, a method of manufacturing the same, and a spot size suitable for use in such a beam spot conversion element. The present invention relates to a large semiconductor optical waveguide and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】まず、後の説明の便宜のために、スポッ
トサイズについて定義しておく。光の界分布をガウシア
ン分布でフィッティングした場合、そのパワー分布がピ
ークの値の１／ｅ2 になる幅（半幅）をスポットサイズ
とする。2. Description of the Related Art First, for convenience of later description, a spot size will be defined. When the field distribution of light is fitted with a Gaussian distribution, the width (half width) where the power distribution becomes 1 / e 2 of the peak value is the spot size.
【０００３】近年、半導体光集積回路の研究が活発に行
われている。その中における重要技術課題のひとつとし
て半導体光導波路と入射・受光用光導波路（たとえば光
ファイバ）との結合損失の低減化がある。In recent years, active research has been conducted on semiconductor optical integrated circuits. One of the important technical issues among them is the reduction of the coupling loss between the semiconductor optical waveguide and the incident / light receiving optical waveguide (for example, an optical fiber).
【０００４】一般に、半導体光導波路の場合、コアとク
ラッドの屈折率差が大きいので、半導体光導波路を伝搬
する光のスポットサイズはサブミクロンオーダと小さく
なる。スポットサイズがｗ1 とｗ2 の２つのガウシアン
ビームが結合する場合の結合効率ηはGenerally, in the case of a semiconductor optical waveguide, since the refractive index difference between the core and the clad is large, the spot size of the light propagating through the semiconductor optical waveguide becomes small on the order of submicron. The coupling efficiency η when two Gaussian beams with spot sizes w 1 and w 2 are coupled is
【０００５】[0005]
【数１】 η＝４／（ｗ1 ／ｗ2 ＋ｗ2 ／ｗ1 ）2 （１） と表される。Η = 4 / (w 1 / w 2 + w 2 / w 1 ) 2 (1)
【０００６】さて、式（１）から、光導波路間の結合損
失を低減するためには、スポットサイズを一致させれば
よいことがわかる。受光用光導波路として単一モード光
ファイバ（以下、ＳＭＦと略す）を用いる場合、そのス
ポットサイズｗ2 は約４μｍであり、半導体光導波路と
直接結合させたのでは結合損失が極めて大きくなる。例
えば、半導体光導波路のスポットサイズｗ1 が１μｍで
ＳＭＦのスポットサイズｗ2 が４μｍの場合、結合損失
（−１０・ｌｏｇ（η））は６．５ｄＢとなる。半導体
光導波路のスポットサイズが０．５μｍとすると、式
（１）より結合効率ηは０．０６、すなわち結合損失
（１０×ｌｏｇ（η））は１２．２ｄＢとなる。From the equation (1), it can be seen that the spot sizes should be matched in order to reduce the coupling loss between the optical waveguides. When a single-mode optical fiber (hereinafter abbreviated as SMF) is used as the light receiving optical waveguide, its spot size w 2 is about 4 μm, and coupling directly with the semiconductor optical waveguide results in extremely large coupling loss. For example, when the spot size w 1 of the semiconductor optical waveguide is 1 μm and the spot size w 2 of the SMF is 4 μm, the coupling loss (−10 · log (η)) is 6.5 dB. When the spot size of the semiconductor optical waveguide is 0.5 μm, the coupling efficiency η is 0.06, that is, the coupling loss (10 × log (η)) is 12.2 dB from the equation (1).
【０００７】そこで、後述するように、単一モードの光
ファイバのスポットサイズを半導体光導波路と同程度ま
で小さくするために、光ファイバの先端を研磨してレン
ズ効果を持たせてスポットサイズを小さくする、いわゆ
る先球加工単一モード光ファイバ（以下、先球ＳＭＦと
略す）が用いられる。Therefore, as will be described later, in order to make the spot size of the single mode optical fiber as small as that of the semiconductor optical waveguide, the tip of the optical fiber is polished to give a lens effect to reduce the spot size. A so-called spherically processed single-mode optical fiber (hereinafter abbreviated as spherical SMF) is used.
【０００８】ところが、先球ＳＭＦのスポットサイズを
サブミクロンオーダにまで小さくすると軸ずれのトレラ
ンスの問題が生じてくる。つまり、スポットサイズｗの
２つのガウシアンビームが光軸に垂直にｘだけ軸ずれし
て結合する場合の結合効率ηはHowever, if the spot size of the front spherical SMF is reduced to the order of submicron, there arises a problem of tolerance of axis deviation. That is, the coupling efficiency η in the case where two Gaussian beams with the spot size w are coupled by being displaced by x by the axis perpendicular to the optical axis is
【０００９】[0009]
【数２】 η＝ｅｘｐ（−ｘ2 ／ｗ2 ） （２） で与えられ、ｗが０．５μｍのガウシアンビームが、光
軸と垂直方向に１μｍだけずれた場合でも、２つのガウ
シアンビームの結合損失は１７．４ｄＢとなり、軸ずれ
のトレランスが極めて厳しくなる。[Equation 2] η = exp (−x 2 / w 2 ), given by (2), even if the Gaussian beam with w of 0.5 μm deviates by 1 μm in the direction perpendicular to the optical axis, The coupling loss is 17.4 dB, and the tolerance of axis deviation becomes extremely severe.
【００１０】このように、スポットサイズｗがサブミク
ロンと小さいときには、結合損失が大幅に増加し、軸ず
れのトレランスが極めて厳しくなる。As described above, when the spot size w is as small as submicron, the coupling loss greatly increases and the tolerance of the axis deviation becomes extremely severe.
【００１１】また、実際には、先球ＳＭＦの先端のＲ1
を小さくしても、研磨の際の加工精度のためスポットサ
イズを０．５μｍ程度にまで小さくすることは大変難し
い（以上の参考文献：河野健治著、“光デバイスのため
の光結合系の基礎と応用”（現代工学社））。Further, in reality, R 1 at the tip of the front SMF is
However, it is very difficult to reduce the spot size to about 0.5 μm due to the processing accuracy in polishing (above reference: Kenji Kawano, “Basics of Optical Coupling Systems for Optical Devices”). And application ”(Hyundai Engineering Co.).
【００１２】そこで、半導体光導波路のスポットサイズ
をＳＭＦと同程度まで大きくすることが必要となる。Therefore, it is necessary to make the spot size of the semiconductor optical waveguide as large as the SMF.
【００１３】図４５は半導体光導波路におけるスポット
サイズ変換についての従来例を示す斜視図である。図４
６および図４７は、それぞれ、図４５におけるＡＡ′線
およびＢＢ′線断面図である。FIG. 45 is a perspective view showing a conventional example of spot size conversion in a semiconductor optical waveguide. Figure 4
6 and 47 are cross-sectional views taken along line AA 'and BB' in FIG. 45, respectively.
【００１４】ここで、１０１はクラッド、１０２は出射
用光導波路のコア、１０３はコア１０２に連続するスポ
ットサイズ変換用光導波路のコアである。この従来例で
は、受光用光導波路として先球ＳＭＦを用いており、１
０４はこの先球ＳＭＦのクラッド、１０５は先球ＳＭＦ
のコアである。Ｒ1 は先球ＳＭＦにおける先球の半径で
ある。Here, 101 is a clad, 102 is a core of an emitting optical waveguide, and 103 is a core of a spot size converting optical waveguide continuous with the core 102. In this conventional example, a front spherical SMF is used as a light receiving optical waveguide.
04 is the clad of this front SMF, 105 is the front SMF
Is the core of. R 1 is the radius of the front sphere in the front sphere SMF.
【００１５】この従来例の動作原理を説明する。スポッ
トサイズ変換用光導波路のコア１０３は図４５や図４６
からわかるように、先端がテーパ状に徐々に細くなって
いる。従って、出射用光導波路のコア１０２を伝搬して
きた光がスポットサイズ変換用光導波路のコア１０３を
伝搬すると、光がクラッド１０１へ漏れだす量が多くな
り、光の界分布が広がることになる。その結果、スポッ
トサイズが大きくなり、式（１）に与えた結合損失を低
減することができる。The operation principle of this conventional example will be described. The core 103 of the optical waveguide for spot size conversion is shown in FIG.
As you can see, the tip is gradually tapered. Therefore, when the light propagating through the core 102 of the optical waveguide for emission propagates through the core 103 of the optical waveguide for spot size conversion, the amount of light leaking to the clad 101 increases and the field distribution of light expands. As a result, the spot size becomes large, and the coupling loss given in equation (1) can be reduced.
【００１６】図４８はコアの厚さとスポットサイズとの
関係を示す特性図である。ここでは、スラブ導波路解析
（１次元断面での解析）を行ったが、２次元断面で解析
しても結果はほぼ同じである。なお、コアの屈折率は
３．４４とした。この解析結果からわかるように、コア
の厚みを薄くすると、光はもれ出していき、スポットサ
イズは大きくなる。他方、コアの厚みを厚くすると、ス
ポットサイズは大きくなる。FIG. 48 is a characteristic diagram showing the relationship between the core thickness and the spot size. Here, the slab waveguide analysis (one-dimensional cross-section analysis) was performed, but the results are almost the same even when the two-dimensional cross-section analysis is performed. The refractive index of the core was 3.44. As can be seen from the analysis result, when the thickness of the core is reduced, light leaks out and the spot size increases. On the other hand, the thicker the core, the larger the spot size.
【００１７】しかしながら、コア１０３の幅を細くまた
は厚みを薄くすると、光導波路として伝搬モードが存在
できない状態、すなわちカットオフ状態となってしま
い、逆に結合損失が増加してしまうことになる。従っ
て、従来の実施例では、光導波路のスポット拡大率には
限界があった。However, if the width or the thickness of the core 103 is made thin or thin, the propagation mode cannot exist in the optical waveguide, that is, the cut-off state occurs, and conversely the coupling loss increases. Therefore, in the conventional example, the spot expansion rate of the optical waveguide was limited.
【００１８】図４９はガラス光導波路についての第２の
従来例の構造を示す断面図であり、図５０はその製造法
を説明する図である（文献：（Ｎ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ
ａｎｄ Ｙ．Ｋｏｋｕｂｕｎ，“Ｓｐｏｔ Ｓｉｚｅ
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂｙＴａｐｅｒｅｄ Ｗａｖｅ
ｇｕｉｄｅｓ”，Ｓｅｃｏｎｄ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＯＥＣ ’８８，
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ，２Ｃ２−２，ｐｐ．
１５０−１５１，Ｏｃｔｏｂｅｒ ２−４，１９８８，
Ｔｏｋｙｏ）。FIG. 49 is a sectional view showing the structure of a second conventional example of a glass optical waveguide, and FIG. 50 is a view for explaining the manufacturing method thereof (reference: (N. Yamaguchi).
and Y. Kokubun, "Spot Size"
Converter byTapered Wave
guides ”, Second Optoelectr
onics Conference OEC '88,
Technical Digest, 2C2-2, pp.
150-151, October 2-4, 1988,
Tokyo).
【００１９】ここで、１１１はシリコン基板、１１２は
Ｃ７０５９反射防止層（屈折率１．５４，厚さ０．３５
μｍ）、１１３はＳｉＯ2 クラッド層（屈折率１．４６
３４，厚さ６μｍ）、１１４はＳｉＯ2 コア層（屈折率
１．４６５３，厚さ４μｍ）、１１５はＳｉＯ2 クラッ
ド層（屈折率１．４６３４，厚さ４μｍ）、１１６はテ
ーパ状に形成されたＣ７０５９コア（屈折率１．５４，
厚さ０．６２μｍ）である。Here, 111 is a silicon substrate, 112 is a C7059 antireflection layer (refractive index 1.54, thickness 0.35).
μm), 113 is a SiO 2 clad layer (refractive index 1.46)
34, thickness 6 μm), 114 is a SiO 2 core layer (refractive index 1.4653, thickness 4 μm), 115 is a SiO 2 clad layer (refractive index 1.4634, thickness 4 μm), and 116 is formed in a tapered shape. C7059 core (refractive index 1.54,
The thickness is 0.62 μm).
