JP2000138362A - 半導体光集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体光集積回路装置及びその製造方法Info
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- JP2000138362A JP2000138362A JP10312786A JP31278698A JP2000138362A JP 2000138362 A JP2000138362 A JP 2000138362A JP 10312786 A JP10312786 A JP 10312786A JP 31278698 A JP31278698 A JP 31278698A JP 2000138362 A JP2000138362 A JP 2000138362A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体光集積回路装置及びその製造方法に関
し、不所望な波長のＡＳＥ光を抑制し、且つ、戻り光に
よる光増幅器のパワー変動も抑制した高感度な光増幅器
集積型受光装置を実現する。 【解決手段】 光増幅器１、回折格子装荷型方向性結合
器２、光吸収器３、及び、回折格子装荷型方向性結合器
４を、光検出器５の前段に、前記の順で直列に配置す
る。
し、不所望な波長のＡＳＥ光を抑制し、且つ、戻り光に
よる光増幅器のパワー変動も抑制した高感度な光増幅器
集積型受光装置を実現する。 【解決手段】 光増幅器１、回折格子装荷型方向性結合
器２、光吸収器３、及び、回折格子装荷型方向性結合器
４を、光検出器５の前段に、前記の順で直列に配置す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体光集積回路装
置及びその製造方法に関するものであり、特に、波長多
重（ＷＤＭ）通信方式において受光装置として用いる高
感度な半導体光集積回路装置及びその製造方法に関する
ものである。
置及びその製造方法に関するものであり、特に、波長多
重（ＷＤＭ）通信方式において受光装置として用いる高
感度な半導体光集積回路装置及びその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信需要の飛躍的な増大に対して
波長の異なる複数の信号光を多重化して一本の光ファイ
バで同時に伝送させる波長多重通信システムの導入が検
討されており、この波長多重通信システムを含めた光伝
送システムにおいては、光ファイバを伝送されてきた光
信号を受光素子で受信して電気信号に変換する際に、受
光感度を増加させるために、受光素子の前段に光増幅器
を挿入して受信信号を増幅する方法がある。
波長の異なる複数の信号光を多重化して一本の光ファイ
バで同時に伝送させる波長多重通信システムの導入が検
討されており、この波長多重通信システムを含めた光伝
送システムにおいては、光ファイバを伝送されてきた光
信号を受光素子で受信して電気信号に変換する際に、受
光感度を増加させるために、受光素子の前段に光増幅器
を挿入して受信信号を増幅する方法がある。
【０００３】この様な目的に用いる光増幅器としては、
Ｅｒドープファイバを用いた光ファイバ増幅器や、半導
体増幅器の使用が可能であるが、増幅に伴って生じる所
望の波長近傍以外の光、即ち、ＡＳＥノイズ（Ａｍｐｌ
ｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ ｎｏｉｓｅ）が受信感度の劣化を誘発することが問
題となる。
Ｅｒドープファイバを用いた光ファイバ増幅器や、半導
体増幅器の使用が可能であるが、増幅に伴って生じる所
望の波長近傍以外の光、即ち、ＡＳＥノイズ（Ａｍｐｌ
ｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ ｎｏｉｓｅ）が受信感度の劣化を誘発することが問
題となる。
【０００４】したがって、この様な問題を解決するため
には、波長フィルタを光増幅器と受光素子との間に挿入
することにより不所望なＡＳＥノイズを遮断して受信感
度の劣化を抑制すれば良いが、これらの素子によるシス
テムのサイズをコンパクトにするためには、これらの素
子を全て半導体によってモノリシックに集積化すること
が不可欠となる。
には、波長フィルタを光増幅器と受光素子との間に挿入
することにより不所望なＡＳＥノイズを遮断して受信感
度の劣化を抑制すれば良いが、これらの素子によるシス
テムのサイズをコンパクトにするためには、これらの素
子を全て半導体によってモノリシックに集積化すること
が不可欠となる。
【０００５】この様に半導体でモノリシックに集積化す
る場合に用いる波長フィルタとしては、多層膜によるＤ
ＢＲ（分布ブラッグ反射器）型フィルタや、回折格子に
よるＤＢＲ型フィルタが考えられ、また、波長多重通信
システムに適用するためには、波長フィルタ部は透過波
長の選択、即ち、チューニングができる機構を有するこ
とが望ましい。
る場合に用いる波長フィルタとしては、多層膜によるＤ
ＢＲ（分布ブラッグ反射器）型フィルタや、回折格子に
よるＤＢＲ型フィルタが考えられ、また、波長多重通信
システムに適用するためには、波長フィルタ部は透過波
長の選択、即ち、チューニングができる機構を有するこ
とが望ましい。
【０００６】また、集積化に際しては、光増幅器及び受
光素子とともに、光導波路型素子、面型素子を組み合わ
せてモノリシックに集積化することで、高感度な受信シ
ステムを構築することが可能になる。
光素子とともに、光導波路型素子、面型素子を組み合わ
せてモノリシックに集積化することで、高感度な受信シ
ステムを構築することが可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光増幅器及び
受光素子を光路上に一直線に配列して集積化した場合に
は、ＤＢＲ型フィルタからの反射光が光増幅器に帰還
し、光増幅器の利得に揺らぎが生じ、それによって出力
光パワーが揺らぐという問題がある。
受光素子を光路上に一直線に配列して集積化した場合に
は、ＤＢＲ型フィルタからの反射光が光増幅器に帰還
し、光増幅器の利得に揺らぎが生じ、それによって出力
光パワーが揺らぐという問題がある。
【０００８】また、必要な波長域を透過させるために
は、ＤＢＲ型フィルタをλ／４型にしなくてはならない
が、このλ／４型フィルタの場合には、光透過スペクト
ルにおけるストップバンドの光しか抑制できないという
問題があり、また、透過帯域が狭いという問題がある。
は、ＤＢＲ型フィルタをλ／４型にしなくてはならない
が、このλ／４型フィルタの場合には、光透過スペクト
ルにおけるストップバンドの光しか抑制できないという
問題があり、また、透過帯域が狭いという問題がある。
【０００９】また、ＤＢＲ型フィルタとして、位相シフ
トのないＤＢＲ型フィルタを用い、ＤＢＲ型フィルタか
ら反射或いは回折された光が光増幅器に戻らないよう
に、反射或いは回折する方向を傾けて受光素子に結合す
ることも試みられているが（必要ならば、例えば、特願
昭５８−１２３１５０号参照）、この場合には、回折格
子の上下両側に回折が生ずるのでパワーロスが生ずると
いう問題があり、さらには、受光素子を同一基板上に集
積化することが困難であるという問題がある。
トのないＤＢＲ型フィルタを用い、ＤＢＲ型フィルタか
ら反射或いは回折された光が光増幅器に戻らないよう
に、反射或いは回折する方向を傾けて受光素子に結合す
ることも試みられているが（必要ならば、例えば、特願
昭５８−１２３１５０号参照）、この場合には、回折格
子の上下両側に回折が生ずるのでパワーロスが生ずると
いう問題があり、さらには、受光素子を同一基板上に集
積化することが困難であるという問題がある。
【００１０】したがって、本発明は、不所望な波長のＡ
ＳＥ光を抑制し、且つ、戻り光による光増幅器のパワー
変動も抑制した高感度な光増幅器集積型受光装置を実現
することを目的とする。
ＳＥ光を抑制し、且つ、戻り光による光増幅器のパワー
変動も抑制した高感度な光増幅器集積型受光装置を実現
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は本
発明の半導体光集積回路装置の光軸に沿った概略的断面
図である。 図１参照 （１）本発明は、半導体光集積回路装置において、光増
幅器１、回折格子装荷型方向性結合器２、光吸収器３、
及び、回折格子装荷型方向性結合器４を、光検出器５の
前段に、前記の順で直列に配置することを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は本
発明の半導体光集積回路装置の光軸に沿った概略的断面
図である。 図１参照 （１）本発明は、半導体光集積回路装置において、光増
幅器１、回折格子装荷型方向性結合器２、光吸収器３、
