JP2002116472A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs
- G02B6/2813—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs based on multimode interference effect, i.e. self-imaging
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- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品点数が少なく、集積化が容易であり、低
コスト化を図ることのできる波長変換機能、波長分波機
能を備えた半導体集積回路を実現すること。 【解決手段】 ＭＭＩ導波路を具備し、第２の波長の光
信号を第１の波長の信号に変換する半導体集積回路であ
って、前記第１の波長の光信号が入力され、前記ＭＭＩ
導波路の入力側に設けられる第１の入力ポートと、前記
第２の波長の光信号が入力される第２の入力ポートと、
前記ＭＭＩ導波路の出力側に少なくとも１つ以上設けら
れる出力ポートとを有し、前記ＭＭＩ導波路はその屈折
率が前記第２の波長の光信号の強度に応じて変化する。
コスト化を図ることのできる波長変換機能、波長分波機
能を備えた半導体集積回路を実現すること。 【解決手段】 ＭＭＩ導波路を具備し、第２の波長の光
信号を第１の波長の信号に変換する半導体集積回路であ
って、前記第１の波長の光信号が入力され、前記ＭＭＩ
導波路の入力側に設けられる第１の入力ポートと、前記
第２の波長の光信号が入力される第２の入力ポートと、
前記ＭＭＩ導波路の出力側に少なくとも１つ以上設けら
れる出力ポートとを有し、前記ＭＭＩ導波路はその屈折
率が前記第２の波長の光信号の強度に応じて変化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、特に、光通信において重要な、所定の波長の光信号
をこれと異なる波長の光信号に変換する波長変換機能を
備えた半導体集積回路に関する。
し、特に、光通信において重要な、所定の波長の光信号
をこれと異なる波長の光信号に変換する波長変換機能を
備えた半導体集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、波長λ１の光信号を波長λ２の
光信号に変換する波長変換器の従来例の構成を示すブロ
ック図である。
光信号に変換する波長変換器の従来例の構成を示すブロ
ック図である。
【０００３】本従来例は、受光素子７０２、半導体レー
ザ（ＬＤ）駆動回路７０３および半導体レーザ（ＬＤ）
７０４により構成されている。
ザ（ＬＤ）駆動回路７０３および半導体レーザ（ＬＤ）
７０４により構成されている。
【０００４】波長λ１の光入力信号７０１は受光素子７
０２に入射し、光入力信号７０１の入力状態が受光素子
７０２からＬＤ駆動回路７０３へ出力される。ＬＤ駆動
回路７０３は受光素子７０２の出力内容に応じて発振波
長λ２のＬＤ７０４を駆動し、これにより、波長λ１の
光入力信号７０１の入射状態に応じて波長λ２の光出力
信号７０５が送出される。
０２に入射し、光入力信号７０１の入力状態が受光素子
７０２からＬＤ駆動回路７０３へ出力される。ＬＤ駆動
回路７０３は受光素子７０２の出力内容に応じて発振波
長λ２のＬＤ７０４を駆動し、これにより、波長λ１の
光入力信号７０１の入射状態に応じて波長λ２の光出力
信号７０５が送出される。
【０００５】また、分波機能を実現する半導体集積回路
としては特開平８−２０１６４８号公報に開示される光
導波回路がある。
としては特開平８−２０１６４８号公報に開示される光
導波回路がある。
【０００６】上記公報に開示される光導波回路は、多モ
ード干渉型の光導波路（以下、ＭＭＩ：Multi-Mode Int
erference 導波路と称する）を用い、スポットサイズ変
換を行う光入射部、ＭＭＩ分波器、１．３μｍ用出射光
導波路、１．３μｍ用受光器、半導体レーザ、１．５５
μｍ用出射光導波路、１．５５μｍ用受光器が集積化さ
れた光導波回路であって、１．３μｍの光と１．５５μ
ｍの光に対して、入射界分布と同じ界分布を結像するセ
ルフイメージング状態か、２分割される３ｄＢカプラ状
態のいずれかとなるようにＭＭＩ分波器の長さを設定す
るものである。
ード干渉型の光導波路（以下、ＭＭＩ：Multi-Mode Int