【００２０】本例では、図４９の左半分がスポットサイ
ズの小さい領域であり、右半分がスポットサイズの大き
な領域である。図５０からわかるように、本例では、ス
ペーサ１１７により基板１１１上に間隔をおいて配置さ
れたシャドウマスク１１８により陰となる領域を設け、
ＳｉＯ2 もしくはＣ７０５９を堆積してテーパ領域１１
６を製作している。In this example, the left half of FIG. 49 is the area with a small spot size, and the right half is the area with a large spot size. As can be seen from FIG. 50, in this example, the shadow masks 118 are arranged on the substrate 111 at intervals by the spacers 117 to provide shadow regions.
By depositing SiO 2 or C7059, the taper region 11
6 is produced.
【００２１】本例はガラス光導波路についての例であ
り、特にスポットサイズが大きな領域において光導波路
の厚みを大きく変えることは半導体材料の場合には極め
て困難であり、半導体光導波路に本例の製作法を適用す
ることは困難であるという欠点があった。This example is an example of a glass optical waveguide, and it is extremely difficult to greatly change the thickness of the optical waveguide in a region where the spot size is large, and it is extremely difficult in the case of a semiconductor material. The drawback was that the method was difficult to apply.
【００２２】[0022]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
スポットサイズを変換するための光導波路として、従来
はコアの厚みや幅をテーパ状に細くするだけであったの
で、導波光としてカットオフに近くなり、光は放射され
易く、結合損失を著しく低減することは困難であり、従
ってスポットサイズの大きさの変換効率に限界があり、
およびスポットサイズが大きな光導波路をテーパ状に製
作することが困難であるという欠点があった。As described above,
Conventionally, as an optical waveguide for converting the spot size, the core thickness and width were only tapered in the past, so it becomes close to the cutoff as guided light, and light is easily emitted, and coupling loss is significantly reduced. It is difficult to do so there is a limit to the conversion efficiency of the spot size,
In addition, it is difficult to manufacture an optical waveguide having a large spot size in a tapered shape.
【００２３】そこで、本発明の目的は、導波光の分布を
より広げることにより外部入出力導波路との結合損失を
低減することのできる導波路形ビームスポット変換素子
およびその製造方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a waveguide beam spot conversion element capable of reducing the coupling loss with the external input / output waveguide by broadening the distribution of the guided light and a method for manufacturing the same. It is in.
【００２４】本発明の他の目的は、スポットサイズを拡
大した半導体光導波路の屈折率制御を再現性よくかつ高
精度に行うことのできる半導体光導波路およびその製造
方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor optical waveguide and a method for manufacturing the same, which can control the refractive index of the semiconductor optical waveguide having an enlarged spot size with high reproducibility and high accuracy.
【００２５】[0025]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１記載の本発明は、光を出射する光導
波路であって実質的に単一モードの光を出射する出射用
光導波路部と、該出射用光導波路部のコアと連続するコ
アを有しスポットサイズを変換するスポットサイズ変換
用光導波路部と、変換されたスポットの光を伝搬する光
伝搬部とを基板上に配設した導波路形ビームスポット変
換素子において、前記スポットサイズ変換用光導波路部
のコアを素子先端部へ向けて幅方向にテーパ状に変化さ
せるとともに、厚み方向にテーパ状に薄くし、かつ前記
コアを前記スポットサイズ変換用光導波路部において打
ち切り、および前記基板よりも屈折率が高い少なくとも
１個以上の第２コアを前記出射用光導波路部および前記
スポットサイズ変換用光導波路部の前記コアの上および
下の少なくとも一方に配設したことを特徴とする。In order to achieve such an object, the present invention according to claim 1 is an optical waveguide for emitting light, which is for emitting light of substantially single mode. An optical waveguide portion, a spot size converting optical waveguide portion having a core continuous with the core of the emitting optical waveguide portion for converting the spot size, and a light propagating portion for propagating the light of the converted spot are provided on a substrate. In the waveguide type beam spot conversion element, the core of the spot size conversion optical waveguide part is tapered in the width direction toward the tip of the element, and tapered in the thickness direction, and The core is cut off at the spot size conversion optical waveguide section, and at least one second core having a refractive index higher than that of the substrate is provided at the emission optical waveguide section and the spot size conversion section. Characterized in that disposed on at least one of above and below the core use optical waveguide portion.
【００２６】請求項２に記載の発明は、光を出射する光
導波路であって実質的に単一モードの光を出射する出射
用光導波路部と、該出射用光導波路部のコアと連続する
コアを有しスポットサイズを変換するスポットサイズ変
換用光導波路部と、変換されたスポットの光を伝搬する
光伝搬部とを基板上に配設した導波路形ビームスポット
変換素子において、前記スポットサイズ変換用光導波路
部のコアを素子先端部へ向けて幅方向にテーパ状に変化
させるとともに、厚み方向にテーパ状に薄くし、かつ前
記コアを前記スポットサイズ変換用光導波路部において
打ち切り、および前記基板よりも屈折率が高い少なくと
も１個以上の第２コアを前記スポットサイズ変換用光導
波路部の前記コアの上および下の少なくとも一方に配設
したことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide for emitting light, which is continuous with an emitting optical waveguide portion for emitting substantially single mode light and a core of the emitting optical waveguide portion. A waveguide type beam spot conversion element having a spot size conversion optical waveguide section having a core for converting a spot size and a light propagation section for propagating light of a converted spot on a substrate, wherein the spot size is The core of the conversion optical waveguide portion is tapered in the width direction toward the element tip portion, and thinned in the thickness direction in a tapered manner, and the core is cut off at the spot size conversion optical waveguide portion, and At least one second core having a refractive index higher than that of the substrate is disposed on at least one of the core and the core of the spot size conversion optical waveguide section. That.
【００２７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の導波路形ビームスポット変換素子の製造方法に
おいて、前記スポットサイズ変換用光導波路部の前記コ
アを、その厚みを領域選択成長技術で少なくとも厚み方
向にテーパ状に変化させて形成することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing the waveguide type beam spot conversion element according to the first or second aspect, the core of the spot size conversion optical waveguide part is selectively grown by the thickness thereof. It is characterized in that it is formed in a tapered shape at least in the thickness direction by a technique.
【００２８】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２記載の導波路形ビームスポット変換素子の製造方法に
おいて、前記スポットサイズ変換用光導波路部の前記コ
アにあらかじめエッチストップ層を介在させておき、前
記スポットサイズ変換用光導波路部の前記コアを、ウェ
ットエッチングにより少なくとも厚み方向にテーパ状に
形成することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the waveguide type beam spot conversion element according to the first or second aspect, an etch stop layer is previously interposed in the core of the spot size conversion optical waveguide section. The core of the spot size conversion optical waveguide part is formed in a taper shape at least in the thickness direction by wet etching.
【００２９】請求項５に記載の発明は、請求項４記載の
導波路形ビームスポット変換素子の製造方法において、
前記ウェットエッチングで形成した前記スポットサイズ
変換用光導波路部の前記コアの厚み方向のテーパ部分に
幅方向に複数個のテーパを形成し、導波光の等価屈折率
を長手方向において緩やかに変化させることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the waveguide type beam spot conversion element according to the fourth aspect,
Forming a plurality of tapers in the width direction on the taper portion in the thickness direction of the core of the spot size conversion optical waveguide portion formed by the wet etching, and gradually changing the equivalent refractive index of the guided light in the longitudinal direction. Is characterized by.
【００３０】請求項６に記載の発明は、基板と、前記基
板の上部に配置され、前記基板よりも屈折率が高く、前
記基板と格子整合したＩｎＡｌＡｓ層とＩｎＰ層とを交
互に積層して構成した第１コア層と、前記第１コア層の
上部に配置され、前記第１のコア層よりも屈折率が低い
クラッド層とを具えたことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, a substrate and an InAlAs layer and an InP layer, which are disposed on the substrate and have a higher refractive index than the substrate and lattice-matched with the substrate, are alternately laminated. It is characterized by comprising a configured first core layer and a clad layer disposed above the first core layer and having a refractive index lower than that of the first core layer.
【００３１】請求項７に記載の発明は、請求項６記載の
半導体光導波路において、前記第１コア層の中に配置さ
れ、前記第１コア層よりも屈折率が高く、素子先端部に
向かって幅方向に徐々に狭くもしくは広く形成されると
ともに、厚み方向に徐々に薄く形成され、かつ素子先端
部に達する前になくなる第２コア層をさらに具えたこと
を特徴とする。According to a seventh aspect of the invention, in the semiconductor optical waveguide according to the sixth aspect, the semiconductor optical waveguide is arranged in the first core layer, has a higher refractive index than the first core layer, and is directed toward the tip of the element. The second core layer is formed so as to be gradually narrowed or widened in the width direction, gradually thinned in the thickness direction, and disappears before reaching the tip of the element.
【００３２】請求項８に記載の発明は、請求項７記載の
半導体光導波路を製造するにあたり、前記第２コア層内
に、前記第２コア層に対して選択性のあるエッチストッ
プ層を介在させておき、前記第２コア層を、選択ウェッ
トエッチング技術を用いて、少なくとも厚み方向に徐々
に変化させて形成することを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in manufacturing the semiconductor optical waveguide according to the seventh aspect, an etch stop layer selective to the second core layer is interposed in the second core layer. Then, the second core layer is formed by using a selective wet etching technique so as to be gradually changed at least in the thickness direction.
【００３３】請求項９に記載の発明は、請求項８記載の
半導体光導波路の製造方法において、前記第２コア層
を、その厚みを領域選択成長技術を用いて少なくとも厚
み方向に徐々に変化させて形成することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor optical waveguide according to the eighth aspect, the thickness of the second core layer is gradually changed at least in the thickness direction by using a region selective growth technique. It is characterized by being formed.
【００３４】[0034]
【作用】本発明ではスポットサイズ変換部の光導波路の
コアの厚みを薄くすることにより、光を漏れださせ、か
つ素子の端部の光伝搬部に至る前にスポットサイズ変換
部においてコアを打ち切って素子端部には屈折率が高い
出射用光導波路のコアが形成されないように構成し、し
かもまた、本発明では、基板よりも屈折率が高いが出射
用光導波路を伝搬する導波光の分布に影響を与えない程
度の屈折率を有するコアを新たに出射用光導波路とスポ
ットサイズ変換用光導波路の少なくとも下もしくは上に
設けている。これらの構成により、本発明では、導波モ
ードがカットオフとならず、しかも放射モードと結合し
て放射損が増加することがないため、スポットサイズを
広げることができる。その結果、本発明によれば、半導
体光導波路と外部光ファイバとの光結合損失を低減する
とともに軸ずれのトレランスを大幅に改善でき、半導体
光導波路と外部光ファイバとの結合を容易に行える。In the present invention, by thinning the core of the optical waveguide of the spot size conversion part, light is leaked and the core is cut off in the spot size conversion part before reaching the light propagation part at the end of the device. In the present invention, the core of the output optical waveguide having a high refractive index is not formed at the end of the device, and in the present invention, the distribution of the guided light propagating in the output optical waveguide having a higher refractive index than the substrate A core having a refractive index that does not affect the above is newly provided at least below or above the emission optical waveguide and the spot size conversion optical waveguide. With these configurations, in the present invention, the guided mode is not cut off and the radiation loss is not increased by coupling with the radiation mode, so that the spot size can be increased. As a result, according to the present invention, the optical coupling loss between the semiconductor optical waveguide and the external optical fiber can be reduced, the tolerance of the axis deviation can be significantly improved, and the semiconductor optical waveguide and the external optical fiber can be easily coupled.
【００３５】本発明では、光出射用光導波路のコアの少
なくとも上もしくは下に基板よりも屈折率の高いコアを
設け、かつスポットサイズ変換用光導波路のコアが素子
先端部に達する前に打ち切られている点、スポット変換
部のコアの厚みを薄くするために領域選択成長技術ある
いはウェットエッチング技術を用いている点で従来技術
とは異なっている。In the present invention, a core having a higher refractive index than the substrate is provided at least above or below the core of the light emitting optical waveguide, and the core of the spot size converting optical waveguide is cut off before reaching the tip of the element. However, this is different from the conventional technique in that the region selective growth technique or the wet etching technique is used to reduce the thickness of the core of the spot conversion portion.