及び、回折格子装荷型方向性結合器４を、光検出器５の
前段に、前記の順で直列に配置することを特徴とする。
【００１２】この様に、光増幅器１、回折格子装荷型方
向性結合器（ＶＣＦ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｕｐｌｅ
ｄ Ｆｉｌｔｅｒ）２、即ち、回折格子１２を設けて光
結合特性に波長選択性を設けた方向性結合器（ＧＡＣ
Ｄ：Ｇｒａｔｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｏｄｉｒｅ
ｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌｅｒ）、光吸収器３、及
び、回折格子装荷型方向性結合器４を、光検出器５の前
段に直列に配置することによって、光検出器５の動作に
影響を与えないように不所望なＡＳＥ光を吸収する光吸
収器３を設けることができ、且つ、それによって、戻り
光による光増幅器１のパワー変動を抑制することができ
るので、信号光を高感度に受信することができる。
向性結合器（ＶＣＦ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｕｐｌｅ
ｄ Ｆｉｌｔｅｒ）２、即ち、回折格子１２を設けて光
結合特性に波長選択性を設けた方向性結合器（ＧＡＣ
Ｄ：Ｇｒａｔｉｎｇ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｏｄｉｒｅ
ｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｕｐｌｅｒ）、光吸収器３、及
び、回折格子装荷型方向性結合器４を、光検出器５の前
段に直列に配置することによって、光検出器５の動作に
影響を与えないように不所望なＡＳＥ光を吸収する光吸
収器３を設けることができ、且つ、それによって、戻り
光による光増幅器１のパワー変動を抑制することができ
るので、信号光を高感度に受信することができる。
【００１３】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、光増幅器１を構成する光増幅層６、光吸収器３を構
成する光吸収層７、及び、光検出器５を構成する受光層
８のバンドギャップが、回折格子装荷型方向性結合器
２，４を構成する光導波路９，１０のバンドギャップよ
り小さいことを特徴とする。
て、光増幅器１を構成する光増幅層６、光吸収器３を構
成する光吸収層７、及び、光検出器５を構成する受光層
８のバンドギャップが、回折格子装荷型方向性結合器
２，４を構成する光導波路９，１０のバンドギャップよ
り小さいことを特徴とする。
【００１４】この様なバンドギャップの関係に設定する
ことによって、光導波路９，１０における増幅信号光の
吸収損失を低減することができる。
ことによって、光導波路９，１０における増幅信号光の
吸収損失を低減することができる。
【００１５】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、回折格子装荷型方向性結合器２，４を
構成する光導波路９，１０と、この光導波路９，１０と
ともに方向性結合器を構成する光導波路層１１との間隔
が、光増幅層６、光吸収層７、及び、受光層８と光導波
路層１１との間隔より狭いことを特徴とする。
（２）において、回折格子装荷型方向性結合器２，４を
構成する光導波路９，１０と、この光導波路９，１０と
ともに方向性結合器を構成する光導波路層１１との間隔
が、光増幅層６、光吸収層７、及び、受光層８と光導波
路層１１との間隔より狭いことを特徴とする。
【００１６】この様な間隔の関係に設定することによっ
て、回折格子装荷型方向性結合器２，４以外の領域にお
ける光導波路層１１との光結合を防止することができ、
光導波路層１１に不所望な光が導波することを防止した
り、或いは、光導波路層１１を導波する増幅信号光の不
所望な吸収を防止することができる。
て、回折格子装荷型方向性結合器２，４以外の領域にお
ける光導波路層１１との光結合を防止することができ、
光導波路層１１に不所望な光が導波することを防止した
り、或いは、光導波路層１１を導波する増幅信号光の不
所望な吸収を防止することができる。
【００１７】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、一対の回折格子装荷型方向
性結合器２，４の透過帯域の中心波長を互いにずらすこ
とを特徴とする。
（３）のいずれかにおいて、一対の回折格子装荷型方向
性結合器２，４の透過帯域の中心波長を互いにずらすこ
とを特徴とする。
【００１８】この様に、一対の回折格子装荷型方向性結
合器２，４の透過帯域の中心波長を互いにずらすことに
よって、全体の透過波長帯域を狭帯域化することがで
き、波長多重通信システムにおけるクロストークを防止
することができる。
合器２，４の透過帯域の中心波長を互いにずらすことに
よって、全体の透過波長帯域を狭帯域化することがで
き、波長多重通信システムにおけるクロストークを防止
することができる。
【００１９】（５）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、１対の回折格子装荷型方向
性結合器２，４に制御電極１４，１５を設け、波長選択
性を付与することを特徴とする。
（３）のいずれかにおいて、１対の回折格子装荷型方向
性結合器２，４に制御電極１４，１５を設け、波長選択
性を付与することを特徴とする。
【００２０】この様に、１対の回折格子装荷型方向性結
合器２，４に制御電極１４，１５を設けることによっ
て、全体の透過波長帯域及び中心透過波長を任意に設定
することができる。
合器２，４に制御電極１４，１５を設けることによっ
て、全体の透過波長帯域及び中心透過波長を任意に設定
することができる。
【００２１】（６）また、本発明は、上記（５）におい
て、１対の回折格子装荷型方向性結合器２，４の動作を
互いに非対称にすることを特徴とする。
て、１対の回折格子装荷型方向性結合器２，４の動作を
互いに非対称にすることを特徴とする。
【００２２】この様に、１対の回折格子装荷型方向性結
合器２，４に、例えば、非対称に電流注入を行なって非
対称動作させることによって、全体の透過波長帯域を狭
帯域化し、且つ、中心透過波長を任意に設定することが
できる。
合器２，４に、例えば、非対称に電流注入を行なって非
対称動作させることによって、全体の透過波長帯域を狭
帯域化し、且つ、中心透過波長を任意に設定することが
できる。
【００２３】（７）また、本発明は、光増幅器１、回折
格子装荷型方向性結合器２、光吸収器３、及び、回折格
子装荷型方向性結合器４を、光検出器５の前段に、前記
の順で直列に配置した半導体光集積回路装置の製造方法
において、光軸に沿って間隔が周期的に異なる開口部を
有する選択成長マスクを用いて分離クラッド層１７を成
長することによって、回折格子装荷型方向性結合器２，
４を構成する光導波路９，１０と、この光導波路９，１
０とともに方向性結合器を構成する光導波路層１１との
間隔を、光増幅器１を構成する光増幅層６、光吸収器３
を構成する光吸収層７、及び、光検出器５を構成する受
光層８と光導波路層１１との間隔より狭くしたことを特
徴とする。
格子装荷型方向性結合器２、光吸収器３、及び、回折格
子装荷型方向性結合器４を、光検出器５の前段に、前記
の順で直列に配置した半導体光集積回路装置の製造方法
において、光軸に沿って間隔が周期的に異なる開口部を
有する選択成長マスクを用いて分離クラッド層１７を成
長することによって、回折格子装荷型方向性結合器２，
４を構成する光導波路９，１０と、この光導波路９，１
０とともに方向性結合器を構成する光導波路層１１との
間隔を、光増幅器１を構成する光増幅層６、光吸収器３
を構成する光吸収層７、及び、光検出器５を構成する受
光層８と光導波路層１１との間隔より狭くしたことを特
徴とする。
【００２４】この様に、間隔が周期的に異なる開口部を
有する選択成長マスクを用いて分離クラッド層１７を成
長することによって、分離クラッド層１７の層厚を周期
的に変化させることができ、それによって、上記の間隔
の関係に設定することができる。
有する選択成長マスクを用いて分離クラッド層１７を成
長することによって、分離クラッド層１７の層厚を周期
的に変化させることができ、それによって、上記の間隔
の関係に設定することができる。
【００２５】（８）また、本発明は、上記（７）におい
て、回折格子装荷型方向性結合器２，４を構成する光導
波路９，１０、光増幅層６、光吸収層７、及び、受光層
８を選択成長マスクを用いて同時に成長させることによ
って、光増幅層６、光吸収層７、及び、受光層８のバン
ドギャップを、回折格子装荷型方向性結合器２，４を構
成する光導波路９，１０のバンドギャップより小さくし
