JP2000332350A - Grating waveguide path integrated active device - Google Patents

Grating waveguide path integrated active device

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JP2000332350A
JP2000332350A JP13889499A JP13889499A JP2000332350A JP 2000332350 A JP2000332350 A JP 2000332350A JP 13889499 A JP13889499 A JP 13889499A JP 13889499 A JP13889499 A JP 13889499A JP 2000332350 A JP2000332350 A JP 2000332350A
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JP
Japan
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waveguide
layer
grating
active device
face
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JP13889499A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Imoto
克之 井本
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-size grating waveguide path integrated active device which can transmit a high speed signal without a kink. SOLUTION: A laser oscillation section 20 and a waveguide path grating section 21 are integrally formed on one substrate so that the length L of a resonator of the laser oscillation section 20 can be reduced, the modulation bandwidth can be higher, and higher speed signals can be transmitted. Since a three-dimensional waveguide path containing GeO2 having a high refractive index is formed on the side of a laminate 19 where laser beam is emitted, there is little reflection at an interface of the three-dimensional waveguide path, a side-mode suppression ratio can be made large and a laser oscillating device without a kink can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、グレーティング導
波路一体型アクティブデバイスに関する。
The present invention relates to a grating waveguide integrated active device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光デバイスの高機能化、高性能化、小形
化、低コスト化を共に満足させる光アクティブデバイス
の研究開発が注目されるようになってきた。
2. Description of the Related Art Research and development of an optical active device that satisfies both high functionality, high performance, small size, and low cost of an optical device has been attracting attention.

【0003】図7は光アクティブデバイスの従来例を示
す外観斜視図である。
FIG. 7 is an external perspective view showing a conventional example of an optical active device.

【0004】この光アクティブデバイスは、ハーフミラ
ー47を有するスラブ導波路付きの半導体レーザであ
り、GaAs基板40上に形成されたリッジ型ストライ
プレーザ41から出射した光はスラブ状のコア44−1
を有する凸字形状コリメータ導波路42内に入射させら
れ、コア44−1の水平方向に発散させられながら伝搬
し、途中の端面の凸字形状コリメータ導波路42でコリ
メートされる。コリメートされた平行光はハーフミラー
導波路43のコア44−2内を伝搬し、ハーフミラー4
7で分割される。なお、ハーフミラー47は光軸に対し
て斜めに形成された溝であり、45−1、45−2は下
部クラッドであり、46−1、46−2は上部クラッド
である。また、70は下部クラッド、71は活性層、7
2は上部クラッド、73はコンタクト層、74は反射
膜、75は電極である。
This optical active device is a semiconductor laser with a slab waveguide having a half mirror 47. Light emitted from a ridge-type stripe laser 41 formed on a GaAs substrate 40 is a slab-shaped core 44-1.
Is incident into the convex-shaped collimator waveguide 42 having the following formula, propagates while being diverged in the horizontal direction of the core 44-1, and is collimated by the convex-shaped collimator waveguide 42 on the end face in the middle. The collimated parallel light propagates in the core 44-2 of the half mirror waveguide 43, and
Divided by seven. The half mirror 47 is a groove formed obliquely to the optical axis, 45-1 and 45-2 are lower claddings, and 46-1 and 46-2 are upper claddings. 70 is a lower cladding, 71 is an active layer, 7
2 is an upper clad, 73 is a contact layer, 74 is a reflective film, and 75 is an electrode.

【0005】この構成の場合、リッジ型ストライプレー
ザ41と同一のGaAs基板40上にスラブ状の導波路
(ポリイミド材料を用いた導波路)が形成されているの
で、小形化、低コスト化、高機能化を共に期待すること
ができる(日暮、他、ポリイミド導波路付き半導体レー
ザ、信学技報OPE98−6,p.85〜p.89、´
98−8)。
In this configuration, since a slab-shaped waveguide (a waveguide using a polyimide material) is formed on the same GaAs substrate 40 as the ridge-type stripe laser 41, the size, cost, and cost are reduced. Functionalization can be expected together (Higurashi, et al., Semiconductor Laser with Polyimide Waveguide, IEICE Technical Report OPE98-6, p.85-p.89, '
98-8).

【0006】次に、高性能特性を得ることを目的とした
受動光部品付きレーザの従来例について説明する。
Next, a description will be given of a conventional example of a laser with a passive optical component for the purpose of obtaining high performance characteristics.

【0007】図8はファイバグレーティング付きレーザ
の従来例を示す概略構造図である。
FIG. 8 is a schematic structural view showing a conventional example of a laser with a fiber grating.

【0008】このファイバグレーティング付きレーザ
は、波長制御性及び安定性に優れたレーザを目的とした
ものであり、ファイバグレーティング53を半導体光増
幅器50の外部に設けた構成となっている。この結果、
レーザ共振器は半導体光増幅器50の後端面に形成した
高反射膜(反射率約80%)51とファイバグレーティ
ング53の等価的反射面57とで形成され、共振器長は
Lで表される(加藤、他、ファイバグレーティング外部
共振器型多波長レーザアレイ、信学技報OPE97−
1、p.1〜p.6、´97−5)。
This laser with a fiber grating is intended for a laser having excellent wavelength controllability and stability, and has a configuration in which a fiber grating 53 is provided outside the semiconductor optical amplifier 50. As a result,
The laser resonator is formed by a high reflection film (reflectance: about 80%) 51 formed on the rear end face of the semiconductor optical amplifier 50 and the equivalent reflection surface 57 of the fiber grating 53, and the length of the resonator is represented by L ( Kato et al., Fiber grating external cavity type multi-wavelength laser array, IEICE Technical Report OPE97-
1, p. 1 to p. 6, '97 -5).

【0009】この構成の場合、ファイバグレーティング
53のコア54及びクラッド55の屈折率の温度依存性
が半導体の屈折率の温度依存性よりも小さいので、発振
波長の温度依存性が小さいという特徴を有する。なお、
同図において、半導体光増幅器の前端面には低反射膜
(反射率<0.3%)52がコーティングされ、ファイ
バグレーティング53の先端は先球加工部56を有する
ように加工され、半導体光増幅器50とファイバグレー
ティング53との光結合効率を高くするように構成さ
れ、ファイバグレーティング53の他端から高出力の光
58が取り出される。
In this configuration, since the temperature dependence of the refractive index of the core 54 and the cladding 55 of the fiber grating 53 is smaller than the temperature dependence of the refractive index of the semiconductor, the temperature dependence of the oscillation wavelength is small. . In addition,
In the figure, the front end face of the semiconductor optical amplifier is coated with a low-reflection film (reflectance <0.3%) 52, and the front end of the fiber grating 53 is processed so as to have a rounded portion 56. The optical coupling efficiency between the fiber grating 53 and the fiber grating 53 is increased, and high-output light 58 is extracted from the other end of the fiber grating 53.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7及
び図8に示した従来例には以下のような問題がある。
However, the prior art shown in FIGS. 7 and 8 has the following problems.