【００３６】さらにまた、本発明では、ＭＱＷコア層の
ウェル層にＩｎＰ，バリア層にＩｎＡｌＡｓを用いるこ
とによって、再現性よく高精度にＭＱＷコア層の屈折率
を制御して、スポットサイズの大きい半導体光導波路を
提供することができる。Furthermore, in the present invention, by using InP for the well layer of the MQW core layer and InAlAs for the barrier layer, the refractive index of the MQW core layer can be controlled with good reproducibility and high precision, and a semiconductor with a large spot size can be obtained. An optical waveguide can be provided.
【００３７】[0037]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００３８】図１、図２、図３および図４は、それぞ
れ、本発明の第１の実施例の斜視図、縦断面図、図２の
ＣＣ′線断面図およびＤＤ′線断面図である。図中、１
はＩｎＰ（屈折率ｎ1 ＝３．１７）クラッド、２は出射
用光導波路部Ｉのコア（ここではバンドギャップ波長λ
g ＝１．３μｍ、屈折率ｎ2 ＝３．３９）、３はスポッ
トサイズ変換部IIのコア、４は出射用光導波路部Ｉ，ス
ポットサイズ変換部IIおよび光伝搬部III を通して一体
的に設けられた第２コア（屈折率ｎ3 ＝３．２１３）、
５はＩｎＰ基板、６はＩｎＰ埋め込み層（ｎ1 ＝３．１
７）である。FIGS. 1, 2, 3 and 4 are a perspective view, a vertical sectional view, a CC 'line sectional view and a DD' line sectional view of the first embodiment of the present invention, respectively. .. 1 in the figure
Is an InP (refractive index n 1 = 3.17) clad, 2 is a core of the outgoing optical waveguide portion I (here, a bandgap wavelength λ
g = 1.3 μm, refractive index n 2 = 3.39), 3 is a core of the spot size conversion section II, 4 is integrally provided through the exiting optical waveguide section I, the spot size conversion section II and the light propagation section III. The obtained second core (refractive index n 3 = 3.213),
5 is an InP substrate, 6 is an InP buried layer (n 1 = 3.1)
7).
【００３９】本実施例ではスポットサイズ変換部のコア
３の厚さをテーパ状に薄くすると共に幅を広げることに
より、出射用光導波路２を伝搬してきた光を横方向に広
げている。また、コア３の厚みを薄くすることにより、
上下方向にも光の界分布を広げている。本発明では出射
用光導波路部Ｉのコア２を伝搬してきた光は、スポット
サイズ変換用光導波路部IIのコア３を伝搬していくが、
このコア３が最終的になくなるように設計しているた
め、導波光は第２コア４を伝搬することになる。ところ
が第２コア４の屈折率ｎ3 は基板５の屈折率ｎ1 よりも
極くわずかだけ高くしているので、導波光はカットオフ
とならずに導波され、その界分布は大きく広がることに
なる。In the present embodiment, the thickness of the core 3 of the spot size conversion portion is tapered and the width thereof is widened so that the light propagated through the emission optical waveguide 2 is widened in the lateral direction. Further, by reducing the thickness of the core 3,
The field distribution of light is also expanded vertically. In the present invention, the light propagating through the core 2 of the output optical waveguide section I propagates through the core 3 of the spot size conversion optical waveguide section II.
Since the core 3 is designed so as to be finally removed, the guided light propagates through the second core 4. However, since the refractive index n 3 of the second core 4 is set to be slightly higher than the refractive index n 1 of the substrate 5, the guided light is guided without being cut off, and the field distribution thereof is greatly expanded. become.
【００４０】図５は本発明の第２の実施例を示す斜視図
であり、第１の実施例と同様の個所には同一の符号を付
す。本実施例では、スポットサイズ変換部IIのコア３を
テーパ状に薄くするとともに幅をテーパ状に狭くするこ
とにより導波光をコア３から漏れださせ界分布を広げて
コア４に光を伝搬させている。FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the core 3 of the spot size converter II is tapered thin and the width is narrowed to allow guided light to leak from the core 3 to widen the field distribution and propagate the light to the core 4. ing.
【００４１】図６，図７および図８は本発明の第１およ
び第２の実施例において、スポットサイズ変換部IIのコ
ア３の厚さを薄くするための方法を説明するための、そ
れぞれ、平面図、図６のＥＥ′線断面図および図６のＦ
Ｆ′線断面図である。図６〜図８において、第２コア４
上に配設するＳｉＯ2 マスク１１の面積を場所的に変え
ることにより、成長層の膜厚を場所的に変えることので
きる領域選択成長技術（文献：１９９１年電子情報通信
学会秋期大会Ｃ−１３３）を用いている。ここで、Ｓｉ
Ｏ2 マスク１１のうちコア３に対応する部分の面積をテ
ーパ状に定めることによって、図７と図８とを比較する
とわかるように、ＳｉＯ2 マスク１１がある領域近傍の
ＩｎＧａＡｓＰ層１２の厚みをその他の領域のＩｎＧａ
ＡｓＰ層１３の厚みよりも厚くすることができる。FIGS. 6, 7 and 8 are views for explaining a method for reducing the thickness of the core 3 of the spot size conversion section II in the first and second embodiments of the present invention, respectively. A plan view, a cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIG. 6 and an F of FIG.
It is a F'line sectional view. 6 to 8, the second core 4
Region selective growth technology that can locally change the thickness of the growth layer by changing the area of the SiO 2 mask 11 arranged above (Reference: 1991 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers C-133). ) Is used. Where Si
By defining the area of the O 2 mask 11 corresponding to the core 3 in a tapered shape, as can be seen by comparing FIGS. 7 and 8, the thickness of the InGaAsP layer 12 near the region where the SiO 2 mask 11 is present is reduced. InGa in other areas
It can be made thicker than the thickness of the AsP layer 13.
【００４２】この後、ＳｉＯ2 マスク１１を除去し、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層１２および１３をエッチングして、図１
や図５の斜視図に示すように、テーパ状のコア３を形成
すればよい。After this, the SiO 2 mask 11 is removed and I
The nGaAsP layers 12 and 13 are etched to obtain the structure shown in FIG.
Alternatively, as shown in the perspective view of FIG. 5, a tapered core 3 may be formed.
【００４３】図９および図１０は、それぞれ、本発明の
第３および第４実施例を示す斜視図であり、図１１はこ
れら第３および第４実施例の縦断面図である。図１２お
よび図１３は、それぞれ、図１１のＧＧ′線およびＨ
Ｈ′線断面図である。これら第３および第４実施例は、
それぞれ、図１〜図４および図５にそれぞれ示した第１
の実施例および第２の実施例において、屈折率が基板５
よりも高い第３のコア１０を第２コア４上に設けた場合
である。9 and 10 are perspective views showing the third and fourth embodiments of the present invention, respectively, and FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the third and fourth embodiments. 12 and 13 show GG 'line and H of FIG. 11, respectively.
It is a H'line sectional view. These third and fourth embodiments are
The first shown in FIGS. 1 to 4 and 5, respectively.
And the second embodiment, the refractive index of the substrate 5
This is a case where the third core 10 higher than the above is provided on the second core 4.
【００４４】なお、図１１において、第３のコア１０の
上側表面もテーパ状コア３のテーパ面に沿ったテーパを
もつように描いているが、実際にはコア３の最大厚みが
０．３μｍ程度で、コア４の厚みが４μｍ程度であるこ
とから、コア１０の上側表面はほぼ平坦である。図１１
ではコア３の上側表面を誇張してテーパ状に示してい
る。In FIG. 11, the upper surface of the third core 10 is also drawn to have a taper along the tapered surface of the tapered core 3, but in reality, the maximum thickness of the core 3 is 0.3 μm. On the other hand, since the thickness of the core 4 is about 4 μm, the upper surface of the core 10 is substantially flat. 11
Then, the upper surface of the core 3 is exaggeratedly shown in a tapered shape.
【００４５】図１４は本発明の第５実施例を示す斜視
図、図１５はその縦断面図である。図１６，図１７およ
び図１８は、それぞれ、図１５のＩＩ′線，ＪＪ′線お
よびＫＫ′線断面図である。図１９，図２０および図２
１は、それぞれ、本実施例の構造の製作法を説明する斜
視図、ＬＬ′線断面図、およびＭＭ′線断面図である。
ここで、第２コア４上に設けるＳｉＯ2 のマスク１１の
窓を素子の端部に向ってテーパ状に形成している。選択
成長では、成長は斜めに生じるため、ＬＬ′線断面にお
いては、ＩｎＧａＡｓＰコア２は台形に形成されるのに
対して、ＭＭ′線断面においては、ＩｎＧａＡｓＰコア
３は三角形に形成される。テーパの細い先端では極めて
小さい三角形になり最終的に導波光はコア３から放射さ
れ、図１４〜図１８に示した第２コア４や第３コア１０
を伝搬し、スポットサイズが拡大される。なお、この場
合、第３コア１０を設けなくてもスポット拡大について
のある程度の効果があることは言うまでもない。FIG. 14 is a perspective view showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a vertical sectional view thereof. 16, 17, and 18 are cross-sectional views taken along the line II ', the line JJ', and the line KK 'of FIG. 15, respectively. 19, 20 and 2
1A and 1B are a perspective view, a sectional view taken along the line LL ', and a sectional view taken along the line MM', respectively, for explaining the method of manufacturing the structure of this embodiment.
Here, the window of the SiO 2 mask 11 provided on the second core 4 is tapered toward the end of the element. Since the growth occurs obliquely in the selective growth, the InGaAsP core 2 is formed in a trapezoidal shape in the LL ′ line cross section, whereas the InGaAsP core 3 is formed in a triangular shape in the MM ′ line cross section. The tip with a thin taper forms an extremely small triangle, and the guided light is finally radiated from the core 3, and the second core 4 and the third core 10 shown in FIGS.
And the spot size is enlarged. In this case, needless to say, even if the third core 10 is not provided, there is a certain effect on the spot expansion.
【００４６】図２２および図２３に実線で示す特性は図
１〜図４に示した本発明の第１の実施例および図５に示
した本発明の第２の実施例の第２コア４の幅Ｗ（ここで
は計算の便宜上幅と厚みを同じとするが、両者は異なっ
ていてもよい）を変数とした場合のスポットサイズおよ
び第２コア４を伝搬してきた導波光の単一モード光ファ
イバ（ファイバのスポットサイズは４μｍとする）との
結合損失の計算結果である。破線で示す特性は、後述す
る比較例の場合を示す。また、本発明を適用しない従来
例として、ＩｎＧａＡｓコア（λｇ＝１．３μｍ）のみ
を用い、そのコア幅を１．５μｍおよびコア厚を０．４
μｍとした場合の幅方向および深さ方向のスポットサイ
ズ、および結合損失の大きさを、それぞれ、図２２およ
び図２３の縦軸に矢印で示した。これらの図から、コア
幅Ｗが大きくなるとともに、スポットサイズが拡大さ
れ、その結果、単一モード光ファイバとの結合損失を低
減できることがわかる。The characteristics shown by the solid lines in FIGS. 22 and 23 are the same as those of the second core 4 of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 and the second core 4 of the second embodiment of the present invention shown in FIG. Single-mode optical fiber for guided light propagating through the second core 4 and spot size when the width W (here, the width and the thickness are the same for convenience of calculation, but both may be different) It is the calculation result of the coupling loss with (the spot size of the fiber is 4 μm). The characteristic indicated by the broken line shows the case of the comparative example described later. In addition, as a conventional example to which the present invention is not applied, only an InGaAs core (λg = 1.3 μm) is used, the core width is 1.5 μm, and the core thickness is 0.4 μm.
The spot size in the width direction and the depth direction and the magnitude of the coupling loss when μm is shown by the arrows on the vertical axes in FIGS. 22 and 23, respectively. From these figures, it can be seen that the core width W increases and the spot size increases, and as a result, the coupling loss with the single-mode optical fiber can be reduced.