たことを特徴とする。
て、回折格子装荷型方向性結合器２，４を構成する光導
波路９，１０、光増幅層６、光吸収層７、及び、受光層
８を選択成長マスクを用いて同時に成長させることによ
って、光増幅層６、光吸収層７、及び、受光層８のバン
ドギャップを、回折格子装荷型方向性結合器２，４を構
成する光導波路９，１０のバンドギャップより小さくし
たことを特徴とする。
【００２６】この様に、間隔が周期的に異なる開口部を
有する選択成長マスクを用いて回折格子装荷型方向性結
合器２，４を構成する光導波路９，１０、光増幅層６、
光吸収層７、及び、受光層８を成長することによって、
各層のバンドギャップを上記の関係に設定することがで
きる。
有する選択成長マスクを用いて回折格子装荷型方向性結
合器２，４を構成する光導波路９，１０、光増幅層６、
光吸収層７、及び、受光層８を成長することによって、
各層のバンドギャップを上記の関係に設定することがで
きる。
【００２７】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図５を参照して
本発明の第１の実施の形態の光増幅器集積型受光装置の
製造工程を説明する。なお、図４（ｆ）は、平面図であ
り、その他の図は、図４（ｆ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ
一点鎖線に沿った位置における概略的断面図である。 図２（ａ）参照 まず、ｎ型ＩｎＰ基板２１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金
属気相成長法）によって、例えば、厚さが８０ｎｍで、
組成波長が１．１５μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層２２を
設ける。
本発明の第１の実施の形態の光増幅器集積型受光装置の
製造工程を説明する。なお、図４（ｆ）は、平面図であ
り、その他の図は、図４（ｆ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ
一点鎖線に沿った位置における概略的断面図である。 図２（ａ）参照 まず、ｎ型ＩｎＰ基板２１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金
属気相成長法）によって、例えば、厚さが８０ｎｍで、
組成波長が１．１５μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層２２を
設ける。
【００２８】図２（ｂ）参照 次いで、全面にフォトレジストを塗布し、二光束干渉露
光法等を用いて、例えば、周期Λが３８μｍで、領域長
が３００μｍの回折格子パターンを有するレジストパタ
ーン２３を２か所に形成し、このレジストパターン２３
をマスクとして、エタンガス或いはメタンガスを反応ガ
スとした反応性イオンエッチングを施すことによってｉ
型ＩｎＧａＡｓＰ層２２からなる埋込回折格子層２４，
２５を形成する。
光法等を用いて、例えば、周期Λが３８μｍで、領域長
が３００μｍの回折格子パターンを有するレジストパタ
ーン２３を２か所に形成し、このレジストパターン２３
をマスクとして、エタンガス或いはメタンガスを反応ガ
スとした反応性イオンエッチングを施すことによってｉ
型ＩｎＧａＡｓＰ層２２からなる埋込回折格子層２４，
２５を形成する。
【００２９】図２（ｃ）参照 次いで、レジストマスク２３を除去したのち、再び、Ｍ
ＯＶＰＥ法によって、全面にｎ型ＩｎＰ層２６を成長さ
せて表面を平坦にしたのち、例えば、厚さが２００ｎｍ
で、組成波長が１．５７μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層２
７、及び、厚さが、例えば、５００ｎｍのｐ型ＩｎＰク
ラッド層２８を順次成長させる。この場合、ｎ型ＩｎＰ
層２６とｎ型ＩｎＰ基板２１とが、ｎ側クラッド層とな
る。
ＯＶＰＥ法によって、全面にｎ型ＩｎＰ層２６を成長さ
せて表面を平坦にしたのち、例えば、厚さが２００ｎｍ
で、組成波長が１．５７μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層２
７、及び、厚さが、例えば、５００ｎｍのｐ型ＩｎＰク
ラッド層２８を順次成長させる。この場合、ｎ型ＩｎＰ
層２６とｎ型ＩｎＰ基板２１とが、ｎ側クラッド層とな
る。
【００３０】図３（ｄ）参照 次いで、全面にＳｉＯ2 膜を堆積させたのちエッチング
することによって、例えば、各長さが２００μｍで、そ
れらの間隔が６００μｍのＳｉＯ2 マスク２９を形成
し、このＳｉＯ2 マスク２９をマスクとしてエッチング
することによって、露出しているｐ型ＩｎＰクラッド層
２８及びｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層２７を選択的に除去す
る。この結果、ＳｉＯ2 マスク２９の下に残存するｉ型
ＩｎＧａＡｓＰ層２７が、夫々、領域長が２００μｍで
組成波長が１．５７μｍの受光層３０、領域長が２００
μｍで組成波長が１．５７μｍの光吸収層３１、及び、
領域長が２００μｍで組成波長が１．５７μｍの光増幅
活性層３２となる。
することによって、例えば、各長さが２００μｍで、そ
れらの間隔が６００μｍのＳｉＯ2 マスク２９を形成
し、このＳｉＯ2 マスク２９をマスクとしてエッチング
することによって、露出しているｐ型ＩｎＰクラッド層
２８及びｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層２７を選択的に除去す
る。この結果、ＳｉＯ2 マスク２９の下に残存するｉ型
ＩｎＧａＡｓＰ層２７が、夫々、領域長が２００μｍで
組成波長が１．５７μｍの受光層３０、領域長が２００
μｍで組成波長が１．５７μｍの光吸収層３１、及び、
領域長が２００μｍで組成波長が１．５７μｍの光増幅
活性層３２となる。
【００３１】図３（ｅ）参照 次いで、ＳｉＯ2 マスク２９をそのまま選択成長マスク
として用いて、再び、ＭＯＶＰＥ法によって、例えば、
厚さが３００μｍで組成波長が１．３μｍのｉ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ層を成長させて領域長が６００μｍの光導波路
層３３，３４を形成したのち、引き続いて、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層３５を成長させる。
として用いて、再び、ＭＯＶＰＥ法によって、例えば、
厚さが３００μｍで組成波長が１．３μｍのｉ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ層を成長させて領域長が６００μｍの光導波路
層３３，３４を形成したのち、引き続いて、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層３５を成長させる。
【００３２】図４（ｆ）及び（ｆ′）参照 次いで、ＳｉＯ2 マスク２９を除去したのち、再び、全
面にＳｉＯ2 膜を堆積させ、受光層３０、光吸収層３
１、及び、光増幅活性層３２に対応する領域における間
隔が狭く、且つ、埋込回折格子層２４，２５に対応する
領域における間隔が広く、両者を結ぶ領域における間隔
がテーパ状の開口部３８を形成してＳｉＯ 2 マスク３７
とする。
面にＳｉＯ2 膜を堆積させ、受光層３０、光吸収層３
１、及び、光増幅活性層３２に対応する領域における間
隔が狭く、且つ、埋込回折格子層２４，２５に対応する
領域における間隔が広く、両者を結ぶ領域における間隔
がテーパ状の開口部３８を形成してＳｉＯ 2 マスク３７
とする。
【００３３】図５（ｇ）参照 次いで、ＳｉＯ2 マスク３７を選択成長マスクとして、
ＭＯＶＰＥ法によって、残存するｐ型ＩｎＰクラッド層
２８と選択成長させたｐ型ＩｎＰクラッド層３５とが一
体化したｐ型ＩｎＰクラッド層３６上に、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層３９、ｐ型光導波路層４０となるｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ層、及び、ｐ型ＩｎＰクラッド層４１を順次選択
成長させる。
ＭＯＶＰＥ法によって、残存するｐ型ＩｎＰクラッド層
２８と選択成長させたｐ型ＩｎＰクラッド層３５とが一
体化したｐ型ＩｎＰクラッド層３６上に、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層３９、ｐ型光導波路層４０となるｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ層、及び、ｐ型ＩｎＰクラッド層４１を順次選択
成長させる。
【００３４】この場合、再成長後のｐ型ＩｎＰクラッド