【0011】(1) 図7に示した構成は、前述したように
小形化、低コスト化、高機能化を期待できるが、性能面
での課題がある。まず、導波路42、43はスラブ導波
路であるため、リッジ型ストライプレーザ41からの出
射光は水平方向に発散して導波路42、43内を伝搬す
る。したがって、出射光を光ファイバへ入力させようと
すると、結合レンズが必要となる。また、スラブ導波路
を伝搬する光を光ファイバへ結合させようとすると、効
率よく結合させることが困難となる。また、リッジ型ス
トライプレーザ41の出射端面にポリイミドからなる凸
字形状コリメータ導波路42が形成されているため、リ
ッジ型ストライプレーザ41の出射端面の反射率が低下
し、発振効率が低下してしまう。
(1) Although the configuration shown in FIG. 7 can be expected to be smaller, lower in cost and higher in function as described above, it has a problem in performance. First, since the waveguides 42 and 43 are slab waveguides, light emitted from the ridge-type stripe laser 41 diverges in the horizontal direction and propagates in the waveguides 42 and 43. Therefore, a coupling lens is required to output the light to the optical fiber. Further, it is difficult to couple light propagating through the slab waveguide to the optical fiber efficiently. In addition, since the convex-shaped collimator waveguide 42 made of polyimide is formed on the emission end face of the ridge-type stripe laser 41, the reflectance of the emission end face of the ridge-type stripe laser 41 decreases, and the oscillation efficiency decreases. .

【0012】(2) 図8に示した構成は、波長制御性及び
安定性に優れたレーザを期待できる反面、個別光部品の
ハイブリッド構成であるため、小形化や実装の低価格化
が困難である。また、半導体光増幅器の前端面の低反射
膜52の残留反射の影響で高反射膜51との間に生じた
半導体光増幅器のファブリーペローモードが重畳して生
じることによりサイドモード抑圧比が低下してしまう。
低反射膜52の残留反射によって電流に対して光出力が
不連続に変化するという、キンク現象が生じてしまう。
さらに、ハイブリッド結合のために共振器長Lが長くな
り、変調帯域を高くすることに限界が生じ、より高速信
号を伝送させることが困難となる。
(2) The configuration shown in FIG. 8 can be expected to be a laser excellent in wavelength controllability and stability, but it is a hybrid configuration of individual optical components, so it is difficult to reduce the size and cost of mounting. is there. Further, the Fabry-Perot mode of the semiconductor optical amplifier, which is generated between the high reflection film 51 and the high reflection film 51 due to the residual reflection of the low reflection film 52 on the front end surface of the semiconductor optical amplifier, is superposed, and the side mode suppression ratio decreases. Would.
The kink phenomenon that the light output changes discontinuously with respect to the current due to the residual reflection of the low reflection film 52 occurs.
Furthermore, the resonator length L becomes longer due to the hybrid coupling, and there is a limit in increasing the modulation band, and it becomes difficult to transmit a higher-speed signal.

【0013】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小形で高速信号を伝送でき、しかもキンクが発生し
ないグレーティング導波路一体型アクティブデバイスを
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an active device integrated with a grating waveguide which can transmit a high-speed signal in a small size and does not generate a kink.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のグレーティング導波路一体型アクティブデバ
イスは、基板の上面に、少なくとも上下からクラッド層
に挟まれた活性層を有するレーザ発振積層体と、少なく
とも外周に低屈折率絶縁層が形成された略矩形断面形状
の高屈折率絶縁層を有する導波路とが隣接して設けられ
ると共に、活性層と高屈折率層とが光学的に結合してお
り、導波路とは反対側のレーザ発振積層体の端面に光反
射膜が形成され、導波路の高屈折率絶縁層にグレーティ
ングが形成されており、レーザ発振積層体に順方向電流
を注入したとき、光反射膜とグレーティングとの等価的
反射面で決まる所望の波長のレーザ発振光がレーザ発振
積層体とは反対側の導波路の端面から出射されるもので
ある。
In order to achieve the above object, a grating waveguide integrated active device according to the present invention comprises a laser lamination having at least an active layer sandwiched between upper and lower clad layers on an upper surface of a substrate. And a waveguide having a high-refractive-index insulating layer having a substantially rectangular cross-sectional shape in which a low-refractive-index insulating layer is formed at least on the outer periphery, is provided adjacently, and the active layer and the high-refractive-index layer are optically coupled. A light reflection film is formed on the end face of the laser oscillation laminate opposite to the waveguide, a grating is formed on the high refractive index insulating layer of the waveguide, and a forward current is applied to the laser oscillation laminate. When injected, laser oscillation light having a desired wavelength determined by the equivalent reflection surface of the light reflection film and the grating is emitted from the end face of the waveguide opposite to the laser oscillation laminate.

【0015】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、基板及びレーザ発振
積層体の各層が化合物半導体からなるのが好ましい。
In addition to the above structure, in the grating waveguide integrated type active device of the present invention, it is preferable that each layer of the substrate and the lasing lamination is made of a compound semiconductor.

【0016】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、高屈折率絶縁層がG
eO2 を含むのが好ましい。
In addition to the above configuration, the active device with a grating waveguide of the present invention has a high refractive index
It preferably contains eO 2 .

【0017】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、活性層がスラブ状あ
るいは略矩形断面形状であってもよい。
In addition to the above configuration, in the grating waveguide integrated type active device of the present invention, the active layer may have a slab shape or a substantially rectangular cross-sectional shape.

【0018】本発明のグレーティング導波路一体型アク
ティブデバイスは、下面に電極を有する化合物半導体基
板の上面にスラブ状の下部クラッド層、スラブ状あるい
は略矩形断面形状の活性層が順次形成され、活性層を覆
うように上部クラッド層が形成され、上部クラッド層の
上にコンタクト層、上部電極が順次形成されて積層体が
構成され、積層体の一方の端面に高反射膜が形成され、
積層体の他方の端面側の全ての層と化合物半導体基板の
上面側の一部とが除去されて踏み台状の積層体が構成さ
れ、上面側の一部が除去された化合物半導体基板の上面
にスラブ状の低屈折率絶縁層が形成され、低屈折率絶縁
層の上に高屈折率のGeO2 を含んだ略矩形断面形状の
高屈折率絶縁層の一方の端面が活性層と結合するように
形成され、高屈折率を覆うように他の低屈折率絶縁層が
形成されて導波路が構成され、高屈折率絶縁層にグレー
ティングが形成されたアクティブデバイスの上部電極と
下面電極との間に順方向電流が注入されると、高反射膜
とグレーティングとの等価的反射面で決まるレーザ発振
光が導波路の他方の端面より出射されるものである。
In the active device integrated with a grating waveguide according to the present invention, a lower clad layer having a slab shape and an active layer having a slab shape or a substantially rectangular cross section are sequentially formed on an upper surface of a compound semiconductor substrate having an electrode on a lower surface. An upper cladding layer is formed so as to cover the contact layer, a contact layer and an upper electrode are sequentially formed on the upper cladding layer to form a laminate, and a high reflection film is formed on one end surface of the laminate.
All the layers on the other end face side of the stacked body and part of the upper surface side of the compound semiconductor substrate are removed to form a stepladder-shaped stacked body, and the upper surface of the compound semiconductor substrate is partially removed. a slab of low refractive index dielectric layer is formed, so that one end surface of the high refractive index insulating layer of substantially rectangular cross-section containing GeO 2 of high refractive index on the low refractive index dielectric layer is bonded to the active layer A low-refractive-index insulating layer is formed so as to cover the high-refractive-index layer to form a waveguide, and a grating is formed on the high-refractive-index insulating layer between the upper electrode and the lower electrode of the active device. When a forward current is injected into the waveguide, laser oscillation light determined by the equivalent reflection surface of the high reflection film and the grating is emitted from the other end face of the waveguide.