【００４７】なお、図２２および図２３は、図９および
図１０にそれぞれに示した本発明の第３および第４の実
施例については、第２コア４と第３コア１０の屈折率は
等しいとし、またそれらの厚みは第２コア４と第３コア
１０の厚みの和とした場合に対応している。この場合に
は、図９〜図１３からわかるように、スポットサイズ変
換部IIのコア３に対し、第２コア４と第３コア１０がほ
ぼ対称に配置しているため、スポットサイズ変換部IIの
コア３を伝搬してきた光が第２コア４と第３コア１０か
らなる大きなコアへのモード変換の効率が高くなる。22 and 23, the second core 4 and the third core 10 have the same refractive index in the third and fourth embodiments of the present invention shown in FIGS. 9 and 10, respectively. And the thickness thereof corresponds to the sum of the thicknesses of the second core 4 and the third core 10. In this case, as can be seen from FIGS. 9 to 13, since the second core 4 and the third core 10 are arranged substantially symmetrically with respect to the core 3 of the spot size conversion unit II, the spot size conversion unit II. The efficiency of mode conversion of light propagating through the core 3 into a large core composed of the second core 4 and the third core 10 is increased.
【００４８】また、本発明では、基板（ここではＩｎＰ
基板５）よりも屈折率が高い第２コア４や第３コア１０
を設けているので、スポットサイズ変換部IIのコア３を
細くしても導波モードがカットオフとならない。その結
果、スポットサイズ変換部IIにおいて放射損失が大きく
ならずに済み、より高効率なスポットサイズ変換を行う
ことができるという利点がある。In the present invention, the substrate (here, InP
The second core 4 and the third core 10 having a higher refractive index than the substrate 5)
Therefore, even if the core 3 of the spot size conversion section II is thinned, the guided mode does not become cut off. As a result, there is an advantage that the radiation loss does not increase in the spot size conversion unit II and the spot size conversion can be performed with higher efficiency.
【００４９】さらに、スポットサイズが拡大されている
ので、式（２）からわかるように、軸ずれのトレランス
も拡大されていることは言うまでもない。Further, since the spot size is enlarged, it goes without saying that the tolerance of the axis deviation is also enlarged, as can be seen from the equation (2).
【００５０】なお、本発明では、スポットサイズ変換部
IIのコア３をテーパ領域で打ち切り、素子端部の光伝搬
部III に屈折率が高い層（ＩｎＧａＡｓＰ，λg ＝１．
３μｍ）が来ないようにしているが、この効果を明らか
にするために、素子端部の光伝搬部III にまでテーパ領
域のコア３を延ばした従来例の場合、すなわち厚み０．
１３μｍのＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．３μｍ）による
コア３を端子端部まで延在させ、その上下両面を幅Ｗで
厚みＷ／２のコア（η＝３．２１３）でサンドイッチし
た構造についての結果を比較例として参考のために図２
２および図２３に破線で示す。この比較例では屈折率の
高いＩｎＧａＡｓＰ層がコア層間にあるので導波光は厚
み方向に充分に広がらない。これに対して、本発明で
は、屈折率が高いコア層３を光伝搬部III まで延ばさ
ず、スポットサイズ変換部IIでテーパ状に打ち切ってい
るために、極めて低損失な光結合が実現できると結論で
きる。In the present invention, the spot size conversion unit
The core 3 of II is cut off in the tapered region, and a layer having a high refractive index (InGaAsP, λ g = 1.
However, in order to clarify this effect, in the case of the conventional example in which the core 3 in the taper region is extended to the light propagation portion III at the device end, that is, the thickness of 0.
The result of the structure in which the core 3 made of 13 μm InGaAsP (λg = 1.3 μm) is extended to the terminal end and the upper and lower surfaces thereof are sandwiched by the core having the width W and the thickness W / 2 (η = 3.213) are shown. As a comparative example, FIG. 2 for reference.
2 and FIG. 23 are indicated by broken lines. In this comparative example, since the InGaAsP layer having a high refractive index is between the core layers, the guided light does not spread sufficiently in the thickness direction. On the other hand, in the present invention, since the core layer 3 having a high refractive index is not extended to the light propagating portion III and is cut off in the spot size converting portion II in a tapered shape, extremely low loss optical coupling can be realized. I can conclude.
【００５１】なお、比較例では、幅Ｗを大きくすると多
モードとなり易く、あまり幅を広くできないという欠点
がある。なお、この計算結果においては、第２コア４や
第３コア１０の屈折率は３．２１３としたが、クラッド
（ここではＩｎＰ）の屈折率に近い値の材料であれば、
厚みの薄いＩｎＧａＡｓウェルやＩｎＰバリアにより構
成した多重量子井戸（一般に超格子と呼ばれており、バ
ンドギャップと屈折率を独立に設定できる特徴があ
る），ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＡｌＡｓ等いかなる材料を
用いてもよい。In the comparative example, if the width W is increased, the mode tends to be multimode, and the width cannot be widened. Although the refractive index of the second core 4 and the third core 10 is 3.213 in this calculation result, if the material has a value close to the refractive index of the clad (here, InP),
Any material such as a thin InGaAs well or a multiple quantum well formed of an InP barrier (generally called a superlattice, which has the characteristic that the band gap and the refractive index can be set independently), InGaAsP, InAlAs, etc. may be used. ..
【００５２】また、出射用光導波路のコア２（ＩｎＧａ
ＡｓＰ、λg ＝１．３μｍ）と第２コア４や第３コア１
０（屈折率ｎ＝３．２１３）との屈折率差は５．５％と
大きく、ＩｎＰクラッド（屈折率３．１７）の場合の屈
折率差６．９％とほぼ同等である。従って、出射用光導
波路部のコア２においては光はコアに充分閉じ込められ
ており、光スイッチング等の機能を出射用光導波路部に
持たせることができる。しかもまた、スポットサイズが
小さなスポットサイズ変換部IIと出射用光導波路部Ｉと
のバットジョイント損失が小さくて済むことになる。Further, the core 2 (InGa) of the output optical waveguide is
AsP, λ g = 1.3 μm) and the second core 4 and the third core 1
The refractive index difference with 0 (refractive index n = 3.213) is as large as 5.5%, which is almost the same as the refractive index difference with the InP cladding (refractive index 3.17) of 6.9%. Therefore, in the core 2 of the emitting optical waveguide portion, light is sufficiently confined in the core, and the emitting optical waveguide portion can be provided with functions such as optical switching. Moreover, the butt joint loss between the spot size conversion section II having a small spot size and the emission optical waveguide section I can be small.
【００５３】あるいはまた、第２コア，第３コアにとど
まらず、もっと多くのコアを設けてもよいし、それらの
間に屈折率分布を持たせてもよい。Alternatively, not only the second core and the third core, but more cores may be provided, or a refractive index distribution may be provided between them.
【００５４】さらにまた、第２コアと第３コアの厚みが
同じでなくてもよい。一般に、半導体光デバイスの場合
にはコアの上側のクラッドの厚みはあまり厚くできない
ので、第２コアの厚みを第３コアの厚みよりも厚くする
ことにより、第２コアと第３コアの厚みの和を大きくで
きる。Furthermore, the thicknesses of the second core and the third core may not be the same. Generally, in the case of a semiconductor optical device, the thickness of the clad on the upper side of the core cannot be increased so much. Therefore, by making the thickness of the second core larger than the thickness of the third core, the thickness of the second core and the third core can be increased. The sum can be increased.
【００５５】図２４および図２５は本発明の第６および
第７の実施例をそれぞれ示す。図２６はこれら第６およ
び第７の実施例の縦断面図を示す。これら第６および第
７の実施例では、一旦、ＩｎＰクラッド１をエッチング
した後、スポットサイズ変換部IIのコア３の箇所から第
３のコア１０を再成長させる。24 and 25 show the sixth and seventh embodiments of the present invention, respectively. FIG. 26 shows a vertical sectional view of these sixth and seventh embodiments. In the sixth and seventh embodiments, after the InP clad 1 is once etched, the third core 10 is regrown from the spot of the core 3 of the spot size conversion part II.
【００５６】図２７および図２８は、それぞれ、本発明
の第８および第９の実施例を示す斜視図、図２９はこれ
ら実施例の縦断面図であり、出射用光導波路部Ｉのコア
２を形成する前にＩｎＰ基板８をエッチングしてエッチ
アウトした素子端部の部分に第２コア層４を再成長さ
せ、その後はこれまでの実施例と同様にスポットサイズ
変換部IIを製作する。27 and 28 are perspective views showing the eighth and ninth embodiments of the present invention, respectively, and FIG. 29 is a longitudinal sectional view of these embodiments, showing the core 2 of the optical waveguide portion I for emission. The first core layer 4 is regrown at the end portion of the element which is etched out by etching the InP substrate 8 before the formation of the above, and thereafter, the spot size conversion portion II is manufactured in the same manner as in the previous embodiments.
【００５７】また、スポットサイズ変換部IIにおける厚
み方向のテーパ形状は、図３０および図３１に示す第１
０の実施例のように、仮想テーパ線に沿って順次に延在
する複数のＩｎＧａＡｓＰ層１４の間に、複数のＩｎＰ
エッチストップ層１５を介挿しておき、両者の各層をウ
ェットエッチングによって上記の仮想テーパ線に沿うよ
うに順次に製作することもできる。Further, the taper shape in the thickness direction in the spot size conversion section II is the first shape shown in FIG. 30 and FIG.
As in the example of No. 0, a plurality of InPs are provided between the plurality of InGaAsP layers 14 sequentially extending along the virtual taper line.
It is also possible to interpose the etch stop layer 15 and to sequentially fabricate both layers by wet etching along the virtual taper line.
【００５８】図３２および図３３は、それぞれ、本発明
の第１１の実施例の縦断面図および平面図である。この
第１１の実施例では、図３０と異なり、スポットサイズ
変換部IIのテーパ形状を複数個のテーパ形状で形成して
いるため、テーパ光導波路の長手方向における等価屈折
率を図３０に示した第１０の実施例の場合よりも等価的
に緩やかに変えることができ、スポットサイズ変換部II
におけるスポットサイズ変換効率が向上することにな
る。32 and 33 are a vertical sectional view and a plan view, respectively, of an eleventh embodiment of the present invention. In this eleventh embodiment, different from FIG. 30, the taper shape of the spot size conversion portion II is formed by a plurality of taper shapes, so that the equivalent refractive index in the longitudinal direction of the tapered optical waveguide is shown in FIG. The spot size converter II can be equivalently and gently changed as compared with the case of the tenth embodiment.
Therefore, the spot size conversion efficiency in the above will be improved.
【００５９】なお、これらのテーパの形成については第
３コアがない場合にも適用できることは言うまでもな
い。It goes without saying that the formation of these tapers can be applied even when the third core is not provided.
【００６０】これまでに説明してきた本発明の第１〜第
１１の実施例では、いずれも、第２コア４および第３コ
ア１０をメサ形状に形成し、その両側面をクラッド６で
埋め込んで横方向の光閉じ込めを行っているが、コア４
および１０の厚さが厚くなるとクラッド６による埋め込
みが難しくなる。In any of the first to eleventh embodiments of the present invention described above, the second core 4 and the third core 10 are formed in a mesa shape, and both side surfaces thereof are filled with the cladding 6. The light is confined in the lateral direction, but the core 4
If the thicknesses of 10 and 10 become thick, it becomes difficult to embed by the clad 6.
【００６１】そこで、以下に示す第１２〜第１９の実施
例では、第２コア４および第３コア１０については、メ
サ形状とせずに基板５と同様に平板状に形成し、埋め込
み層６を設けずにクラッド１をスポットサイズ変換部II
および光伝搬部III にまで延在させ、これら両部分IIお
よびIII におけるクラッド１をメサ形状に形成して横方
向の光閉じ込めを行う。Therefore, in the twelfth to nineteenth embodiments shown below, the second core 4 and the third core 10 are formed in a flat plate shape like the substrate 5 without forming the mesa shape, and the buried layer 6 is formed. Without providing the clad 1, the spot size converter II
And the light propagating portion III, and the cladding 1 in both portions II and III is formed in a mesa shape to confine light in the lateral direction.
【００６２】図３４に示す第１２の実施例では、テーパ
状コア３の幅が広がるのに対応してクラッド１のメサ部
１Ａの幅も広げている。In the twelfth embodiment shown in FIG. 34, the width of the mesa portion 1A of the clad 1 is widened corresponding to the widening of the tapered core 3.