層３９のｐ型ＩｎＰクラッド層３６と合わせた厚さが、
受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２に
対応する領域上で、例えば、１．５μｍとなり、埋込回
折格子層２４，２５に対応する領域上で、例えば、１．
０μｍとなる様に、ＳｉＯ2 マスク３７の開口部３８の
間隔を設定する。
層３９のｐ型ＩｎＰクラッド層３６と合わせた厚さが、
受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２に
対応する領域上で、例えば、１．５μｍとなり、埋込回
折格子層２４，２５に対応する領域上で、例えば、１．
０μｍとなる様に、ＳｉＯ2 マスク３７の開口部３８の
間隔を設定する。
【００３５】また、ｐ型光導波路層４０としては、埋込
回折格子層２４，２５に対応する領域上で、例えば、厚
さが１５０ｎｍで、組成波長が１．１μｍになるように
成長させると、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増
幅活性層３２に対応する領域上での厚さはより厚く、且
つ、組成波長はより長波長化する。また、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層４１は、受光層３０、光吸収層３１、及び、光
増幅活性層３２に対応する領域上で２μｍの厚さになる
ように成長させる。
回折格子層２４，２５に対応する領域上で、例えば、厚
さが１５０ｎｍで、組成波長が１．１μｍになるように
成長させると、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増
幅活性層３２に対応する領域上での厚さはより厚く、且
つ、組成波長はより長波長化する。また、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層４１は、受光層３０、光吸収層３１、及び、光
増幅活性層３２に対応する領域上で２μｍの厚さになる
ように成長させる。
【００３６】その結果、埋込回折格子２４，２５の周期
Λと相まって、埋込回折格子２４，２５上での層厚によ
って規定される光導波路層３３，３４の伝播定数β
1 と、埋込回折格子２４，２５上での層厚によって規定
されるｐ型光導波路層４０の伝播定数β2 との関係を、
β1 −β2 ＝２π／Λの関係に設定することができ、そ
れによって、埋込回折格子２４，２５の周期Λにマッチ
ングする波長の光のみを選択的に結合する１対の回折格
子装荷型方向性結合器を構成することができる。
Λと相まって、埋込回折格子２４，２５上での層厚によ
って規定される光導波路層３３，３４の伝播定数β
1 と、埋込回折格子２４，２５上での層厚によって規定
されるｐ型光導波路層４０の伝播定数β2 との関係を、
β1 −β2 ＝２π／Λの関係に設定することができ、そ
れによって、埋込回折格子２４，２５の周期Λにマッチ
ングする波長の光のみを選択的に結合する１対の回折格
子装荷型方向性結合器を構成することができる。
【００３７】図５（ｈ）参照 次いで、ＳｉＯ2 マスク３７を除去したのち、新たにＳ
ｉＯ2 膜を堆積させ、受光層３０及び光増幅活性層３２
に対応する領域を露出させる様にエッチングしてＳｉＯ
2 マスク（図示せず）を形成したのち、このＳｉＯ2 マ
スクを用いてエッチングすることによって、露出してい
るｐ型ＩｎＰクラッド層４１を選択的に除去する。
ｉＯ2 膜を堆積させ、受光層３０及び光増幅活性層３２
に対応する領域を露出させる様にエッチングしてＳｉＯ
2 マスク（図示せず）を形成したのち、このＳｉＯ2 マ
スクを用いてエッチングすることによって、露出してい
るｐ型ＩｎＰクラッド層４１を選択的に除去する。
【００３８】次いで、露出したｐ型光導波路層４０上に
ｐ側電極４２，４３を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰ基
板２１の裏面にｐ側電極４２，４３に夫々対向するｎ側
電極４４，４５を形成したのち、端面に多層誘電体膜か
らなる無反射膜４６，４７を形成することによって、半
導体光集積回路装置の基本構成が完成する。
ｐ側電極４２，４３を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰ基
板２１の裏面にｐ側電極４２，４３に夫々対向するｎ側
電極４４，４５を形成したのち、端面に多層誘電体膜か
らなる無反射膜４６，４７を形成することによって、半
導体光集積回路装置の基本構成が完成する。
【００３９】次に、同じく、図５（ｈ）を参照して半導
体光集積回路装置の動作を説明すると、光増幅活性層３
２側の端面から信号光を入射し、ｐ側電極４２とｎ側電
極４４との間に順バイアスを印加することによって信号
光を増幅する。
体光集積回路装置の動作を説明すると、光増幅活性層３
２側の端面から信号光を入射し、ｐ側電極４２とｎ側電
極４４との間に順バイアスを印加することによって信号
光を増幅する。
【００４０】次いで、増幅された信号光は、埋込回折格
子層２４を設けた回折格子装荷型方向性結合器におい
て、埋込回折格子層２４にマッチングにする波長の光の
みがｐ型光導波路層４０側に導かれ、マッチングしない
波長の光、即ち、ＡＳＥ光はそのまま光導波路層３３を
通過し、光吸収層３１において吸収され、除去される。
なお、光導波路層３３及びｐ型光導波路層４０のバンド
ギャップは、光増幅活性層３２のバンドギャップより大
きいので、光導波路層３３及びｐ型光導波路層４０にお
いて信号光が吸収されることがない。
子層２４を設けた回折格子装荷型方向性結合器におい
て、埋込回折格子層２４にマッチングにする波長の光の
みがｐ型光導波路層４０側に導かれ、マッチングしない
波長の光、即ち、ＡＳＥ光はそのまま光導波路層３３を
通過し、光吸収層３１において吸収され、除去される。
なお、光導波路層３３及びｐ型光導波路層４０のバンド
ギャップは、光増幅活性層３２のバンドギャップより大
きいので、光導波路層３３及びｐ型光導波路層４０にお
いて信号光が吸収されることがない。
【００４１】一方、ｐ型光導波路層４０側に導かれた信
号光は、光吸収層３１の対応する領域においてはｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層３６とｐ型ＩｎＰクラッド層３９を足し
た厚さが厚いので光吸収層３１において吸収されること
なく、埋込回折格子層２５を設けた回折格子装荷型方向
性結合器へ導かれ、埋込回折格子層２５にマッチングに
する波長の光のみが光導波路層３４に戻される。なお、
この第１の実施の形態においては、埋込回折格子層２４
と埋込回折格子層２５の周期Λを同じにしているので、
両方の回折格子装荷型方向性結合器において選択される
波長帯域は変化しない。
号光は、光吸収層３１の対応する領域においてはｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層３６とｐ型ＩｎＰクラッド層３９を足し
た厚さが厚いので光吸収層３１において吸収されること
なく、埋込回折格子層２５を設けた回折格子装荷型方向
性結合器へ導かれ、埋込回折格子層２５にマッチングに
する波長の光のみが光導波路層３４に戻される。なお、
この第１の実施の形態においては、埋込回折格子層２４
と埋込回折格子層２５の周期Λを同じにしているので、
両方の回折格子装荷型方向性結合器において選択される
波長帯域は変化しない。
【００４２】次いで、光導波路層３４に戻された信号光
は、ｐ側電極４３とｎ側電極４５との間に逆バイアスが
印加された受光層３０において検出されて、電気信号と
して取り出される。
は、ｐ側電極４３とｎ側電極４５との間に逆バイアスが
印加された受光層３０において検出されて、電気信号と
して取り出される。
【００４３】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、光増幅活性層３２によって構成される光増幅装
置と光吸収層３１によって構成される光吸収器との間、
及び、光吸収器と受光層３０によって構成される光検出
器との間に、夫々、回折格子装荷型方向性結合器を設け
ているので、増幅した信号光を減衰させることなく、Ａ
ＳＥ光のみを選択的に吸収除去することができ、ＡＳＥ
光による受信感度の低下を防止することができる。
いては、光増幅活性層３２によって構成される光増幅装
置と光吸収層３１によって構成される光吸収器との間、
及び、光吸収器と受光層３０によって構成される光検出
器との間に、夫々、回折格子装荷型方向性結合器を設け
ているので、増幅した信号光を減衰させることなく、Ａ
ＳＥ光のみを選択的に吸収除去することができ、ＡＳＥ
光による受信感度の低下を防止することができる。
【００４４】また、この光吸収層３１は、光検出器側の