【0019】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、導波路の低屈折率絶
縁層及び高屈折率絶縁層には窒素を含んだSiON、S
iONH、Si3 4 系のいずれかを用いてもよい。
In addition to the above structure, the active device integrated with a grating waveguide according to the present invention is characterized in that the low refractive index insulating layer and the high refractive index insulating layer of the waveguide include SiON, S containing nitrogen.
Any of iONH and Si 3 N 4 may be used.

【0020】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、積層体の一方の端面
及び他方の端面は10°以内の角度に斜めに形成されて
いるのが好ましい。
In addition to the above structure, in the grating waveguide integrated type active device of the present invention, it is preferable that one end face and the other end face of the laminate are formed obliquely at an angle of 10 ° or less.

【0021】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、導波路のレーザ発振
光の出射される側の端面は10°以内の角度に斜めに形
成されているのが好ましい。
In addition to the above configuration, in the grating waveguide integrated type active device of the present invention, it is preferable that the end face of the waveguide on the side where the laser oscillation light is emitted is formed obliquely at an angle of 10 ° or less.

【0022】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスの活性層は幅あるいは厚
さが導波路側の端面近傍でテーパ状に狭いかあるいは薄
くなるように形成されているのが好ましい。
In addition to the above structure, the active layer of the grating waveguide integrated type active device of the present invention is preferably formed so that the width or thickness is tapered or narrow near the end face on the waveguide side. .

【0023】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、導波路のレーザ発振
光の出射される側の端面側で略矩形断面形状の高屈折率
のGeO2 を含んだ絶縁層の幅がテーパ状に狭くなるか
あるいは屈折率が徐々に低くなるように形成されている
のが好ましい。
In addition to the above structure, the active device integrated with a grating waveguide according to the present invention has an insulating layer containing high refractive index GeO 2 having a substantially rectangular cross section at the end face of the waveguide on the side where the laser oscillation light is emitted. Is preferably formed such that the width of the taper becomes narrower or the refractive index gradually decreases.

【0024】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、導波路のレーザ発振
光が出射される側の端面に光ファイバが結合されていて
もよい。
In addition to the above configuration, in the grating waveguide integrated type active device of the present invention, an optical fiber may be coupled to the end face of the waveguide on the side where the laser oscillation light is emitted.

【0025】上記構成に加え本発明のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイスは、グレーティング導波
路一体型アクティブデバイスがアレイ状に構成され、各
積層体の共振器長が異なり、各導波路から出射されるレ
ーザ発振光の波長が異なっているのが好ましい。
In addition to the above structure, the active device integrated with a grating waveguide according to the present invention is configured such that the active device integrated with a grating waveguide is configured in an array, and the resonator length of each laminated body is different, and the light is emitted from each waveguide. Preferably, the wavelengths of the laser oscillation light are different.

【0026】本発明によれば、 (1) 共振器を短くすることができるので、変調帯域を高
くすることができ、より高速信号を伝送することができ
る。
According to the present invention: (1) Since the resonator can be shortened, the modulation band can be increased and a higher-speed signal can be transmitted.

【0027】(2) 積層体の発振光が出力される他方の端
面側には高屈折率のGeO2 を含んだ3次元導波路が一
体的に形成されているので、3次元導波路の界面での反
射が少なく、サイドモード抑圧比を大きくとることがで
き、しかもキンク現象のないレーザ発振デバイスが得ら
れる。
(2) Since the three-dimensional waveguide containing GeO 2 having a high refractive index is integrally formed on the other end face side of the laminated body from which the oscillation light is output, the interface of the three-dimensional waveguide is formed. , A large side mode suppression ratio can be obtained, and a laser oscillation device free of a kink phenomenon can be obtained.

【0028】(3) 3次元導波路の略矩形断面形状のコア
部にはGeO2 及びNを含んだ高屈折率絶縁層が用いら
れているので、紫外光照射により容易にグレーティング
を形成することができる。しかも高屈折率絶縁層は積層
体の屈折率と光ファイバの屈折率との間の屈折率に設定
することができ、いわゆる屈折率整合層として作用する
ことができるので、不要な反射を抑えて高光結合特性を
得ることができる。
(3) Since a high-refractive-index insulating layer containing GeO 2 and N is used for the core portion of the three-dimensional waveguide having a substantially rectangular cross-sectional shape, a grating can be easily formed by irradiation with ultraviolet light. Can be. In addition, the high-refractive-index insulating layer can be set to a refractive index between the refractive index of the laminate and the refractive index of the optical fiber, and can function as a so-called refractive index matching layer. High optical coupling characteristics can be obtained.

【0029】(4) 積層体の一方の端面及び他方の端面並
びに導波路の他端面は10°以内の角度に斜めに形成さ
れているので、不要な反射光によるレーザ発振の不安定
性を誘発することがない。
(4) Since one end face and the other end face of the laminated body and the other end face of the waveguide are formed obliquely at an angle of 10 ° or less, instability of laser oscillation due to unnecessary reflected light is induced. Nothing.

【0030】(5) 3次元導波路はNを含んだ絶縁層で構
成されているので、温度変化に対する屈折率の変動は半
導体や高分子材料に比べて極めて小さい。したがって、
温度変化に対してレーザ発振光の波長変動も小さい。
(5) Since the three-dimensional waveguide is formed of an insulating layer containing N, the change in the refractive index with respect to a temperature change is extremely smaller than that of a semiconductor or polymer material. Therefore,
The wavelength fluctuation of the laser oscillation light is small with respect to the temperature change.

【0031】(6) 活性層の他方の端面側及び導波路の活
性層側の端面近傍にモード変換部を設けることで、より
高出力のレーザ発振光を光ファイバ内へ結合させること
ができる。
(6) By providing the mode converter near the other end face of the active layer and the end face of the waveguide on the active layer side, a higher output laser oscillation light can be coupled into the optical fiber.

【0032】(7) 波長制御性、安定性に優れた高出力の
多波長レーザ発振器を小形サイズで実現できる。
(7) A high-output multi-wavelength laser oscillator having excellent wavelength controllability and stability can be realized in a small size.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0034】図1(a)は本発明のグレーティング導波
路一体型アクティブデバイスの一実施の形態を示す積層
体の後方端面側の正面図、図1(b)は図1(a)のA
−A線断面図、図1(c)は積層体の前方端面側の正面
図、図1(d)は図1(b)のB−B線断面図である。
FIG. 1 (a) is a front view of the back end face side of a laminate showing an embodiment of a grating waveguide integrated type active device of the present invention, and FIG. 1 (b) is A in FIG. 1 (a).
FIG. 1C is a front view of the front end face side of the laminate, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1B.