【００６３】図３５に示す第１３の実施例では、クラッ
ド１のメサ部１Ａの幅を一定に定めている。In the thirteenth embodiment shown in FIG. 35, the width of the mesa portion 1A of the cladding 1 is fixed.
【００６４】図３６に示す第１４の実施例では、テーパ
状コア３の厚さをテーパ状に薄くすると共に幅をテーパ
状に狭くし、かつクラッド１のメサ部１Ａの幅を広げて
いる。In the fourteenth embodiment shown in FIG. 36, the thickness of the tapered core 3 is tapered and the width thereof is narrowed, and the width of the mesa portion 1A of the clad 1 is widened.
【００６５】図３７に示す第１５の実施例では、図３６
に示したのと同様のテーパ状コア３に対して、クラッド
１のメサ部１Ａの幅を一定に定めている。In the fifteenth embodiment shown in FIG. 37, FIG.
The width of the mesa portion 1A of the clad 1 is fixed for the same tapered core 3 as shown in FIG.
【００６６】図３８〜図４１に示す第１６〜第１９の実
施例では、第２コア４に加えて第３コア１０を設けてい
るが、クラッド１のメサ部１Ａおよびコア３について
は、それぞれ、図３４〜図３７に示した第１２〜第１５
の実施例と同様に構成する。In the sixteenth to nineteenth embodiments shown in FIGS. 38 to 41, the third core 10 is provided in addition to the second core 4, but the mesa portion 1A of the clad 1 and the core 3 are respectively provided. , 12th to 15th shown in FIGS. 34 to 37
The configuration is similar to that of the embodiment.
【００６７】図４２はこれら第１６〜第１９の実施例の
縦断面図、図４３および図４４は、それぞれ、図４２の
ＮＮ′線およびＯＯ′線断面図である。FIG. 42 is a vertical sectional view of these sixteenth to nineteenth embodiments, and FIGS. 43 and 44 are sectional views taken along the line NN 'and the line OO' of FIG. 42, respectively.
【００６８】なお、図３４〜図４４において、メサの深
さは導波モードが単一モード伝搬となるように定める。
従って、単一モード性が保たれるならば、第３コア１０
や第２コア４までメサを深く切り込んでもよい。34 to 44, the depth of the mesa is determined so that the guided mode is single mode propagation.
Therefore, if the single mode property is maintained, the third core 10
Alternatively, the mesa may be deeply cut to the second core 4.
【００６９】あるいはまた、例えば図３４の実施例にお
いては、横方向における光の閉じ込めをメサを形成する
ことにより行っているが、このようにメサを構成する代
わりに、図３４の場合であれば第２コア４を部分的に厚
くすることによっても横方向における閉じ込めを行うこ
とが可能である。Alternatively, for example, in the embodiment of FIG. 34, the confinement of light in the lateral direction is performed by forming the mesa, but instead of forming the mesa in this way, in the case of FIG. It is also possible to confine in the lateral direction by partially thickening the second core 4.
【００７０】光半導体導波路のスポットサイズをＳＭＦ
のそれと同程度の大きさにするためには、コア層とクラ
ッド層との屈折率差Δｎを小さくし、光の界分布を広げ
ることが考えられる。ひとつの方法として、混晶の組成
比を変えることによって、Δｎをわずかに設ける方法が
ある。たとえば、コア層にＧａＡｓ、クラッド層にＡｌ
X Ｇａ1-X Ａｓを用いるとする（参考文献 Ｌｉｎ ｅ
ｔ．ａｌ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２１，５９
８（１９８５））。ここで、小さなΔｎを設けるために
は、クラッド層であるＡｌX Ｇａ1-X ＡｓのＡｌ分率を
正確に制御せねばならず、制御が非常に困難であり、実
用性に乏しい。The spot size of the optical semiconductor waveguide is set to SMF.
In order to make the size approximately the same as that, it is conceivable to reduce the refractive index difference Δn between the core layer and the clad layer and widen the field distribution of light. One method is to provide a small Δn by changing the composition ratio of the mixed crystal. For example, GaAs for the core layer and Al for the cladding layer
X Ga 1-X As is used (reference literature: Line
t. al. Electron. Lett. 21,59
8 (1985)). Here, in order to provide a small Δn, the Al fraction of the Al x Ga 1 -x As that is the clad layer must be accurately controlled, which is very difficult to control and is not practical.
【００７１】そこで、もうひとつの方法として、図５１
に示すように多重量子井戸（以下ＭＱＷ）を用いてコア
の屈折率を制御した構造が提案されている（参考文献
Ｄｅｒｉ ｅｔ．ａｌ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．５５，１４９５（１９８９））。図５１において、
２０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２０２はＩｎＰバッファ
層、２０３はコア層、２０４はＩｎＰ上部クラッド層で
ある。各層はすべてノンドープである。コア層２０３は
ＭＱＷ構造になっており、その構成は、ウェルに厚さ
３．５ｎｍのＩｎＧａＡｓ（λ＝１．１３μｍ）層、バ
リアに厚さ１３９．４ｎｍのＩｎＰ層となっている。ウ
ェル層とバリア層は交互に１５層ずつ存在する。Therefore, as another method, FIG.
As shown in, a structure in which the refractive index of the core is controlled by using a multiple quantum well (hereinafter MQW) has been proposed (references).
Deri et. al. Appl. Phys. Let
t. 55, 1495 (1989)). In FIG. 51,
201 is a semi-insulating InP substrate, 202 is an InP buffer layer, 203 is a core layer, and 204 is an InP upper clad layer. All layers are undoped. The core layer 203 has an MQW structure, and its structure is an InGaAs (λ = 1.13 μm) layer having a thickness of 3.5 nm and a InP layer having a thickness of 139.4 nm as a barrier. There are 15 well layers and 15 barrier layers alternately.
【００７２】ＭＱＷの等価的な屈折率ｎMQW は、次式で
表される。The equivalent refractive index n MQW of MQW is expressed by the following equation.
【００７３】[0073]
【数３】 ｎMQW ＝（（ｎ1 2ｄ1 ＋ｎ2 2ｄ2 ）／（ｄ1 ＋ｄ2 ））1/2 （３） なお、ｎ1 はウェルの屈折率、ｎ2 はバリアの屈折率、
ｄ1 はウェルの膜厚、そしてｄ2 はバリアの膜厚であ
る。これからわかるように、ウェルとバリアの屈折率が
既知であれば、ウェルとバリアの膜厚を任意に選択する
ことによって、所望の屈折率を設定することができる。
最近のＭＯＶＰＥやＭＢＥ等の成長方法を用いれば、膜
厚制御は１ｎｍオーダの精度で制御できる。式（３）よ
り上記のＭＱＷであるコア層２０３の等価的屈折率は
３．１７３程度になる。クラッド層であるＩｎＰの屈折
率は３．１７であるので、Δｎは１×１０-3程度と小さ
い値とすることができる。N MQW = ((n 1 2 d 1 + n 2 2 d 2 ) / (d 1 + d 2 )) 1/2 (3) where n 1 is the refractive index of the well and n 2 is the refractive index of the barrier rate,
d 1 is the thickness of the well, and d 2 is the thickness of the barrier. As can be seen from this, if the refractive index of the well and the barrier are known, the desired refractive index can be set by arbitrarily selecting the film thickness of the well and the barrier.
If a recent growth method such as MOVPE or MBE is used, the film thickness can be controlled with an accuracy of the order of 1 nm. From Equation (3), the equivalent refractive index of the MQW core layer 203 is about 3.173. Since the refractive index of InP that is the clad layer is 3.17, Δn can be a small value of about 1 × 10 −3 .
【００７４】しかしながら、このような従来の構造には
次に示す問題があった。すなわち、ＭＱＷのウェルに用
いたＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．１３μｍ、屈折率ｎ＝
３．２９５６）は四元混晶である。したがって、成長中
のＡｓ圧やＰ圧の変動によって、組成が所望の値からバ
ンドギャップ波長にしてΔλ＝０．０２μｍ程度ばらつ
く。また、ウエハ面内のばらつきも同程度考えられる。However, such a conventional structure has the following problems. That is, the InGaAsP used for the MQW well (λ = 1.13 μm, refractive index n =
3.2956) is a quaternary mixed crystal. Therefore, the composition varies from the desired value to a bandgap wavelength of about Δλ = 0.02 μm due to fluctuations of As pressure and P pressure during growth. In addition, variations within the wafer surface can be considered to the same extent.
【００７５】図５２はＩｎＧａＡｓＰ四元混晶のバンド
ギャップ波長と屈折率との関係を示す図である。この図
からわかるように、ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャップ波
長が変われば、屈折率も変化してしまい、Δｎの高精度
の制御ができない。そのため、スポットが十分に大きく
ならなかったり、また放射してしまったりする問題があ
った。また、半導体導波路形光スイッチのような大面積
のデバイスでは、ウェハ面内のばらつきのため、上記と
同様な問題があった。FIG. 52 is a diagram showing the relationship between the bandgap wavelength and the refractive index of the InGaAsP quaternary mixed crystal. As can be seen from this figure, if the band gap wavelength of InGaAsP changes, the refractive index also changes, and it is not possible to control Δn with high precision. Therefore, there are problems that the spot does not become sufficiently large or that the spot is emitted. Further, in a large area device such as a semiconductor waveguide type optical switch, there is a problem similar to the above due to variations in the wafer surface.
【００７６】このように、従来の技術ではＭＱＷのウェ
ル層にＩｎＧａＡｓＰ四元混晶を用いているため、組成
制御すなわち屈折率制御が十分にできず、スポットサイ
ズをひろげた光導波路を再現性よくかつ高精度に形成で
きなかった。As described above, in the conventional technique, since the InGaAsP quaternary mixed crystal is used for the MQW well layer, composition control, that is, refractive index control cannot be sufficiently performed, and an optical waveguide with a wide spot size can be reproduced with good reproducibility. And it could not be formed with high precision.
【００７７】以上の点に鑑みて、本発明の上述した実施
例における第２コア４や第３コア１０として、ＩｎＡｌ
ＡｓとＩｎＰとを交互に積層するなどにより屈折率を制
御した積層構造を用いた第２０〜２２実施例を以下に説
明する。In view of the above points, InAl is used as the second core 4 and the third core 10 in the above-described embodiment of the present invention.
Twenty-second to twenty-second embodiments using a laminated structure in which the refractive index is controlled by alternately laminating As and InP will be described below.
【００７８】図５３は本発明の第２０の実施例を説明す
る図であり、光軸と水平な方向の断面図である。層構造
は、下から順にＩｎＰ基板３１，ＩｎＰ下部クラッド層
３２，ＭＱＷコア層３３，ＩｎＰ上部クラッド層３４で
ある。ＭＱＷの層構成は、ウェルにＩｎＰ（２４０ｎ
ｍ）、バリアにＩｎＡｌＡｓ（２０ｎｍ）を用い、繰り
返し周期は６である。FIG. 53 is a view for explaining the twentieth embodiment of the present invention and is a sectional view in a direction horizontal to the optical axis. The layer structure is an InP substrate 31, an InP lower cladding layer 32, an MQW core layer 33, and an InP upper cladding layer 34 in this order from the bottom. The MQW layer structure is InP (240n
m), InAlAs (20 nm) is used for the barrier, and the repetition period is 6.
【００７９】上記に示す構造において、コアの屈折率は
以下に示すようになる。ＩｎＰの屈折率を３．１６９
３、ＩｎＡｌＡｓの屈折率を３．２１３とすると、式
（３）より、ＭＱＷコア層３３の屈折率は３．１７２７
となり、ＩｎＰクラッドとの屈折率差Δｎは、３．４×
１０-3となる。このような小さなΔｎのため、コアの光
の閉じ込めは緩くなり、界分布が広がり、その結果スポ
ットサイズが大きくなる。なお、ＩｎＡｌＡｓの屈折率
は、Ｘ線回折でＩｎＰと格子整合する組成（Ｉｎ0.52Ａ
ｌ0.48Ａｓ）さえつかんでおけば、一義的に決まる。In the structure described above, the refractive index of the core is as shown below. The refractive index of InP is 3.169
3, and the refractive index of InAlAs is 3.213, the refractive index of the MQW core layer 33 is 3.1727 according to the formula (3).