端面で反射した戻り光も吸収するので、戻り光による光
増幅器のパワー変動を抑制することができ、増幅動作を
安定化することができる。
端面で反射した戻り光も吸収するので、戻り光による光
増幅器のパワー変動を抑制することができ、増幅動作を
安定化することができる。
【００４５】また、ｐ型ＩｎＰクラッド層３９を成長さ
せる際に、周期的に間隔が変化する開口部３８を有する
ＳｉＯ2 マスク３７を用いた選択成長法を用いているの
で、埋込回折格子層２４，２５に対応する領域上の厚さ
を、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３
２に対応する領域上の厚さよりも自動的に薄く形成する
ことができ、それによって、受光層３０、光吸収層３
１、及び、光増幅活性層３２に対応する領域におけるｐ
型光導波路層４０との間の不所望な光結合を防止するこ
とができる。
せる際に、周期的に間隔が変化する開口部３８を有する
ＳｉＯ2 マスク３７を用いた選択成長法を用いているの
で、埋込回折格子層２４，２５に対応する領域上の厚さ
を、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３
２に対応する領域上の厚さよりも自動的に薄く形成する
ことができ、それによって、受光層３０、光吸収層３
１、及び、光増幅活性層３２に対応する領域におけるｐ
型光導波路層４０との間の不所望な光結合を防止するこ
とができる。
【００４６】なお、埋込回折格子層２４と埋込回折格子
層２５の周期Λは、互いに異なるように設定しても良い
ものであり、それによって、波長選択性或いは波長帯域
を狭くすることができ、波長多重通信方式におけるクロ
ストークを防止することができる。
層２５の周期Λは、互いに異なるように設定しても良い
ものであり、それによって、波長選択性或いは波長帯域
を狭くすることができ、波長多重通信方式におけるクロ
ストークを防止することができる。
【００４７】次に、図６を参照して本発明の第２の実施
の形態を説明するが、この第２の実施の形態は、１対の
回折格子装荷型方向性結合器に制御電極４８，４９を設
けた以外は、上記の第１の実施の形態と全く同様である
ので、製造工程の説明は省略する。 図６参照 この第２の実施の形態においては、制御電極４８，４９
に順バイアスを印加し、電流注入によって回折格子装荷
型方向性結合器において選択される中心波長をチューニ
ングにすることができ、ある程度の波長帯域において、
任意の波長の信号光に対応した光増幅器集積型受光装置
として動作させることができる。
の形態を説明するが、この第２の実施の形態は、１対の
回折格子装荷型方向性結合器に制御電極４８，４９を設
けた以外は、上記の第１の実施の形態と全く同様である
ので、製造工程の説明は省略する。 図６参照 この第２の実施の形態においては、制御電極４８，４９
に順バイアスを印加し、電流注入によって回折格子装荷
型方向性結合器において選択される中心波長をチューニ
ングにすることができ、ある程度の波長帯域において、
任意の波長の信号光に対応した光増幅器集積型受光装置
として動作させることができる。
【００４８】また、制御電極４８と制御電極４９に印加
する電圧を非対称にすることによって、１対の回折格子
装荷型方向性結合器において選択される中心波長を互い
にずらすことができ、それによっても、透過帯域幅を可
変にすることでき、波長多重通信方式におけるクロスト
ークを防止することができる。
する電圧を非対称にすることによって、１対の回折格子
装荷型方向性結合器において選択される中心波長を互い
にずらすことができ、それによっても、透過帯域幅を可
変にすることでき、波長多重通信方式におけるクロスト
ークを防止することができる。
【００４９】次に、図７を参照して本発明の第３の実施
の形態を説明するが、この第３の実施の形態は、上記の
第１の実施の形態の半導体光集積回路装置における信号
光の流れを上下逆転したものである。 図７参照 まず、上記の第１の実施の形態と同様に、ｎ型ＩｎＰ基
板２１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）によ
って、例えば、厚さが８０ｎｍで、組成波長が１．１５
μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層を設けたのち、全面にフォ
トレジストを塗布し、二光束干渉露光法等を用いて、例
えば、周期Λが３８μｍで、領域長が３００μｍの回折
格子パターンを有するレジストパターンを２か所に形成
し、このレジストパターンをマスクとして、エタンガス
或いはメタンガスを反応ガスとした反応性イオンエッチ
ングを施すことによって埋込回折格子層２４，２５を形
成する。
の形態を説明するが、この第３の実施の形態は、上記の
第１の実施の形態の半導体光集積回路装置における信号
光の流れを上下逆転したものである。 図７参照 まず、上記の第１の実施の形態と同様に、ｎ型ＩｎＰ基
板２１上に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）によ
って、例えば、厚さが８０ｎｍで、組成波長が１．１５
μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層を設けたのち、全面にフォ
トレジストを塗布し、二光束干渉露光法等を用いて、例
えば、周期Λが３８μｍで、領域長が３００μｍの回折
格子パターンを有するレジストパターンを２か所に形成
し、このレジストパターンをマスクとして、エタンガス
或いはメタンガスを反応ガスとした反応性イオンエッチ
ングを施すことによって埋込回折格子層２４，２５を形
成する。
【００５０】次いで、レジストマスクを除去したのち、
再び、ＭＯＶＰＥ法によって、全面にｎ型ＩｎＰ層２６
を成長させて表面を平坦にしたのち、例えば、厚さが１
５０ｎｍで、組成波長が１．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層からなるｎ型光導波路層５０、及び、厚さが、例え
ば、５００ｎｍのｎ型ＩｎＰクラッド層５１を順次成長
させる。
再び、ＭＯＶＰＥ法によって、全面にｎ型ＩｎＰ層２６
を成長させて表面を平坦にしたのち、例えば、厚さが１
５０ｎｍで、組成波長が１．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層からなるｎ型光導波路層５０、及び、厚さが、例え
ば、５００ｎｍのｎ型ＩｎＰクラッド層５１を順次成長
させる。
【００５１】次いで、全面にＳｉＯ2 膜を堆積させたの
ちエッチングすることによって、図４（ｆ）に示した開
口部を有するＳｉＯ2 マスクを形成し、このＳｉＯ2 マ
スクを選択成長マスクとして、ＭＯＶＰＥ法によって、
ｎ型ＩｎＰクラッド層５２、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層、ｐ
型ＩｎＰクラッド層４１、及び、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層５３を順次選択成長させる。
ちエッチングすることによって、図４（ｆ）に示した開
口部を有するＳｉＯ2 マスクを形成し、このＳｉＯ2 マ
スクを選択成長マスクとして、ＭＯＶＰＥ法によって、
ｎ型ＩｎＰクラッド層５２、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層、ｐ
型ＩｎＰクラッド層４１、及び、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層５３を順次選択成長させる。
【００５２】この場合、ｐ型ＩｎＰクラッド層３９のｐ
型ＩｎＰクラッド層３６と合わせた厚さが、受光層３
０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２を形成する
領域上で、例えば、１．５μｍとなり、埋込回折格子層
２４，２５に対応する領域上で、例えば、１．０μｍと
なる様に、ＳｉＯ2 マスクの開口部の間隔を設定するも
のであり、この開口部の間隔によって、各領域の組成波
長及び膜厚を任意に制御することができる。
型ＩｎＰクラッド層３６と合わせた厚さが、受光層３
０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２を形成する
領域上で、例えば、１．５μｍとなり、埋込回折格子層
２４，２５に対応する領域上で、例えば、１．０μｍと
なる様に、ＳｉＯ2 マスクの開口部の間隔を設定するも
のであり、この開口部の間隔によって、各領域の組成波
長及び膜厚を任意に制御することができる。
【００５３】また、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層は、受光層３