【0035】このアクティブデバイスは、レーザ発振部
20と、導波路グレーティング部21とで構成されてお
り、導波路グレーティング部21の他方の端面(図では
右側の端面、以下「前方端面」という。)11−3から
所望の波長で発振したレーザ発振光を矢印22方向へ出
射するようになっている。
This active device comprises a laser oscillation section 20 and a waveguide grating section 21. The other end face of the waveguide grating section 21 (the right end face in the figure, hereinafter referred to as "front end face"). Laser oscillation light oscillated at a desired wavelength from 11-3 is emitted in the direction of arrow 22.

【0036】このアクティブデバイスは、例えば発振波
長が1.5μm帯のレーザ発振器を有している。n+
InP基板1上にスラブ構造のn型InP下部クラッド
層2、活性層(InGaAsP)3及びp型InP上部
第1クラッド層4が順次形成され、p型InP上部第1
クラッド層4の上に略矩形断面形状のp型InP上部第
2クラッド層5及びInGaAsPコンタクト層6が順
次形成され、p型InP上部第1クラッド層4の露出面
と、p型InP上部第2クラッド層5及びInGaAs
Pコンタクト層6の側面とが後述するSiON(あるい
はSiONHまたはSi3 4 系)膜7で覆われてい
る。
This active device has, for example, a laser oscillator whose oscillation wavelength is in the 1.5 μm band. An n-type InP lower cladding layer 2 having a slab structure, an active layer (InGaAsP) 3 and a p-type InP upper first cladding layer 4 are sequentially formed on an n + -type InP substrate 1, and a p-type InP upper first cladding layer 4 is formed.
A p-type InP upper second cladding layer 5 and an InGaAsP contact layer 6 having a substantially rectangular cross-sectional shape are sequentially formed on the cladding layer 4, and the exposed surface of the p-type InP upper first cladding layer 4 and the p-type InP upper second Cladding layer 5 and InGaAs
The side surface of the P contact layer 6 is covered with a SiON (or SiONH or Si 3 N 4 based) film 7 described later.

【0037】基板1の下面には下部電極10が設けられ
ている。InGaAsPコンタクト層6の上には上部電
極8が設けられており、端子9から順方向電流Ik が下
部電極10に向かって注入されるとレーザ光が発生す
る。レーザ光を発生させるために、積層体19の一方の
端面(図では左側の端面、以下「後方端面」という。)
11−1には高反射膜(反射率75〜93%)12が設
けられている。
On the lower surface of the substrate 1, a lower electrode 10 is provided. An upper electrode 8 is provided on the InGaAsP contact layer 6, and when a forward current Ik is injected from a terminal 9 toward the lower electrode 10, laser light is generated. In order to generate a laser beam, one end face of the stacked body 19 (the left end face in the figure, hereinafter referred to as “rear end face”).
11-1 is provided with a high reflection film (reflectance 75 to 93%) 12.

【0038】活性層3とコア層15との間の端面11−
2の前方側(図では右側)に導波路グレーティング部2
1が設けられ、その等価的反射面17と高反射膜12と
の間で共振器が構成されてレーザ発振を生じさせるよう
になっている。共振器長はLで表されるが、本発明の構
成では、レーザ発振部20と、導波路グレーティング部
21とが一体的に結合構成され、両者の間に従来のよう
な空隙層が介在せず密結合しているものであり、共振器
長Lを短くすることができる。この結果、より変調帯域
を高くすることができ、より高速の信号を伝送すること
ができる。
An end face 11-between the active layer 3 and the core layer 15
The waveguide grating portion 2 is provided on the front side (right side in the figure) of
1 is provided, and a resonator is formed between the equivalent reflection surface 17 and the high reflection film 12 so as to generate laser oscillation. Although the cavity length is represented by L, in the configuration of the present invention, the laser oscillation section 20 and the waveguide grating section 21 are integrally connected, and a conventional air gap layer is interposed between them. The resonator length L can be shortened. As a result, the modulation band can be further increased, and a higher-speed signal can be transmitted.

【0039】次に導波路グレーティング部21について
説明する。
Next, the waveguide grating section 21 will be described.

【0040】導波路グレーティング部21をn+ 型In
P基板1上に形成する場合、まず積層体19の端面11
−2側をエッチングにより除去して踏み台状の積層体を
形成する。基板1の表面も必要に応じてエッチングし、
段差13を形成する。その段差13の上に低屈折率のク
ラッド層(SiONあるいはSiOHH、またはSi3
4 系、さらにこれらの材料にFやB等の屈折率制御用
ドーパントが含まれていてもよい。)14−1を形成す
る。このクラッド層14−1は積層体19のSiON膜
7と同一のものであり、同時に形成することができる。
The waveguide grating section 21 is made of n + -type In
When forming on the P substrate 1, first, the end face 11
The −2 side is removed by etching to form a step-shaped laminate. The surface of the substrate 1 is also etched as necessary,
A step 13 is formed. A low refractive index cladding layer (SiON or SiOHH, or Si 3
N 4 -based materials, and these materials may further contain a refractive index controlling dopant such as F or B. ) 14-1 is formed. The cladding layer 14-1 is the same as the SiON film 7 of the laminate 19, and can be formed simultaneously.

【0041】クラッド層14−1を形成した後、クラッ
ド層14−1層上に略矩形断面形状の高屈折率のコア層
15を形成する。このコア層15にはGeO2 を含んだ
SiON、SiONH、あるいはSi3 4 系を用いる
ことができる。またこれらの材料にPやB等の屈折率制
御用ドーパントを含ませ、さらにはクラッド層14−1
の屈折率の温度依存性を打ち消すようなドーパント、例
えばBをコア層15内に添加してもよい。このようなド
ーパントを添加しておくと、温度変化に対して導波路グ
レーティング部21のフィルタ特性の温度無依存性を実
現することができる。
After the formation of the cladding layer 14-1, the core layer 15 having a substantially rectangular cross section and a high refractive index is formed on the cladding layer 14-1. The core layer 15 may be made of SiON, SiONH, or Si 3 N 4 containing GeO 2 . In addition, these materials contain a refractive index controlling dopant such as P or B, and furthermore, the cladding layer 14-1.
May be added to the core layer 15 so as to cancel the temperature dependence of the refractive index. If such a dopant is added, the filter characteristics of the waveguide grating 21 can be made independent of temperature with respect to a temperature change.

【0042】コア層15を形成した後に、再び低屈折率
のクラッド層14−1に用いたものと同じ材料のクラッ
ド層14−2でコア層15を覆う。クラッド層14−2
の上から位相シフトマスク(図示せず。)を介して波長
が240〜250nmのKr−Fエキシマレーザ光(あ
るいは波長が10.6μmのCO2 レーザ光)を照射し
てグレーティング16を形成する。このようにして導波
路グレーティング部21をn+ 型InP基板1上にレー
ザ発振部20と共に一体的に形成したものである。
After forming the core layer 15, the core layer 15 is covered again with the clad layer 14-2 of the same material as that used for the low refractive index clad layer 14-1. Cladding layer 14-2
Is irradiated with Kr-F excimer laser light having a wavelength of 240 to 250 nm (or CO 2 laser light having a wavelength of 10.6 μm) through a phase shift mask (not shown) from above. In this way, the waveguide grating section 21 is formed integrally with the laser oscillation section 20 on the n + -type InP substrate 1.