Therefore, the refractive index difference Δn with the InP clad is 3.4 ×
It becomes 10 -3 . Due to such a small Δn, the confinement of light in the core is loose, the field distribution is widened, and the spot size is large. The refractive index of InAlAs is a composition (In 0.52 A
l 0.48 As) If you grab it, it will be decided uniquely.
【００８０】上記の説明から明らかなように、ＭＱＷに
ＩｎＧａＡｓＰ四元混晶を使用する従来の方法に比べ
て、ＩｎＡｌＡｓ３元混晶を使用する本実施例の方が、
混晶を構成する元素数も少く、組成制御が容易である。
さらにまた、ＩｎＧａＡｓＰ四元混晶の場合、Ｘ線回折
でＩｎＰとの格子整合を確認しても、一義的に屈折率が
決定するとは限らず、フォトルミネッセンスでバンドギ
ャップエネルギーをも確認して、初めて屈折率が決定す
る。このことからみても、Ｘ線回折のみで一義的に屈折
率を決定できるＩｎＡｌＡｓを用いたＭＱＷの方が、Ｉ
ｎＧａＡｓＰを用いたＭＱＷよりも屈折率制御が容易で
ある。As is clear from the above description, the present embodiment using the InAlAs ternary mixed crystal is better than the conventional method using the InGaAsP quaternary mixed crystal for the MQW.
The number of elements composing the mixed crystal is small, and composition control is easy.
Furthermore, in the case of InGaAsP quaternary mixed crystal, even if the lattice matching with InP is confirmed by X-ray diffraction, the refractive index is not always uniquely determined, and the bandgap energy is also confirmed by photoluminescence. For the first time, the refractive index is determined. From this, MQW using InAlAs, which can uniquely determine the refractive index only by X-ray diffraction, is
It is easier to control the refractive index than MQW using nGaAsP.
【００８１】図５４は本発明の第２１の実施例を説明す
る図であり、光軸と水平な方向の断面図である。層構造
は、下から順にＩｎＰ基板４１，ＩｎＰ下部クラッド層
４２，ＭＱＷ第１コア層４３，ＩｎＰ上部クラッド層４
４で、ＩｎＧａＡｓＰ第２コア４５をＭＱＷ第１コア４
３の中に設ける。FIG. 54 is a view for explaining the 21st embodiment of the present invention and is a sectional view in a direction horizontal to the optical axis. The layer structure is, in order from the bottom, an InP substrate 41, an InP lower cladding layer 42, an MQW first core layer 43, and an InP upper cladding layer 4.
4 the InGaAsP second core 45 into the MQW first core 4
Provided in 3.
【００８２】コアは、ＩｎＧａＡｓＰ第１コア４５とＭ
ＱＷ第２コア４３の形状に応じて、以下に述べる３つの
部分から構成される。ＩｎＧａＡｓＰ第２コア４５とＭ
ＱＷ第１コア４３とがともに存在する出射用光導波路部
Ｉ、ＩｎＧａＡｓＰ第２コア４５が導波方向にむかって
厚さが徐々に薄くなるとともに、導波路幅が広く、ある
いは狭くなっているスポットサイズ変換部ＩＩ、および
ＭＱＷ第１コア４３のみからなる光伝搬部ＩＩＩの３つ
の部分である。ＭＱＷの層構成は、ウェルにＩｎＰ（２
４０ｎｍ）、バリアにＩｎＡｌＡｓ（２０ｎｍ）を用
い、繰り返し周期は６である。The cores are InGaAsP first core 45 and M
Depending on the shape of the QW second core 43, it is composed of the following three parts. InGaAsP second core 45 and M
A spot in which the output optical waveguide portion I where the QW first core 43 is present and the InGaAsP second core 45 are gradually thinned toward the waveguide direction, and the waveguide width is widened or narrowed. There are three parts, a size conversion part II and a light propagation part III consisting of the MQW first core 43 only. The layer structure of MQW is InP (2
40 nm), InAlAs (20 nm) is used for the barrier, and the repetition cycle is 6.
【００８３】次に、第２１の実施例における光導波路の
製作工程を以下に示す。図５５は本発明の第２１の実施
例の光導波路の製作工程を説明する図であり、光軸と水
平方向の断面図である。Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板
５０１上に、ＭＯＶＰＥ法によって以下に述べる層を順
次に成長させる。すなわち、ＩｎＰ下部クラッド層５０
２，ＭＱＷ第１コア層５０３，ＩｎＰエッチストップ層
５０４，ＩｎＧａＡｓＰ層５０５，ＩｎＰエッチストッ
プ層５０６，ＩｎＧａＡｓＰ層５０７，ＩｎＰエッチス
トップ層５０４，ＩｎＧａＡｓＰ層５０５，ＩｎＰエッ
チストップ層５０６，ＩｎＧａＡｓＰ層５０７，ＩｎＰ
エッチストップ層５０８，ＩｎＧａＡｓＰ層５０９，Ｉ
ｎＰエッチストップ層５１０，ＩｎＧａＡｓＰ層５１
１，ＩｎＰエッチストップ層５１２，ＩｎＧａＡｓＰ層
５１３をこの順序に成長させる。Next, the manufacturing process of the optical waveguide in the twenty-first embodiment will be described below. FIG. 55 is a view for explaining the manufacturing process of the optical waveguide according to the twenty-first embodiment of the present invention, which is a sectional view in the horizontal direction with respect to the optical axis. On the Fe-doped semi-insulating InP substrate 501, the layers described below are sequentially grown by the MOVPE method. That is, the InP lower clad layer 50
2, MQW first core layer 503, InP etch stop layer 504, InGaAsP layer 505, InP etch stop layer 506, InGaAsP layer 507, InP etch stop layer 504, InGaAsP layer 505, InP etch stop layer 506, InGaAsP layer 507, InP
Etch stop layer 508, InGaAsP layer 509, I
nP etch stop layer 510, InGaAsP layer 51
1, InP etch stop layer 512 and InGaAsP layer 513 are grown in this order.
【００８４】ＩｎＧａＡｓＰの組成は、バンドギャップ
波長にして１．２６μｍである。ＩｎＰエッチストップ
層５０４からＩｎＧａＡｓＰ層５１３までを合わせたも
のが、図５４に示したＩｎＧａＡｓＰ第２コア層４５に
相当するものである。The composition of InGaAsP is 1.26 μm in band gap wavelength. A combination of the InP etch stop layer 504 to the InGaAsP layer 513 corresponds to the InGaAsP second core layer 45 shown in FIG.
【００８５】続いて、図５６にＩｎＧａＡｓＰ第２コア
層４５のスポットサイズ変換部ＩＩの製作工程を説明す
る。図５６における工程のすべてはウェットエッチング
で行う。まず、ＩｎＧａＡｓＰ層５１３をＩｎＰエッチ
ストップ層まで選択エッチングする。次に、光導波方向
にむかって厚さが徐々に薄くなるように、ＩｎＰエッチ
ストップ層５１２をエッチングし、引き続いてＩｎＧａ
ＡｓＰ層５１１をエッチングする。以上の処理を繰り返
し行い、ＩｎＰエッチストップ層５１０，５０８，５０
６およびＩｎＧａＡｓＰ層５０９，５０７，５０５まで
選択エッチングを行う。Next, a manufacturing process of the spot size conversion portion II of the InGaAsP second core layer 45 will be described with reference to FIG. All the steps in FIG. 56 are performed by wet etching. First, the InGaAsP layer 513 is selectively etched down to the InP etch stop layer. Next, the InP etch stop layer 512 is etched so that the thickness becomes gradually thinner toward the optical waveguide direction, and then InGa is etched.
The AsP layer 511 is etched. The above process is repeated to form the InP etch stop layers 510, 508, 50.
6 and the InGaAsP layers 509, 507 and 505 are selectively etched.
【００８６】次に、図５７および図５８でＩｎＧａＡｓ
Ｐ第２コア層４５のストライプを形成する工程を説明す
る。ウェットエッチングで出射用光導波路部の幅がＬ、
また、スポットサイズ変換部の幅を、図５７に示すよう
に徐々に狭くなるようにするか、あるいは図５８に示す
ように徐々に広くなるようにする。Next, referring to FIG. 57 and FIG. 58, InGaAs
A process of forming the stripe of the P second core layer 45 will be described. The width of the output optical waveguide portion is L by wet etching,
Further, the width of the spot size conversion portion is gradually narrowed as shown in FIG. 57 or gradually widened as shown in FIG.
【００８７】次に、図５９を参照して再成長とメサスト
ライプを形成する工程を説明する。まず、ＭＱＷ第１コ
ア層５０３上にＭＯＶＰＥ法でＭＱＷ第２コア層９０３
を成長させ、さらにＩｎＧａＡｓＰ第２コア層４５上
に、ＭＯＶＰＥ法でＩｎＰ上部クラッド層９０５を成長
させる。次に、ウェットエッチングでＩｎＰ上部クラッ
ド層９０５、ＭＱＷ第１コア層５０３および９０３を図
５９に示すような幅Ｗのメサストライプの形状に形成す
る。Next, the steps of re-growth and forming a mesa stripe will be described with reference to FIG. First, the MQW second core layer 903 is formed on the MQW first core layer 503 by the MOVPE method.
And an InP upper cladding layer 905 are grown on the InGaAsP second core layer 45 by MOVPE. Next, the InP upper clad layer 905 and the MQW first core layers 503 and 903 are formed in a mesa stripe shape having a width W as shown in FIG. 59 by wet etching.
【００８８】以上に説明した構造において、ＩｎＧａＡ
ｓＰ第２コア層４５（図５４）の屈折率は、式（３）よ
り３．３３４２である。また、ＭＱＷ第１コア層４３の
屈折率は第２０の実施例より３．１７２７である。In the structure described above, InGaA
The refractive index of the sP second core layer 45 (FIG. 54) is 3.3342 according to the equation (3). The refractive index of the MQW first core layer 43 is 3.1727 according to the twentieth embodiment.
【００８９】図５４の紙面の左手から進行してきた導波
光は、出射用光導波路部では、上記ＩｎＧａＡｓＰ第２
コア層４５とＭＱＷ第１コア層４３との大きな屈折率差
を感じて、強く閉じ込められた状態で伝搬してくる。次
に、スポットサイズ変換部にくると、ＩｎＧａＡｓＰ第
２コア層４５とＭＱＷ第１コア４３との屈折率差が、光
の伝搬方向に対して徐々に小さくなっていくので、導波
光は放射を始める。そして、光伝搬部では、導波光は、
ＭＱＷ第１コア層４３で緩やかに閉じ込められて、大き
なスポットサイズの光となる。The guided light traveling from the left hand on the paper surface of FIG.
A large difference in refractive index between the core layer 45 and the MQW first core layer 43 is felt, and they propagate in a strongly confined state. Next, at the spot size converter, the difference in refractive index between the InGaAsP second core layer 45 and the MQW first core 43 gradually becomes smaller in the light propagation direction, so that the guided light radiates. start. Then, in the light propagating section, the guided light is
The light is confined gently by the MQW first core layer 43 and becomes light with a large spot size.
【００９０】図６０に本発明の光導波路のリッジ幅と挿
入損失との関係を示す。なお、挿入損失の測定はｆｉｂ
ｅｒ ｔｏ ｆｉｂｅｒで行った。導波路幅１４〜１８
μｍの間で、挿入損失０．７ｄＢが得られた。この損失
の内訳は、伝搬損失が０．４ｄＢ、ファイバとの結合損
失が一端面あたり０．１５ｄＢである。FIG. 60 shows the relationship between the ridge width and the insertion loss of the optical waveguide of the present invention. The insertion loss is measured by fib
er to fiber. Waveguide width 14 to 18
An insertion loss of 0.7 dB was obtained between μm. The breakdown of this loss is that the propagation loss is 0.4 dB and the coupling loss with the fiber is 0.15 dB per one end face.