０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２となる領域
で、例えば、組成波長が１．５７μｍで厚さが３００ｎ
ｍとなり、埋込回折格子層２４，２５に対応する領域に
おいて、例えば、組成波長が１．４μｍで厚さが１５０
ｎｍとなる。また、ｐ型ＩｎＰクラッド層４１は、受光
層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２に対応
する領域上で２μｍの厚さになるように成長させる。
０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２となる領域
で、例えば、組成波長が１．５７μｍで厚さが３００ｎ
ｍとなり、埋込回折格子層２４，２５に対応する領域に
おいて、例えば、組成波長が１．４μｍで厚さが１５０
ｎｍとなる。また、ｐ型ＩｎＰクラッド層４１は、受光
層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３２に対応
する領域上で２μｍの厚さになるように成長させる。
【００５４】その結果、埋込回折格子２４，２５の周期
Λと相まって、埋込回折格子２４，２５上での層厚によ
って規定される光導波路層３３，３４の伝播定数β
3 と、埋込回折格子２４，２５上での層厚によって規定
されるｎ型光導波路層５０の伝播定数β4 との関係を、
β3 −β4 ＝２π／Λの関係に設定することができ、そ
れによって、埋込回折格子２４，２５の周期Λにマッチ
ングする波長の光のみを選択的に結合する一対の回折格
子装荷型方向性結合器を構成することができる。
Λと相まって、埋込回折格子２４，２５上での層厚によ
って規定される光導波路層３３，３４の伝播定数β
3 と、埋込回折格子２４，２５上での層厚によって規定
されるｎ型光導波路層５０の伝播定数β4 との関係を、
β3 −β4 ＝２π／Λの関係に設定することができ、そ
れによって、埋込回折格子２４，２５の周期Λにマッチ
ングする波長の光のみを選択的に結合する一対の回折格
子装荷型方向性結合器を構成することができる。
【００５５】次いで、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
５３上にｐ側電極４２，４３を形成するとともに、ｎ型
ＩｎＰ基板２１の裏面にｐ側電極４２，４３に夫々対向
するｎ側電極４４，４５を形成したのち、両側の端面に
多層誘電体膜からなる無反射膜４６，４７を形成するこ
とによって、半導体光集積回路装置の基本構成が完成す
る。
５３上にｐ側電極４２，４３を形成するとともに、ｎ型
ＩｎＰ基板２１の裏面にｐ側電極４２，４３に夫々対向
するｎ側電極４４，４５を形成したのち、両側の端面に
多層誘電体膜からなる無反射膜４６，４７を形成するこ
とによって、半導体光集積回路装置の基本構成が完成す
る。
【００５６】なお、この場合も、埋込回折格子層２４と
埋込回折格子層２５の周期Λは、互いに異なるように設
定しても良いものであり、それによって、波長選択性或
いは波長帯域を狭くすることができ、波長多重通信方式
におけるクロストークを防止することができる。
埋込回折格子層２５の周期Λは、互いに異なるように設
定しても良いものであり、それによって、波長選択性或
いは波長帯域を狭くすることができ、波長多重通信方式
におけるクロストークを防止することができる。
【００５７】この本発明の第３の実施の形態の半導体光
集積回路装置の動作は、上記の第１の実施の形態の半導
体光集積回路装置の動作と実質的に同様であるので説明
は省略する。
集積回路装置の動作は、上記の第１の実施の形態の半導
体光集積回路装置の動作と実質的に同様であるので説明
は省略する。
【００５８】この本発明の第３の実施の形態において
は、受光層３０、光吸収層３１、光増幅活性層３２、及
び、光導波路層３３，３４を、一度の選択成長工程にお
いて単一のｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層から形成しているの
で、製造工程が簡素化され、それによって、半導体光集
積回路装置の低コスト化が可能になる。
は、受光層３０、光吸収層３１、光増幅活性層３２、及
び、光導波路層３３，３４を、一度の選択成長工程にお
いて単一のｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層から形成しているの
で、製造工程が簡素化され、それによって、半導体光集
積回路装置の低コスト化が可能になる。
【００５９】次に、図８を参照して本発明の第４の実施
の形態を説明するが、この第４の実施の形態は、１対の
回折格子装荷型方向性結合器に制御電極４８，４９を設
けた以外は、上記の第３の実施の形態の半導体光集積回
路装置と全く同様であるので、製造工程の説明は省略す
る。 図８参照 この第４の実施の形態においても、制御電極４８，４９
に順バイアスを印加し、電流注入によって回折格子装荷
型方向性結合器において選択される中心波長をチューニ
ングにすることができ、ある程度の波長帯域において、
任意の波長の信号光に対応した光増幅器集積型受光装置
として動作させることができる。
の形態を説明するが、この第４の実施の形態は、１対の
回折格子装荷型方向性結合器に制御電極４８，４９を設
けた以外は、上記の第３の実施の形態の半導体光集積回
路装置と全く同様であるので、製造工程の説明は省略す
る。 図８参照 この第４の実施の形態においても、制御電極４８，４９
に順バイアスを印加し、電流注入によって回折格子装荷
型方向性結合器において選択される中心波長をチューニ
ングにすることができ、ある程度の波長帯域において、
任意の波長の信号光に対応した光増幅器集積型受光装置
として動作させることができる。
【００６０】また、この場合にも、制御電極４８と制御
電極４９に印加する電圧を非対称にすることによって、
１対の回折格子装荷型方向性結合器において選択される
中心波長を互いにずらすことができ、それによっても、
透過帯域幅を可変にすることでき、波長多重通信方式に
おけるクロストークを防止することができる。
電極４９に印加する電圧を非対称にすることによって、
１対の回折格子装荷型方向性結合器において選択される
中心波長を互いにずらすことができ、それによっても、
透過帯域幅を可変にすることでき、波長多重通信方式に
おけるクロストークを防止することができる。
【００６１】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態においては、１対の回折格子装荷型方向
性結合器を構成する回折格子を埋込回折格子層２４，２
５を利用して構成しているが、この様な回折格子に限ら
れるものではなく、光導波路層３３，３４、或いは、ｎ
型光導波路層５０に直接レリーフ型として形成しても良
く、設ける位置としては光導波路層３３，３４、或い
は、ｎ型光導波路層５０の上下の何方側の面に設けても
良いものである。
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態においては、１対の回折格子装荷型方向
性結合器を構成する回折格子を埋込回折格子層２４，２
５を利用して構成しているが、この様な回折格子に限ら
れるものではなく、光導波路層３３，３４、或いは、ｎ
型光導波路層５０に直接レリーフ型として形成しても良
く、設ける位置としては光導波路層３３，３４、或い
は、ｎ型光導波路層５０の上下の何方側の面に設けても
良いものである。
【００６２】また、上記の各実施の形態の説明において
は、信号光の導波方向に垂直な方向の断面構造を示して
しないが、ストライプ状にメサエッチングしたのち、Ｆ
ｅドープＩｎＰ高抵抗層を成長させて埋込導波路構造に
しても良いし、或いは、ストライプ状にメサエッチング
したのち、ポリイミド等で被覆して埋込導波路構造にし
ても良いし、さらには、リッジ型導波路構造にしても良
く、特定のストライプ構造に限定されないものである。
は、信号光の導波方向に垂直な方向の断面構造を示して
しないが、ストライプ状にメサエッチングしたのち、Ｆ
ｅドープＩｎＰ高抵抗層を成長させて埋込導波路構造に
しても良いし、或いは、ストライプ状にメサエッチング
したのち、ポリイミド等で被覆して埋込導波路構造にし
ても良いし、さらには、リッジ型導波路構造にしても良
く、特定のストライプ構造に限定されないものである。
【００６３】また、上記の各実施の形態の説明において
は、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３
２としてバルクのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層を用いている
が、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を用いても良いもので