【0043】レーザ発振部20と導波路グレーティング
部21との光結合効率を高くするために、略矩形断面構
造の上部第2クラッド層5とコンタクト層6と、上部電
極8とを図1(d)に示すように端面11−2の近傍で
テーパ状に幅が狭く形成されている。このようにするこ
とにより、レーザ光のスポットサイズ変換が行われ、効
率よく導波路グレーティング部21のコア層15内へレ
ーザ光が伝搬される。
In order to increase the optical coupling efficiency between the laser oscillation section 20 and the waveguide grating section 21, the upper second cladding layer 5, the contact layer 6, and the upper electrode 8 having a substantially rectangular cross-sectional structure are connected to each other as shown in FIG. As shown in ()), the width is tapered and narrow near the end face 11-2. By doing so, the spot size conversion of the laser light is performed, and the laser light is efficiently propagated into the core layer 15 of the waveguide grating portion 21.

【0044】なお、図1に示した実施の形態では幅をテ
ーパ状に狭くしたが、厚さをテーパ状に薄くしてもよ
い。
Although the width is tapered in the embodiment shown in FIG. 1, the thickness may be tapered.

【0045】図2は本発明のグレーティング導波路一体
型アクティブデバイスの導波路グレーティング部に用い
られるクラッド層及びコア層の材料の屈折率特性を示し
た特性図であり、横軸がSiOxNyHz中のN濃度を
示し、縦軸が屈折率を示している。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the refractive index characteristics of the materials of the cladding layer and the core layer used in the waveguide grating portion of the active device integrated with a grating waveguide of the present invention. The horizontal axis indicates N in SiOxNyHz. The concentration is shown, and the vertical axis shows the refractive index.

【0046】この図2はSiONH中のN濃度と屈折率
との関係(曲線A)及びSiONHにGeO2 を10m
ol%添加した場合のN濃度と屈折率との関係(曲線
B)を示したものである。クラッド層14−1、14−
2には曲線AのGeO2 を添加しないものを用い、コア
層15にはGeO2 を添加した曲線Bのものを用いる。
なお、GeO2 の添加量を15mol%、20mol%
と増加させていくと、その添加量に対して屈折率は略直
線的に高くすることができる。コア層15へのGeO2
の添加量は数mol%から20数mol%の範囲から選
ぶのが好ましい。その添加量は導波路グレーティング部
21のフィルタ特性、レーザ発振部20との結合効率特
性等を考慮に入れて選択することができる。なお、Si
ONHにF、B、P等の屈折率及び温度特性の制御用ド
ーパントを添加してもよい。
FIG. 2 shows the relationship between the N concentration in SiONH and the refractive index (curve A), and that 10 m of GeO 2 was added to SiONH.
3 shows a relationship (curve B) between the N concentration and the refractive index when ol% is added. Cladding layers 14-1, 14-
2 is a curve A to which GeO 2 is not added, and a core layer 15 is a curve B to which GeO 2 is added.
The amount of GeO 2 added was 15 mol%, 20 mol%
And the refractive index can be increased substantially linearly with respect to the added amount. GeO 2 to core layer 15
Is preferably selected from the range of several mol% to 20 several mol%. The addition amount can be selected in consideration of the filter characteristics of the waveguide grating portion 21, the coupling efficiency characteristics with the laser oscillation portion 20, and the like. Note that Si
A dopant for controlling the refractive index and temperature characteristics such as F, B, and P may be added to ONH.

【0047】図3は本発明のグレーティング導波路一体
型アクティブデバイスの光出射端に光ファイバを接続し
たものを示す横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a grating waveguide integrated type active device of the present invention in which an optical fiber is connected to a light emitting end.

【0048】光ファイバ23は通常のコア層24とクラ
ッド層25とからなるシングルモードファイバである。
シングルモードファイバ以外に分散シフトファイバ、波
長多重伝送用ファイバ等を用いることができる。所望波
長で発振したレーザ光は光ファイバ23内を伝搬し、矢
印26方向に出力するようになっている。
The optical fiber 23 is a single mode fiber comprising a normal core layer 24 and a clad layer 25.
In addition to the single mode fiber, a dispersion shift fiber, a wavelength multiplex transmission fiber, or the like can be used. The laser light oscillated at the desired wavelength propagates through the optical fiber 23 and is output in the direction of arrow 26.

【0049】図4(a)は本発明のグレーティング導波
路一体型アクティブデバイスの他の実施の形態を示す積
層体の後方端面側の正面図、図4(b)は図4(a)の
C−C線断面図、図4(c)は積層体の前方端面側の正
面図である。
FIG. 4A is a front view of a laminated body showing another embodiment of the active device integrated with a grating waveguide according to the present invention, and FIG. 4B is a front view of C in FIG. 4A. FIG. 4C is a front view of the front end face side of the laminate.

【0050】このアクティブデバイスは、レーザ発振部
20及び導波路グレーティング部21の各端面11−
1、11−2、11−3からの反射光がレーザ発振部2
0内や導波路グレーティング部21内へ伝搬しないよう
にするために、各端面11−1、11−2、11−3を
角度θ1 、θ2 、θ3 のように斜めに形成したものであ
る。角度θ1 、θ2 、θ3 は10°以内の値が好ましい
値である。角度θ1 、θ2 、θ3 が大きい程反射光によ
る悪影響は少なくなるが、光結合効率は低下し、角度θ
1 、θ2 、θ3 が小さい場合には逆の特性となる。
This active device is composed of the end faces 11-of the laser oscillation section 20 and the waveguide grating section 21.
The reflected light from the laser oscillators 1, 11-2 and 11-3 is
The end faces 11-1, 11-2, and 11-3 are formed obliquely at angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 in order to prevent propagation into the inside of the waveguide 0 and the waveguide grating section 21. is there. The angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 are preferably values within 10 °. As the angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 are larger, the adverse effect due to the reflected light is smaller, but the optical coupling efficiency is reduced, and the angle θ
When 1 , θ 2 and θ 3 are small, the characteristics are reversed.

【0051】また、図4に示すアクティブデバイスは、
活性層3は略矩形断面形状となっている。この活性層3
の厚さと幅とは略等しくなるように形成するのが好まし
く、両者を等しくすることにより導波路グレーティング
部21での偏波面による光学特性(例えばフィルタの中
心波長特性)の違いの少ないフィルタ特性が得られる。
なお、レーザ発振部20の端面11−2近傍の活性層3
の厚さあるいは幅は図1に示したようにテーパ状に薄く
するかあるいは狭くすることによってスポットサイズ変
換部を設けると、より高光結合効率で導波路グレーティ
ング部21内へレーザ光を伝搬させることができる。
The active device shown in FIG.
The active layer 3 has a substantially rectangular cross section. This active layer 3
It is preferable that the thickness and width are substantially equal, and by making them equal, a filter characteristic having a small difference in optical characteristics (for example, center wavelength characteristic of the filter) due to the polarization plane in the waveguide grating portion 21 can be obtained. can get.
The active layer 3 near the end face 11-2 of the laser oscillation section 20
By providing a spot size converter by making the thickness or width of the taper thinner or narrower as shown in FIG. 1, laser light can be propagated into the waveguide grating portion 21 with higher optical coupling efficiency. Can be.