【００９１】図６１は本発明の第２２の実施例を説明す
る斜視図、図６２および図６３はその断面図である。Ｉ
ｎＰ基板１１０１上に、ＭＱＷ第１コア層１１０２を成
長させたあと、その上にＳｉＯ2 マスク１１０３を形成
する。成長層の膜厚を場所的に変えることのできる領域
選択成長技術（文献：１９９１年電子情報通信学会秋季
大会ｃ−１３３）によって、このような形状のＳｉＯ2
マスク１１０３を用いて、徐々に厚さが変化して行くよ
うなＩｎＧａＡｓＰ第２コア層１１０４を形成すること
ができる。FIG. 61 is a perspective view for explaining the 22nd embodiment of the present invention, and FIGS. 62 and 63 are sectional views thereof. I
After growing the MQW first core layer 1102 on the nP substrate 1101, a SiO 2 mask 1103 is formed thereon. A region-selective growth technique (reference: 1991 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers c-133), which allows the thickness of the growth layer to be changed locally, is used to form SiO 2 having such a shape.
The mask 1103 can be used to form the InGaAsP second core layer 1104 whose thickness gradually changes.
【００９２】上記で説明した大きなスポットサイズへの
変換、およびその後の導波の可否は、ＭＱＷ第１コア層
４３とＩｎＰクラッド４２，４４との屈折率差をいかに
正確に制御するかで決まる。従来の方法ではＭＱＷにＩ
ｎＧａＡｓＰ四元混晶を使用するのに比べて、本発明で
はＩｎＡｌＡｓ３元混晶を使用するので、混晶を構成す
る元素数も少く、組成制御すなわち屈折率制御が容易で
ある。しかもまた、ＩｎＧａＡｓＰ四元混晶の場合、Ｘ
線回折でＩｎＰとの格子整合を確認しても、一義的に屈
折率が決定するとは限らず、さらにフォトルミネッセン
スでバンドギャップエネルギーをも確認して、初めて屈
折率を決定することができる。このことからみても、Ｘ
線回折のみで一義的に屈折率を決定できるＩｎＡｌＡｓ
を用いたＭＱＷの方が、ＩｎＧａＡｓＰを用いたＭＱＷ
よりも屈折率制御が容易であることがわかる。Whether or not the conversion to the large spot size described above and the subsequent wave guiding are possible depends on how accurately the difference in the refractive index between the MQW first core layer 43 and the InP claddings 42 and 44 is controlled. In the conventional method, MQW is I
Compared to using nGaAsP quaternary mixed crystal, since the present invention uses InAlAs ternary mixed crystal, the number of elements constituting the mixed crystal is small and composition control, that is, refractive index control is easy. Moreover, in the case of InGaAsP quaternary mixed crystal, X
Even if the lattice matching with InP is confirmed by line diffraction, the refractive index is not always uniquely determined, and the refractive index can be determined only after the bandgap energy is also confirmed by photoluminescence. Even from this, X
InAlAs whose refractive index can be uniquely determined only by line diffraction
MQW using InGaAsP is better than MQW using InGaAsP
It is understood that the refractive index control is easier than that.
【００９３】ＩｎＰ上部クラッド層９０５を再成長させ
るときは、ＬＰＥ法を用いることもできる。また、メサ
ストライプを形成するときは、ウェットエッチングでは
なく、ドライエッチングを用いることもできる。When the InP upper cladding layer 905 is regrown, the LPE method can be used. When forming the mesa stripe, dry etching can be used instead of wet etching.
【００９４】[0094]
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではスポッ
トサイズ変換部の光導波路のコアの厚みを薄くすること
により、光を漏れださせ、かつ素子の端部の光伝搬部に
至る前にスポットサイズ変換部においてコアを打ち切っ
て素子端部には屈折率が高い出射用光導波路のコアが形
成されないように構成し、しかもまた、本発明では、基
板よりも屈折率が高いが出射用光導波路を伝搬する導波
光の分布に影響を与えない程度の屈折率を有するコアを
新たに出射用光導波路とスポットサイズ変換用光導波路
の少なくとも下もしくは上に設けている。これらの構成
により、本発明では、導波モードがカットオフとなら
ず、しかも放射モードと結合して放射損が増加すること
がないため、スポットサイズを広げることができる。そ
の結果、本発明によれば、半導体光導波路と外部光ファ
イバとの光結合損失を低減するとともに軸ずれのトレラ
ンスを大幅に改善でき、半導体光導波路と外部光ファイ
バとの結合を容易に行える効果がある。As described above, according to the present invention, the thickness of the core of the optical waveguide of the spot size conversion portion is reduced so that light is leaked and before reaching the light propagation portion at the end of the element. In the spot size conversion part, the core is cut off so that the core of the output optical waveguide having a high refractive index is not formed at the end of the element, and in the present invention, the output optical waveguide having a higher refractive index than the substrate is used. A core having a refractive index that does not affect the distribution of guided light propagating in the waveguide is newly provided at least below or above the emission optical waveguide and the spot size conversion optical waveguide. With these configurations, in the present invention, the guided mode is not cut off and the radiation loss is not increased by coupling with the radiation mode, so that the spot size can be increased. As a result, according to the present invention, the optical coupling loss between the semiconductor optical waveguide and the external optical fiber can be reduced, and the tolerance of the axis deviation can be significantly improved, and the semiconductor optical waveguide and the external optical fiber can be easily coupled. There is.
【００９５】本発明によれば、ＭＱＷコア層を、ＩｎＧ
ａＡｓＰ四元混晶ではなくＩｎＡｌＡｓを用いて構成す
るため、組成制御が容易であり、従って高い精度で層の
屈折率制御ができ、再現性よくスポットサイズを拡大し
た半導体光導波路を提供できる。According to the present invention, the MQW core layer is made of InG
Since the composition is made using InAlAs instead of the aAsP quaternary mixed crystal, the composition can be easily controlled, and therefore the refractive index of the layer can be controlled with high accuracy, and a semiconductor optical waveguide with an enlarged spot size can be provided with good reproducibility.
【００９６】本発明によるスポットサイズ拡大形光導波
路は、半導体光デバイスのあらゆる個別部品の外部導波
路との接続部に用いることができる他、半導体モノリシ
ック回路やＰｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒ
ｃｕｉｔ（ＰＬＣ）等のハイブリット回路中のデバイス
間の接続部にも有効に適用できる。The spot-size-enlarged optical waveguide according to the present invention can be used as a connection portion of any individual component of a semiconductor optical device with an external waveguide, a semiconductor monolithic circuit or a Planer Lightwave Cir.
It can also be effectively applied to a connecting portion between devices in a hybrid circuit such as a cut (PLC).
【図１】本発明の第１の実施例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the first embodiment of the present invention.
【図３】図２のＣＣ′線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
【図４】図２のＤＤ′線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG.
【図５】本発明の第２の実施例の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２の実施例の縦断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図７】図６のＥＥ′線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line EE ′ of FIG.
【図８】図６のＦＦ′線断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line FF ′ of FIG.
【図９】本発明の第３の実施例の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a third embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第４の実施例の斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a fourth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第３および第４の実施例の縦断面図
である。FIG. 11 is a vertical sectional view of third and fourth embodiments of the present invention.
【図１２】図１１のＧＧ′線断面図である。12 is a sectional view taken along the line GG ′ of FIG.
【図１３】図１１のＨＨ′線断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line HH ′ of FIG.
【図１４】本発明の第５の実施例の斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of a fifth embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第５の実施例の縦断面図である。FIG. 15 is a vertical sectional view of a fifth embodiment of the present invention.
【図１６】図１５のＩＩ′線断面図である。16 is a sectional view taken along the line II ′ of FIG.
【図１７】図１５のＪＪ′線断面図である。17 is a sectional view taken along line JJ ′ of FIG.
【図１８】図１５のＫＫ′線断面図である。18 is a sectional view taken along the line KK 'of FIG.
【図１９】本発明の第５の実施例の製造工程を示す斜視
図である。FIG. 19 is a perspective view showing the manufacturing process of the fifth embodiment of the present invention.
【図２０】図１９のＬＬ′線断面図である。FIG. 20 is a sectional view taken along the line LL ′ of FIG.
【図２１】図１９のＭＭ′線断面図である。21 is a sectional view taken along the line MM ′ of FIG.
【図２２】本発明の効果を説明する特性図である。FIG. 22 is a characteristic diagram illustrating the effect of the present invention.
【図２３】本発明の効果を説明する特性図である。FIG. 23 is a characteristic diagram illustrating the effect of the present invention.
【図２４】本発明の第６の実施例の斜視図である。FIG. 24 is a perspective view of a sixth embodiment of the present invention.
【図２５】本発明の第７の実施例の斜視図である。FIG. 25 is a perspective view of a seventh embodiment of the present invention.
【図２６】本発明の第６および第７の実施例の縦断面図
である。FIG. 26 is a vertical sectional view of sixth and seventh embodiments of the present invention.
【図２７】本発明の第８の実施例の斜視図である。FIG. 27 is a perspective view of an eighth embodiment of the present invention.
【図２８】本発明の第９の実施例の斜視図である。FIG. 28 is a perspective view of the ninth embodiment of the present invention.
【図２９】本発明の第８および第９の実施例の縦断面図
である。FIG. 29 is a vertical cross-sectional view of eighth and ninth embodiments of the present invention.
【図３０】本発明の第１０の実施例の縦断面図である。FIG. 30 is a vertical sectional view of a tenth embodiment of the present invention.
【図３１】本発明の第１０の実施例の平面図である。FIG. 31 is a plan view of a tenth embodiment of the present invention.
【図３２】本発明の第１１の実施例の縦断面図である。FIG. 32 is a vertical sectional view of an eleventh embodiment of the present invention.
【図３３】本発明の第１１の実施例の平面図である。FIG. 33 is a plan view of the eleventh embodiment of the present invention.
【図３４】本発明の第１２の実施例の斜視図である。FIG. 34 is a perspective view of a twelfth embodiment of the present invention.
【図３５】本発明の第１３の実施例の斜視図である。FIG. 35 is a perspective view of a thirteenth embodiment of the present invention.
【図３６】本発明の第１４の実施例の斜視図である。FIG. 36 is a perspective view of a fourteenth embodiment of the present invention.
【図３７】本発明の第１５の実施例の斜視図である。FIG. 37 is a perspective view of a fifteenth embodiment of the present invention.
【図３８】本発明の第１６の実施例の斜視図である。FIG. 38 is a perspective view of a sixteenth embodiment of the present invention.
【図３９】本発明の第１７の実施例の斜視図である。FIG. 39 is a perspective view of a seventeenth embodiment of the present invention.
【図４０】本発明の第１８の実施例の斜視図である。FIG. 40 is a perspective view of an eighteenth embodiment of the present invention.
【図４１】本発明の第１９の実施例の斜視図である。FIG. 41 is a perspective view of a nineteenth embodiment of the present invention.
【図４２】本発明の第１６〜第１９の実施例の縦断面図
である。FIG. 42 is a vertical cross-sectional view of the sixteenth to nineteenth embodiments of the present invention.
【図４３】図４２のＮＮ′線断面図である。43 is a cross-sectional view taken along the line NN ′ of FIG. 42.
【図４４】図４２のＯＯ′線断面図である。FIG. 44 is a sectional view taken along line OO ′ of FIG. 42.
【図４５】従来例の斜視図である。FIG. 45 is a perspective view of a conventional example.
【図４６】図４５のＡＡ′線断面図である。46 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 45.
【図４７】図４５のＢＢ′線断面図である。47 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 45.
【図４８】コア厚みとスポットサイズとの関係を示す特
性図である。FIG. 48 is a characteristic diagram showing the relationship between core thickness and spot size.
【図４９】他の従来例の断面図である。FIG. 49 is a cross-sectional view of another conventional example.
【図５０】図４９に示した従来例におけるテーパ領域の
製作工程説明用斜視図である。50 is a perspective view for explaining the manufacturing process of the tapered region in the conventional example shown in FIG. 49.
【図５１】スポットサイズの大きな光導波路の従来例を
示す図である。FIG. 51 is a diagram showing a conventional example of an optical waveguide having a large spot size.
【図５２】ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャップ波長と屈折
率との関係を示す図である。FIG. 52 is a diagram showing the relationship between the band gap wavelength of InGaAsP and the refractive index.
【図５３】本発明の第２０の実施例を説明する断面図で
ある。FIG. 53 is a sectional view illustrating a twentieth embodiment of the present invention.
【図５４】本発明の第２１の実施例を説明する断面図で
ある。FIG. 54 is a sectional view illustrating a twenty-first embodiment of the present invention.