ある。
は、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活性層３
２としてバルクのｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層を用いている
が、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を用いても良いもので
ある。
【００６４】また、上記の各実施の形態においては、光
増幅器、光吸収器、及び、光検出器を構成する領域の長
さを２００μｍとして、その間に設ける回折格子装荷型
方向性結合器を構成する領域の長さを６００μｍとして
いるが、各領域の長さは適宜変更しても良いものであ
り、特に、回折格子装荷型方向性結合器を構成する領域
の長さは方向性結合器の結合効率や吸収損失等の特性を
損なわない範囲で適宜変更しても良いものである。
増幅器、光吸収器、及び、光検出器を構成する領域の長
さを２００μｍとして、その間に設ける回折格子装荷型
方向性結合器を構成する領域の長さを６００μｍとして
いるが、各領域の長さは適宜変更しても良いものであ
り、特に、回折格子装荷型方向性結合器を構成する領域
の長さは方向性結合器の結合効率や吸収損失等の特性を
損なわない範囲で適宜変更しても良いものである。
【００６５】また、上記の第１及び第２の実施の形態に
おいては、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活
性層３２を組成波長が１．５７μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層２２から形成しているが、各層のバンドギャップを
最適化するために、夫々、異なった組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ層から構成しても良いものである。
おいては、受光層３０、光吸収層３１、及び、光増幅活
性層３２を組成波長が１．５７μｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層２２から形成しているが、各層のバンドギャップを
最適化するために、夫々、異なった組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ層から構成しても良いものである。
【００６６】また、上記の第１及び第２の実施の形態に
おいては、ｐ型ＩｎＰクラッド層３９の厚さを周期的に
変化させるために、間隔が周期的に変化する開口部３８
を有するＳｉＯ2 マスク３７を用いた選択成長法によっ
てｐ型ＩｎＰクラッド層３９を成長しているが、選択成
長法に限られるものではなく、例えば、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層３６を厚く成長させて、選択エッチングを用いる
ことによってｐ型ＩｎＰクラッド層３９と同様の形状の
段差を形成しても良いものである。
おいては、ｐ型ＩｎＰクラッド層３９の厚さを周期的に
変化させるために、間隔が周期的に変化する開口部３８
を有するＳｉＯ2 マスク３７を用いた選択成長法によっ
てｐ型ＩｎＰクラッド層３９を成長しているが、選択成
長法に限られるものではなく、例えば、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層３６を厚く成長させて、選択エッチングを用いる
ことによってｐ型ＩｎＰクラッド層３９と同様の形状の
段差を形成しても良いものである。
【００６７】また、上記の各実施の形態の説明において
は、両側の端面に無反射膜４６，４７を設けているだけ
であるが、さらなる反射率の低減のために、光増幅活性
層３２側の端面或いは受光層３０側の端面を低屈折率の
半導体層、したがって、通常はバンドギャップの大きな
半導体層、例えば、上記の各実施の形態の場合にはｉ型
ＩｎＰ層によって埋め込んで窓構造にしても良い。
は、両側の端面に無反射膜４６，４７を設けているだけ
であるが、さらなる反射率の低減のために、光増幅活性
層３２側の端面或いは受光層３０側の端面を低屈折率の
半導体層、したがって、通常はバンドギャップの大きな
半導体層、例えば、上記の各実施の形態の場合にはｉ型
ＩｎＰ層によって埋め込んで窓構造にしても良い。
【００６８】また、同じく、さらなる反射率の低減のた
めに、光増幅活性層３２側の端面或いは受光層３０側の
端面を、光軸に対して傾斜させて傾斜端面構造を採用し
ても良いものであり、特に、端面をｎ型ＩｎＰ基板１１
の主面に対して垂直性を保つ方向に傾斜させた方が、製
造工程が簡単になる。
めに、光増幅活性層３２側の端面或いは受光層３０側の
端面を、光軸に対して傾斜させて傾斜端面構造を採用し
ても良いものであり、特に、端面をｎ型ＩｎＰ基板１１
の主面に対して垂直性を保つ方向に傾斜させた方が、製
造工程が簡単になる。
【００６９】いずれにしても、これらの無反射膜、窓構
造、或いは、傾斜端面構造を夫々単独で、或いは、２つ
または３つ組み合わせて用いることによって、端面での
反射を防止することができ、それによって、戻り光によ
る光増幅器のパワー変動を抑制することができる。
造、或いは、傾斜端面構造を夫々単独で、或いは、２つ
または３つ組み合わせて用いることによって、端面での
反射を防止することができ、それによって、戻り光によ
る光増幅器のパワー変動を抑制することができる。
【００７０】また、本発明は、各層の組成波長は各実施
の形態に記載された数値に限られるものではなく、対象
となる信号光の波長に応じて適宜変更すれば良いもので
あり、さらには、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に限られる
ものではなく、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系等の他の化合
物半導体を用いて形成しても良いものである。
の形態に記載された数値に限られるものではなく、対象
となる信号光の波長に応じて適宜変更すれば良いもので
あり、さらには、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に限られる
ものではなく、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系等の他の化合
物半導体を用いて形成しても良いものである。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、光増幅器と光吸収器と
の間、及び、光吸収器と光検出器との間に回折格子装荷
型方向性結合器を挿入しているので、増幅した信号光を
特段減衰することなく不所望なＡＳＥ光を選択的に光吸
収器で吸収することができ、また、戻り光も吸収するこ
とができるので、光増幅器のパワー変動を抑制し、高感
度な光増幅器集積型受光装置を構成することができ、波
長多重光通信システムの実用化に寄与するところが大き
い。
の間、及び、光吸収器と光検出器との間に回折格子装荷
型方向性結合器を挿入しているので、増幅した信号光を
特段減衰することなく不所望なＡＳＥ光を選択的に光吸
収器で吸収することができ、また、戻り光も吸収するこ
とができるので、光増幅器のパワー変動を抑制し、高感
度な光増幅器集積型受光装置を構成することができ、波
長多重光通信システムの実用化に寄与するところが大き
い。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
での製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の図３以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
での製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の図４以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の説明図である。