【0052】図5は本発明のグレーティング導波路一体
型アクティブデバイスに光ファイバを接続したものを示
す横断面図である。
FIG. 5 is a cross sectional view showing an optical device connected to the grating waveguide integrated type active device of the present invention.

【0053】このアクティブデバイスは、導波路グレー
ティング部21の前方端面11−3近傍のコア層15の
厚さか幅、あるいは両者を領域27に示すようにテーパ
状に細く形成することによって、光ファイバ23とのモ
ードフィールド整合をとるようにしたものである。
In this active device, the thickness or width of the core layer 15 in the vicinity of the front end face 11-3 of the waveguide grating portion 21 or both of them are formed in a tapered shape as shown in a region 27, so that the optical fiber 23 is formed. And mode field matching.

【0054】すなわち、導波路グレーティング部21の
コア層15、クラッド層14−1、14−2の屈折率は
光ファイバ23のコア層24、クラッド層25の屈折率
よりも高いので、モードフィールド整合をとる必要があ
る。このモードフィルド整合をとることにより、導波路
グレーティング部21内を伝搬してきたレーザ光を光フ
ァイバ23内に高効率で光結合させることができる。
That is, since the refractive indices of the core layer 15 and the cladding layers 14-1 and 14-2 of the waveguide grating portion 21 are higher than the refractive indices of the core layer 24 and the cladding layer 25 of the optical fiber 23, mode field matching is performed. Need to be taken. By taking this mode-filled matching, the laser light propagating in the waveguide grating portion 21 can be optically coupled into the optical fiber 23 with high efficiency.

【0055】図6(a)は本発明のグレーティング導波
路一体型アクティブデバイスのレーザ発振部アレイの後
方端面側の側面図(但し、高反射膜12を除去した場合
の側面図)、図6(b)は図6(a)の上面図である。
FIG. 6A is a side view of the rear end face side of the laser oscillation unit array of the grating waveguide integrated type active device of the present invention (provided that the high reflection film 12 is removed), and FIG. FIG. 6B is a top view of FIG.

【0056】これは、それぞれ異なった四つの波長
λ1 、λ2 、λ3 、λ4 を矢印26−1、26−2、2
6−3、26−4方向へ出力させることができるアクテ
ィブデバイスアレイである。このアクティブデバイスア
レイは、レーザ発振部アレイ29と導波路グレーティン
グアレイ30とがn+ 型InP基板1上に一体的に構成
され、導波路グレーティングアレイ30のそれぞれの導
波路の他端に、光ファイバ23−1〜23−4からなる
光ファイバアレイ31を接続したものである。
This means that four different wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ 4 are indicated by arrows 26-1, 26-2, 2
This is an active device array that can output in the 6-3 and 26-4 directions. In this active device array, a laser oscillation unit array 29 and a waveguide grating array 30 are integrally formed on an n + -type InP substrate 1, and an optical fiber is connected to the other end of each waveguide of the waveguide grating array 30. The optical fiber array 31 composed of 23-1 to 23-4 is connected.

【0057】レーザ発振部アレイ29は、スラブ状のn
型InP下部クラッド層2上に四つの略矩形断面形状の
活性層3−1、3−2、3−3、3−4がアレイ状に形
成され、その活性層3−1〜3−4の上にp型InP上
部クラッド層5で覆い、その上部クラッド層5の上にコ
ンタクト層6を形成したものである。コンタクト層6の
上にそれぞれ分離溝28−1、28−2、28−3で分
離された各上部電極8−1、8−2、8−3、8−4が
形成され、それぞれ独立に順方向電流Ik1、Ik2
k3、Ik4がそれぞれの端子から供給される。それぞれ
のレーザ発振部は高反射膜12とそれぞれのグレーティ
ング16−1、16−2、16−3、16−4の等価的
反射面との間で共振器を形成し、それぞれ異なった波長
λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光をそれぞれの光ファイバ2
3−1、23−2、23−3、23−4方向に出力す
る。分離溝28−1〜28−3はそれぞれのレーザ発振
部間の干渉を低減させる機能を有する。
The laser oscillation unit array 29 has a slab-like n
Active layers 3-1, 3-2, 3-3, and 3-4 each having a substantially rectangular cross section are formed in an array on the type InP lower cladding layer 2, and the active layers 3-1 to 3-4 are formed in an array. The upper layer is covered with a p-type InP upper cladding layer 5, and a contact layer 6 is formed on the upper cladding layer 5. Upper electrodes 8-1, 8-2, 8-3, 8-4 separated by separation grooves 28-1, 28-2, 28-3 are formed on the contact layer 6, respectively, and are sequentially and independently formed. Direction currents I k1 , I k2 ,
I k3 and I k4 are supplied from respective terminals. Each laser oscillation section forms a resonator between the high reflection film 12 and the equivalent reflection surface of each of the gratings 16-1, 16-2, 16-3, and 16-4, and each has a different wavelength λ 1. , Λ 2 , λ 3 , λ 4 to each optical fiber 2
Output in the directions of 3-1, 23-2, 23-3, and 23-4. The separation grooves 28-1 to 28-3 have a function of reducing interference between the respective laser oscillation units.

【0058】本発明は上記実施の形態に限定されない。
まず基板1にはGaAsを用い、波長1.3μm帯のレ
ーザ発振部を構成してもよい。また、下部クラッド層2
と活性層3との間に、屈折率が活性層3の屈折率3.3
75よりも低く下部クラッド層2の屈折率3.163よ
りも高い値を有するバッファ層(屈折率3.2〜3.
3)を設けてもよい。このバッファ層を設けることによ
り低偏波依存性を得ることができる。導波路グレーティ
ング部21のコア層15とクラッド層14−1(14−
2)との間に、屈折率がクラッド層14−1(14−
2)の屈折率よりも高く、コア層15の屈折率よりも低
い値を有するバッファ層を設けてもよい。このバッファ
層を設けることにより、レーザ発振部20との光結合特
性及びグレーティング16のフィルタ特性の両方を考慮
に入れた設計の自由度を増すことができる。
The present invention is not limited to the above embodiment.
First, GaAs may be used for the substrate 1 to form a laser oscillation section in a 1.3 μm wavelength band. The lower cladding layer 2
The refractive index between the active layer 3 and the active layer 3 is 3.3.
Buffer layer having a value lower than 75 and higher than the refractive index 3.163 of the lower cladding layer 2 (refractive index 3.2 to 3.0.
3) may be provided. By providing this buffer layer, low polarization dependence can be obtained. The core layer 15 and the cladding layer 14-1 (14-
2) and the cladding layer 14-1 (14-
A buffer layer having a value higher than the refractive index of 2) and lower than the refractive index of the core layer 15 may be provided. By providing this buffer layer, it is possible to increase the degree of freedom in design in consideration of both the optical coupling characteristics with the laser oscillation unit 20 and the filter characteristics of the grating 16.