【図５５】本発明の第２１の実施例を説明する断面図で
ある。FIG. 55 is a sectional view illustrating a twenty-first embodiment of the present invention.
【図５６】本発明の第２１の実施例を説明する断面図で
ある。FIG. 56 is a sectional view for explaining the 21st embodiment of the present invention.
【図５７】本発明の第２１の実施例を説明する斜視図で
ある。FIG. 57 is a perspective view illustrating a twenty-first embodiment of the present invention.
【図５８】本発明の第２１の実施例を説明する斜視図で
ある。FIG. 58 is a perspective view illustrating a twenty-first embodiment of the present invention.
【図５９】本発明の第２１の実施例を説明する斜視図で
ある。FIG. 59 is a perspective view illustrating a twenty-first embodiment of the present invention.
【図６０】導波路とＳＭＦとの結合効率の関係を示す図
である。FIG. 60 is a diagram showing a relationship of coupling efficiency between a waveguide and SMF.
【図６１】本発明の第２２の実施例を説明する斜視図で
ある。FIG. 61 is a perspective view illustrating a twenty-second embodiment of the present invention.
【図６２】図６１におけるＬＬ′線断面図である。FIG. 62 is a sectional view taken along the line LL ′ in FIG. 61.
【図６３】図６１におけるＭＭ′線断面図である。63 is a sectional view taken along line MM ′ in FIG. 61.
Ｉ 出射用光導波路部 II スポットサイズ変換用光導波路部 III 光伝搬部 １ クラッド ２ 出射用光導波路のコア ３ スポットサイズ変換用光導波路のコア ４ 第２コア ５ ＩｎＰ基板 ６ ＩｎＰ埋め込み層 １０ 第３コア １１ ＳｉＯ2 マスク １２，１３ 領域選択成長で成長したＩｎＧａＡｓＰ層 １４ ＩｎＧａＡｓＰ層 １５ ＩｎＰエッチストップ層 ３１，４１ ＩｎＰ基板 ３２，４２ ＩｎＰ下部クラッド層 ３３ ＭＱＷコア層 ３４，４４ ＩｎＰ上部クラッド層 ４３ ＭＱＷ第１コア層 ４５ ＩｎＧａＡｓＰ第２コア層 １０１ クラッド １０２ 出射用光導波路のコア １０３ スポットサイズ変換用光導波路のコア １０４ 先球ＳＭＦのクラッド １０５ 先球ＳＭＦのコア １０６ スポットサイズ変換部のコア １１１ Ｓｉ基板 １１２ 反射防止層 １１３ ＳｉＯ2 クラッド層 １１４ ＳｉＯ2 コア １１５ ＳｉＯ2 クラッド層 １１６ テーパ状コア １１７ スペーサ １１８ シャドウマスク ２０１ ＩｎＰ基板 ２０２ ＩｎＰバッファ層 ２０３ コア層 ２０４ ＩｎＰ上部クラッド層 ５０１ Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板 ５０２ ＩｎＰ下部クラッド層 ５０３ ＭＱＷ第１コア層 ５０４，５０６，５０８，５１０，５１２ ＩｎＰエッ
チストップ層 ５０５，５０７，５０９，５１１，５１３ ＩｎＧａＡ
ｓＰ層 ９０３ ＭＱＷ第１コア層 ９０５ ＩｎＰ上部クラッド層 １１０１ ＩｎＰ基板 １１０２ ＭＱＷ第１コア層 １１０３ ＳｉＯ2 マスク １１０４ ＩｎＧａＡｓＰ第２コア層I Output Optical Waveguide Section II Spot Size Conversion Optical Waveguide Section III Light Propagation Section 1 Clad 2 Output Optical Waveguide Core 3 Spot Size Conversion Optical Waveguide Core 4 Second Core 5 InP Substrate 6 InP Embedding Layer 10 Third Core 11 SiO 2 mask 12, 13 InGaAsP layer grown by selective growth 14 InGaAsP layer 15 InP etch stop layer 31, 41 InP substrate 32, 42 InP lower clad layer 33 MQW core layer 34, 44 InP upper clad layer 43 MQW Reference Signs List 1 core layer 45 InGaAsP second core layer 101 clad 102 core for output optical waveguide 103 core for spot size conversion optical waveguide 104 clad for spherical SMF 105 core for spherical SMF 106 core for spot size conversion unit 111 Si substrate 112 Antireflection layer 11 SiO 2 cladding layer 114 SiO 2 core 115 SiO 2 cladding layer 116 tapered core 117 spacer 118 shadow mask 201 InP substrate 202 InP buffer layer 203 the core layer 204 InP upper cladding layer 501 Fe-doped semi-insulating InP substrate 502 InP lower cladding layer 503 MQW first core layer 504, 506, 508, 510, 512 InP etch stop layer 505, 507, 509, 511, 513 InGaA
sP layer 903 MQW first core layer 905 InP upper clad layer 1101 InP substrate 1102 MQW first core layer 1103 SiO 2 mask 1104 InGaAsP second core layer
Claims (9)
単一モードの光を出射する出射用光導波路部と、該出射
用光導波路部のコアと連続するコアを有しスポットサイ
ズを変換するスポットサイズ変換用光導波路部と、変換
されたスポットの光を伝搬する光伝搬部とを基板上に配
設した導波路形ビームスポット変換素子において、前記
スポットサイズ変換用光導波路部のコアを素子先端部へ
向けて幅方向にテーパ状に変化させるとともに、厚み方
向にテーパ状に薄くし、かつ前記コアを前記スポットサ
イズ変換用光導波路部において打ち切り、および前記基
板よりも屈折率が高い少なくとも１個以上の第２コアを
前記出射用光導波路部および前記スポットサイズ変換用
光導波路部の前記コアの上および下の少なくとも一方に
配設したことを特徴とする導波路形ビームスポット変換
素子。1. A spot size having an optical waveguide for emitting light, which is an optical waveguide portion for emitting substantially single mode light, and a core continuous with the core of the optical waveguide portion for emitting light. A waveguide type beam spot conversion element in which a spot size conversion optical waveguide section for conversion and a light propagation section for propagating the light of the converted spot are arranged on a substrate, wherein the core of the spot size conversion optical waveguide section Is tapered in the width direction toward the tip of the element and is tapered in the thickness direction, and the core is cut off at the spot size conversion optical waveguide portion, and the refractive index is higher than that of the substrate. At least one or more second cores are arranged on at least one of above and below the cores of the emission optical waveguide section and the spot size conversion optical waveguide section. A waveguide type beam spot conversion element.
単一モードの光を出射する出射用光導波路部と、該出射
用光導波路部のコアと連続するコアを有しスポットサイ
ズを変換するスポットサイズ変換用光導波路部と、変換
されたスポットの光を伝搬する光伝搬部とを基板上に配
設した導波路形ビームスポット変換素子において、前記
スポットサイズ変換用光導波路部のコアを素子先端部へ
向けて幅方向にテーパ状に変化させるとともに、厚み方
向にテーパ状に薄くし、かつ前記コアを前記スポットサ
イズ変換用光導波路部において打ち切り、および前記基
板よりも屈折率が高い少なくとも１個以上の第２コアを
前記スポットサイズ変換用光導波路部の前記コアの上お
よび下の少なくとも一方に配設したことを特徴とする導
波路形ビームスポット変換素子。2. An optical waveguide for emitting light, which substantially emits light of a single mode, and an optical waveguide portion for emitting, and a core which is continuous with the core of the optical waveguide portion for emitting, and has a spot size of A waveguide type beam spot conversion element in which a spot size conversion optical waveguide section for conversion and a light propagation section for propagating light of the converted spot are arranged on a substrate, wherein the core of the spot size conversion optical waveguide section Is tapered in the width direction toward the tip of the element and thinned in the thickness direction, and the core is cut off at the spot size conversion optical waveguide portion, and the refractive index is higher than that of the substrate. At least one or more second cores are disposed on at least one of the cores of the spot size conversion optical waveguide section and at least one of the cores. Conversion element.
スポット変換素子の製造方法において、前記スポットサ
イズ変換用光導波路部の前記コアを、その厚みを領域選
択成長技術で少なくとも厚み方向にテーパ状に変化させ
て形成することを特徴とする導波路形ビームスポット変
換素子の製造方法。3. The method of manufacturing a waveguide type beam spot conversion element according to claim 1, wherein the core of the spot size conversion optical waveguide part is tapered in at least the thickness direction by a region selective growth technique. 1. A method of manufacturing a waveguide type beam spot conversion element, which is characterized in that it is formed by changing the shape.
スポット変換素子の製造方法において、前記スポットサ
イズ変換用光導波路部の前記コアにあらかじめエッチス
トップ層を介在させておき、前記スポットサイズ変換用
光導波路部の前記コアを、ウェットエッチングにより少
なくとも厚み方向にテーパ状に形成することを特徴とす
る導波路形ビームスポット変換素子の製造方法。4. The method of manufacturing a waveguide type beam spot conversion element according to claim 1, wherein an etch stop layer is preliminarily interposed in the core of the spot size conversion optical waveguide section, and the spot size conversion is performed. A method of manufacturing a waveguide type beam spot conversion element, characterized in that the core of the optical waveguide section is formed by a wet etching so as to be tapered at least in a thickness direction.
変換素子の製造方法において、前記ウェットエッチング
で形成した前記スポットサイズ変換用光導波路部の前記
コアの厚み方向のテーパ部分に幅方向に複数個のテーパ
を形成し、導波光の等価屈折率を長手方向において緩や
かに変化させることを特徴とする導波路形ビームスポッ
ト変換素子の製造方法。5. The method of manufacturing a waveguide beam spot conversion element according to claim 4, wherein a plurality of taper portions in the thickness direction of the core of the spot size conversion optical waveguide portion formed by the wet etching are formed in the width direction. A method of manufacturing a waveguide beam spot conversion element, characterized in that each taper is formed and an equivalent refractive index of guided light is gently changed in a longitudinal direction.
記基板よりも屈折率が高く、前記基板と格子整合したＩ
ｎＡｌＡｓ層とＩｎＰ層とを交互に積層して構成した第
１コア層と、前記第１コア層の上部に配置され、前記第
１のコア層よりも屈折率が低いクラッド層とを具えたこ
とを特徴とする半導体光導波路。6. A substrate and I disposed on the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate and lattice-matched to the substrate.
a first core layer formed by alternately stacking nAlAs layers and InP layers; and a clad layer disposed above the first core layer and having a refractive index lower than that of the first core layer. Is a semiconductor optical waveguide.
て、前記第１コア層の中に配置され、前記第１コア層よ
りも屈折率が高く、素子先端部に向かって幅方向に徐々
に狭くもしくは広く形成されるとともに、厚み方向に徐
々に薄く形成され、かつ素子先端部に達する前になくな
る第２コア層をさらに具えたことを特徴とする半導体光
導波路。7. The semiconductor optical waveguide according to claim 6, wherein the semiconductor optical waveguide is arranged in the first core layer, has a refractive index higher than that of the first core layer, and gradually narrows in the width direction toward the tip of the element. Alternatively, the semiconductor optical waveguide further includes a second core layer that is formed to be wide and gradually thin in the thickness direction, and that disappears before reaching the tip of the element.
るにあたり、前記第２コア層内に、前記第２コア層に対
して選択性のあるエッチストップ層を介在させておき、
前記第２コア層を、選択ウェットエッチング技術を用い
て、少なくとも厚み方向に徐々に変化させて形成するこ
とを特徴とする半導体光導波路の製造方法。8. In manufacturing the semiconductor optical waveguide according to claim 7, an etch stop layer selective to the second core layer is interposed in the second core layer,
A method of manufacturing a semiconductor optical waveguide, characterized in that the second core layer is formed by using a selective wet etching technique so as to be gradually changed at least in a thickness direction.
法において、前記第２コア層を、その厚みを領域選択成
長技術を用いて少なくとも厚み方向に徐々に変化させて
形成することを特徴とする半導体光導波路の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor optical waveguide according to claim 8, wherein the second core layer is formed by gradually changing its thickness in at least the thickness direction by using a region selective growth technique. Method for manufacturing a semiconductor optical waveguide.
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