１ 光増幅器 ２ 回折格子装荷型方向性結合器 ３ 光吸収器 ４ 回折格子装荷型方向性結合器 ５ 光検出器 ６ 光増幅活性層 ７ 光吸収層 ８ 受光層 ９ 光導波路 １０ 光導波路 １１ 光導波路層 １２ 回折格子 １３ 回折格子 １４ 制御電極 １５ 制御電極 １６ 半導体基板 １７ 分離クラッド層 ２１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２２ ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ２３ レジストパターン ２４ 埋込型回折格子層 ２５ 埋込型回折格子層 ２６ ｎ型ＩｎＰ層 ２７ ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ２８ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２９ ＳｉＯ2 マスク ３０ 受光層 ３１ 光吸収層 ３２ 光増幅活性層 ３３ 光導波路層 ３４ 光導波路層 ３５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３６ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３７ ＳｉＯ2 マスク ３８ 開口部 ３９ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ４０ ｐ型光導波路層 ４１ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ４２ ｐ側電極 ４３ ｐ側電極 ４４ ｎ側電極 ４５ ｎ側電極 ４６ 無反射膜 ４７ 無反射膜 ４８ 制御電極 ４９ 制御電極 ５０ ｎ型光導波路層 ５１ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５２ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５３ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
Claims (8)
- 【請求項１】 光増幅器、回折格子装荷型方向性結合
器、光吸収器、及び、回折格子装荷型方向性結合器を、
光検出器の前段に、前記の順で直列に配置することを特
徴とする半導体光集積回路装置。 - 【請求項２】 上記光増幅器を構成する光増幅層、上記
光吸収器を構成する光吸収層、及び、上記光検出器を構
成する受光層のバンドギャップが、上記回折格子装荷型
方向性結合器を構成する光導波路のバンドギャップより
小さいことを特徴とする請求項１記載の半導体光集積回
路装置。 - 【請求項３】 上記回折格子装荷型方向性結合器を構成
する光導波路と、前記光導波路とともに方向性結合器を
構成する光導波路層との間隔が、上記光増幅層、光吸収
層、及び、受光層と前記光導波路層との間隔より狭いこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光集積
回路装置。 - 【請求項４】 上記一対の回折格子装荷型方向性結合器
の透過帯域の中心波長を、互いにずらすことを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体光集積
回路装置。 - 【請求項５】 上記１対の回折格子装荷型方向性結合器
に制御電極を設け、波長選択性を付与することを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体光集
積回路装置。 - 【請求項６】 上記１対の回折格子装荷型方向性結合器
の動作を、互いに非対称にすることを特徴とする請求項
５記載の半導体光集積回路装置。 - 【請求項７】 光増幅器、回折格子装荷型方向性結合
器、光吸収器、及び、回折格子装荷型方向性結合器を、
光検出器の前段に、前記の順で直列に配置した半導体光
集積回路装置の製造方法において、光軸に沿って間隔が
周期的に異なる開口部を有する選択成長マスクを用いて
分離クラッド層を成長することによって、前記回折格子
装荷型方向性結合器を構成する光導波路と、前記光導波
路とともに方向性結合器を構成する光導波路層との間隔
を、前記光増幅器を構成する光増幅層、前記光吸収器を
構成する光吸収層、及び、前記光検出器を構成する受光
層と前記光導波路層との間隔より狭くしたことを特徴と
する半導体光集積回路装置の製造方法。 - 【請求項８】 上記回折格子装荷型方向性結合器を構成
する光導波路、光増幅層、光吸収層、及び、受光層を、
上記選択成長マスクを用いて同時に成長させることによ
って、前記光増幅層、光吸収層、及び、受光層のバンド
ギャップを、前記回折格子装荷型方向性結合器を構成す
る光導波路のバンドギャップより小さくしたことを特徴
とする請求項７記載の半導体光集積回路装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31278698A JP3887738B2 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 半導体光集積回路装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31278698A JP3887738B2 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 半導体光集積回路装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000138362A true JP2000138362A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3887738B2 JP3887738B2 (ja) | 2007-02-28 |
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|---|---|---|---|
| JP31278698A Expired - Fee Related JP3887738B2 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 半導体光集積回路装置及びその製造方法 |
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| JP (1) | JP3887738B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112913158A (zh) * | 2018-10-31 | 2021-06-04 | 华为技术有限公司 | 光电探测器芯片、光接收及收发组件、光模块及通讯设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63173239A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | Seiko Epson Corp | 光ピツクアツプ |
| JPS63191327A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-08 | Hitachi Ltd | 固体光ピツクアツプ |
| JPS63256927A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-24 | Nec Corp | 光フイルタ素子 |
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| JPH02194687A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路 |
| JPH0575093A (ja) * | 1991-09-13 | 1993-03-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路 |
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| JPH06310751A (ja) * | 1993-04-27 | 1994-11-04 | Canon Inc | 回折格子を有する光検出装置及びそれを用いた光通信ネットワーク |
| JPH08184719A (ja) * | 1995-01-04 | 1996-07-16 | Canon Inc | 波長選択検出器およびこれを用いた光通信システム |
| JPH08204271A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 波長可変半導体レーザ装置 |
-
1998
- 1998-11-04 JP JP31278698A patent/JP3887738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN112913158A (zh) * | 2018-10-31 | 2021-06-04 | 华为技术有限公司 | 光电探测器芯片、光接收及收发组件、光模块及通讯设备 |
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| JP3887738B2 (ja) | 2007-02-28 |
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