【0059】また図6(a)、(b)において、アレイ
の数は4個であるがこれに限定されず、6個、8個、1
6個、32個、…等2個以上に増やすことができる。活
性層3にはバルク構造以外に、多重量子井戸構造を用い
ることができる。例えば、活性層を量子井戸構造で7周
期構造とする。光の波長帯を1.55μm帯とすると、
7周期構造は井戸層(膜厚約7nm、InGaAs層)
と、バリア層(膜厚約8nm、InGaAsP層)との
7周期構造である。
In FIGS. 6A and 6B, the number of arrays is four, but is not limited thereto.
The number can be increased to two or more such as 6, 32,.... The active layer 3 may have a multiple quantum well structure other than the bulk structure. For example, the active layer has a quantum well structure and a seven-period structure. If the wavelength band of light is 1.55 μm band,
The seven-period structure is a well layer (about 7 nm in thickness, InGaAs layer)
And a barrier layer (about 8 nm thick, InGaAsP layer).

【0060】本発明によれば、 (1) レーザ発振部と導波路グレーティング部とを同一基
板上に一体的に形成することにより、レーザ共振器長を
短くすることができ、変調帯域を高くすることができ
る。この結果、より高速の信号を伝送することができ
る。
According to the present invention, (1) the laser resonator length can be shortened and the modulation band can be increased by integrally forming the laser oscillation section and the waveguide grating section on the same substrate. be able to. As a result, a higher-speed signal can be transmitted.

【0061】(2) レーザ発振部と導波路グレーティング
部とを高効率、低反射で光結合を行うことができるの
で、より大きなレーザ出力を得ることができる。また、
サイドモード抑圧比を大きくとることができ、キンク現
象の発生を阻止することができる。
(2) Since the laser oscillation section and the waveguide grating section can be optically coupled with high efficiency and low reflection, a larger laser output can be obtained. Also,
The side mode suppression ratio can be increased, and the occurrence of the kink phenomenon can be prevented.

【0062】(3) 導波路グレーティング部をNを含んだ
SiON、SiONH、Si3 4 系の絶縁材料及びG
eO2 を含んだ絶縁材料で構成することにより、温度変
化による屈折率の変動を小さく抑えることができる。こ
の結果、発振波長の安定したレーザ光を出射することが
できる。
(3) SiON, SiONH, Si 3 N 4 -based insulating material containing N and G
By using an insulating material containing eO 2 , a change in the refractive index due to a temperature change can be reduced. As a result, laser light having a stable oscillation wavelength can be emitted.

【0063】(4) 導波路グレーティング部と光ファイバ
との接続を高光結合効率で行うことができる。
(4) The connection between the waveguide grating and the optical fiber can be performed with high optical coupling efficiency.

【0064】(5) 小形、高出力、高安定な多波長レーザ
発振器を構成することが容易であり、波長多重通信用の
多波長光源として適用することが可能である。
(5) It is easy to configure a small, high-output, and stable multi-wavelength laser oscillator, and it can be applied as a multi-wavelength light source for wavelength division multiplexing communication.

【0065】(6) 導波路グレーティング部をGeO2
含んだSiON、SiONH、Si34 系絶縁材料で
構成することにより、グレーティングを形成することが
容易になると共にレーザ発振部と光ファイバとの屈折率
整合作用も合わせ持つことができる。
(6) By forming the waveguide grating portion from a SiON, SiONH, or Si 3 N 4 based insulating material containing GeO 2 , it is easy to form the grating, and the laser oscillation portion and the optical fiber Can also have a refractive index matching action.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0067】小形で高速信号を伝送でき、しかもキンク
が発生しないグレーティング導波路一体型アクティブデ
バイスの提供を実現できる。
It is possible to provide an active device integrated with a grating waveguide which can transmit a high-speed signal in a small size and does not generate a kink.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明のグレーティング導波路一体型
アクティブデバイスの一実施の形態を示す積層体の後方
端面側の正面図、(b)は(a)のA−A線断面図、
(c)は積層体の前方端面側の正面図、(d)は(b)
のB−B線断面図である。
FIG. 1A is a front view of a back end face side of a laminate showing an embodiment of a grating waveguide integrated active device of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
(C) is a front view of the front end face side of the laminate, (d) is (b)
FIG. 7 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図2】本発明のグレーティング導波路一体型アクティ
ブデバイスの導波路グレーティング部に用いられるクラ
ッド層及びコア層の材料の屈折率特性を示した特性図で
ある。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing refractive index characteristics of materials of a cladding layer and a core layer used in a waveguide grating part of a grating waveguide integrated active device of the present invention.

【図3】本発明のグレーティング導波路一体型アクティ
ブデバイスの光出射端に光ファイバを接続したものを示
す横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a grating waveguide integrated type active device of the present invention in which an optical fiber is connected to a light emitting end.

【図4】(a)は本発明のグレーティング導波路一体型
アクティブデバイスの他の実施の形態を示す積層体の後
方端面側の正面図、(b)は(a)のC−C線断面図、
(c)は積層体の前方端面側の正面図である。
FIG. 4A is a front view of a laminated body showing another embodiment of the grating waveguide-integrated active device according to the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. ,
(C) is a front view of the front end side of the laminate.

【図5】本発明のグレーティング導波路一体型アクティ
ブデバイスに光ファイバを接続したものを示す横断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical device connected to the grating waveguide integrated active device of the present invention.

【図6】(a)は本発明のグレーティング導波路一体型
アクティブデバイスのレーザ発振部アレイの後方端面側
の側面図、(b)は(a)の上面図である。
FIG. 6A is a side view on the rear end face side of the laser oscillation unit array of the grating waveguide integrated type active device of the present invention, and FIG. 6B is a top view of FIG.

【図7】光アクティブデバイスの従来例を示す外観斜視
図である。
FIG. 7 is an external perspective view showing a conventional example of an optical active device.

【図8】ファイバグレーティング付きレーザの従来例を
示す概略構造図である。
FIG. 8 is a schematic structural view showing a conventional example of a laser with a fiber grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 3 活性層 12 高反射膜 14−1、14−2 クラッド層 15 コア層 16 グレーティング 19 積層体 20 レーザ発振部 21 導波路グレーティング部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 3 Active layer 12 High reflection film 14-1, 14-2 Cladding layer 15 Core layer 16 Grating 19 Laminate 20 Laser oscillation part 21 Waveguide grating part

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の上面に、少なくとも上下からクラ
ッド層に挟まれた活性層を有するレーザ発振積層体と、
少なくとも外周に低屈折率絶縁層が形成された略矩形断
面形状の高屈折率絶縁層を有する導波路とが隣接して設
けられると共に、上記活性層と上記高屈折率層とが光学
的に結合しており、上記導波路とは反対側の上記レーザ
発振積層体の端面に光反射膜が形成され、上記導波路の
高屈折率絶縁層にグレーティングが形成されており、上
記レーザ発振積層体に順方向電流を注入したとき、上記
光反射膜と上記グレーティングとの等価的反射面で決ま
る所望の波長のレーザ発振光が上記レーザ発振積層体と
は反対側の上記導波路の端面から出射されることを特徴
とするグレーティング導波路一体型アクティブデバイ
ス。
1. A lasing laminate having an active layer sandwiched between at least top and bottom cladding layers on an upper surface of a substrate;
A waveguide having a high-refractive-index insulating layer having a substantially rectangular cross-sectional shape having a low-refractive-index insulating layer formed at least on the outer periphery is provided adjacent to the active layer, and the active layer and the high-refractive-index layer are optically coupled to each other. A light reflection film is formed on the end face of the laser oscillation laminate opposite to the waveguide, and a grating is formed on the high refractive index insulating layer of the waveguide, and the laser oscillation laminate is When a forward current is injected, laser oscillation light of a desired wavelength determined by the equivalent reflection surface of the light reflection film and the grating is emitted from the end face of the waveguide opposite to the laser oscillation laminate. An active device integrated with a grating waveguide, characterized in that:
【請求項2】 上記基板及びレーザ発振積層体の各層が
化合物半導体からなる請求項1に記載のグレーティング
導波路一体型アクティブデバイス。
2. The grating waveguide-integrated active device according to claim 1, wherein each layer of the substrate and the lasing laminate is made of a compound semiconductor.
【請求項3】 上記活性層がスラブ状あるいは略矩形断
面形状である請求項1又は2に記載のグレーティング導
波路一体型アクティブデバイス。
3. The grating waveguide-integrated active device according to claim 1, wherein the active layer has a slab shape or a substantially rectangular cross-sectional shape.
【請求項4】 上記高屈折率絶縁層がGeO2 を含む請
求項1から3のいずれかに記載のグレーティング導波路
一体型アクティブデバイス。
4. The active device integrated with a grating waveguide according to claim 1, wherein the high refractive index insulating layer contains GeO 2 .
【請求項5】 下面に電極を有する化合物半導体基板の
上面にスラブ状の下部クラッド層、スラブ状あるいは略
矩形断面形状の活性層が順次形成され、該活性層を覆う
ように上部クラッド層が形成され、該上部クラッド層の
上にコンタクト層、上部電極が順次形成されて積層体が
構成され、該積層体の一方の端面に高反射膜が形成さ
れ、該積層体の他方の端面側の全ての層と上記化合物半
導体基板の上面側の一部とが除去されて踏み台状の積層
体が構成され、上面側の一部が除去された化合物半導体
基板の上面にスラブ状の低屈折率絶縁層が形成され、該
低屈折率絶縁層の上に高屈折率のGeO2 を含んだ略矩
形断面形状の高屈折率絶縁層の一方の端面が上記活性層
と結合するように形成され、該高屈折率を覆うように他
の低屈折率絶縁層が形成されて導波路が構成され、上記
高屈折率絶縁層にグレーティングが形成されたアクティ
ブデバイスの上部電極と下面電極との間に順方向電流が
注入されると、上記高反射膜と上記グレーティングとの
等価的反射面で決まるレーザ発振光が上記導波路の他方
の端面より出射されることを特徴とするグレーティング
導波路一体型アクティブデバイス。
5. A slab-like lower cladding layer and an active layer having a slab-like or substantially rectangular cross-sectional shape are sequentially formed on an upper surface of a compound semiconductor substrate having an electrode on a lower surface, and an upper cladding layer is formed so as to cover the active layer. A contact layer and an upper electrode are sequentially formed on the upper clad layer to form a laminate, a high reflection film is formed on one end face of the laminate, and all of the other end face side of the laminate is provided. Of the compound semiconductor substrate and a part of the upper surface of the compound semiconductor substrate are removed to form a ladder-shaped laminate, and a slab-like low-refractive-index insulating layer is formed on the upper surface of the compound semiconductor substrate from which a part of the upper surface is removed. There is formed, one end surface of the high refractive index insulating layer of substantially rectangular cross-section containing GeO 2 of high refractive index on the low refractive index dielectric layer is formed to mate with the active layer, the high Another low-refractive-index insulating layer is formed to cover the refractive index. When a forward current is injected between the upper electrode and the lower electrode of the active device in which the grating is formed on the high refractive index insulating layer, a waveguide is formed. A grating waveguide-integrated active device, wherein laser oscillation light determined by an equivalent reflection surface is emitted from the other end face of the waveguide.
【請求項6】 上記導波路の低屈折率絶縁層及び高屈折
率絶縁層には窒素を含んだSiON、SiONH、Si
3 4 系のいずれかが用いられている請求項5に記載の
グレーティング導波路一体型アクティブデバイス。
6. The low-refractive-index insulating layer and the high-refractive-index insulating layer of the waveguide are formed of SiON, SiONH, Si containing nitrogen.
3 N 4 system grating waveguide integrated active device according to claim 5 in which one is used for.
【請求項7】 上記積層体の一方の端面及び他方の端面
は10°以内の角度に斜めに形成されている請求項5ま
たは6に記載のグレーティング導波路一体型アクティブ
デバイス。
7. The active device integrated with a grating waveguide according to claim 5, wherein one end face and the other end face of the laminate are formed obliquely at an angle of 10 ° or less.
【請求項8】 上記導波路のレーザ発振光の出射される
側の端面は10°以内の角度に斜めに形成されている請
求項5から7のいずれかに記載のグレーティング導波路
一体型アクティブデバイス。
8. The active device integrated with a grating waveguide according to claim 5, wherein an end face of the waveguide on a side from which the laser oscillation light is emitted is formed obliquely at an angle of 10 ° or less. .
【請求項9】 上記活性層は幅あるいは厚さが上記導波
路側の端面近傍でテーパ状に狭いかあるいは薄くなるよ
うに形成されている請求項5から8のいずれかに記載の
グレーティング導波路一体型アクティブデバイス。
9. The grating waveguide according to claim 5, wherein the active layer is formed such that its width or thickness is narrow or thin in a tapered shape near the end face on the waveguide side. Integrated active device.
【請求項10】 上記導波路のレーザ発振光の出射され
る側の端面側で略矩形断面形状の高屈折率のGeO2
含んだ絶縁層の幅がテーパ状に狭くなるかあるいは屈折
率が徐々に低くなるように形成されている請求項5から
9のいずれかに記載のグレーティング導波路一体型アク
ティブデバイス。
10. The width of an insulating layer having a high refractive index of GeO 2 having a substantially rectangular cross section and having a narrow tapered shape at the end face side of the waveguide on the side where laser oscillation light is emitted, or the refractive index is reduced. 10. The active device integrated with a grating waveguide according to claim 5, wherein the active device is formed so as to be gradually lowered.
【請求項11】 上記導波路のレーザ発振光の出射され
る側の端面に光ファイバが結合されている請求項5から
10のいずれかに記載のグレーティング導波路一体型ア
クティブデバイス。
11. The grating waveguide integrated type active device according to claim 5, wherein an optical fiber is coupled to an end face of said waveguide on a side from which laser oscillation light is emitted.
【請求項12】 上記グレーティング導波路一体型アク
ティブデバイスがアレイ状に構成され、各積層体の共振
器長が異なり、各導波路から出射されるレーザ発振光の
波長が異なっている請求項5から11のいずれかに記載
のグレーティング導波路一体型アクティブデバイス。
12. The grating waveguide integrated type active device is configured in an array, the resonator length of each laminated body is different, and the wavelength of laser oscillation light emitted from each waveguide is different. 12. The active device integrated with a grating waveguide according to any one of 11.
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