erference 導波路と称する）を用い、スポットサイズ変
換を行う光入射部、ＭＭＩ分波器、１．３μｍ用出射光
導波路、１．３μｍ用受光器、半導体レーザ、１．５５
μｍ用出射光導波路、１．５５μｍ用受光器が集積化さ
れた光導波回路であって、１．３μｍの光と１．５５μ
ｍの光に対して、入射界分布と同じ界分布を結像するセ
ルフイメージング状態か、２分割される３ｄＢカプラ状
態のいずれかとなるようにＭＭＩ分波器の長さを設定す
るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図８に示した従来の波
長変換器においては、受光素子、ＬＤ駆動回路およびＬ
Ｄから構成されているため、部品点数が多くなり、集積
化することが困難であった。また、複数部品を組み立て
る際には光軸調整が必要となるために組み立て工程が複
雑となり、低コスト化への妨げとなるという問題点があ
る。
長変換器においては、受光素子、ＬＤ駆動回路およびＬ
Ｄから構成されているため、部品点数が多くなり、集積
化することが困難であった。また、複数部品を組み立て
る際には光軸調整が必要となるために組み立て工程が複
雑となり、低コスト化への妨げとなるという問題点があ
る。
【０００８】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、部品点数が少
なく、集積化が容易であり、低コスト化を図ることので
きる波長変換機能、波長分波機能を備えた半導体集積回
路を実現することを目的とする。
る問題点に鑑みてなされたものであって、部品点数が少
なく、集積化が容易であり、低コスト化を図ることので
きる波長変換機能、波長分波機能を備えた半導体集積回
路を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、ＭＭＩ導波路を具備し、第２の波長の光信号を第１
の波長の信号に変換する半導体集積回路であって、前記
第１の波長の光信号が入力され、前記ＭＭＩ導波路の入
力側に設けられる第１の入力ポートと、前記第２の波長
の光信号が入力される第２の入力ポートと、前記ＭＭＩ
導波路の出力側に少なくとも１つ以上設けられる出力ポ
ートとを有し、前記ＭＭＩ導波路はその屈折率が前記第
２の波長の光信号の強度に応じて変化することを特徴と
する。
は、ＭＭＩ導波路を具備し、第２の波長の光信号を第１
の波長の信号に変換する半導体集積回路であって、前記
第１の波長の光信号が入力され、前記ＭＭＩ導波路の入
力側に設けられる第１の入力ポートと、前記第２の波長
の光信号が入力される第２の入力ポートと、前記ＭＭＩ
導波路の出力側に少なくとも１つ以上設けられる出力ポ
ートとを有し、前記ＭＭＩ導波路はその屈折率が前記第
２の波長の光信号の強度に応じて変化することを特徴と
する。
【００１０】この場合、前記ＭＭＩ導波路は、前記第１
の入力ポートからの光信号によって光非線型屈折率効果
による内部に屈折率変化が生じ、前記第２の入力ポート
からの入力光の干渉パターンが変化することとしてもよ
い。
の入力ポートからの光信号によって光非線型屈折率効果
による内部に屈折率変化が生じ、前記第２の入力ポート
からの入力光の干渉パターンが変化することとしてもよ
い。
【００１１】また、前記第２の入力ポートが前記ＭＭＩ
導波路の入射端または出射端に設けられることとしても
よい。
導波路の入射端または出射端に設けられることとしても
よい。
【００１２】また、前記第１の入力ポートに設けられ、
前記第１の波長の光信号を出力する半導体レーザを有す
ることとしてもよい。
前記第１の波長の光信号を出力する半導体レーザを有す
ることとしてもよい。
【００１３】また、前記半導体レーザは、多重量子井戸
構造の活性層を有することとしてもよい。
構造の活性層を有することとしてもよい。
【００１４】さらに、前記半導体レーザは、分布帰還が
行われる回折格子と、前記回折格子の中に設けられた位
相シフト量がλ／４以下の位相シフト領域を備えること
としてもよい。
行われる回折格子と、前記回折格子の中に設けられた位
相シフト量がλ／４以下の位相シフト領域を備えること
としてもよい。
【００１５】本発明の他の形態による半導体集積回路
は、入力された第２の波長の光信号に対して多モード干
渉し、少なくとも１つの出力ポートから第２の波長の干
渉光を出力するＭＭＩ導波路を含む半導体集積回路であ
って、前記ＭＭＩ導波路は第１の波長の光信号が入力さ
れることで当該導波路の屈折率が変化し、前記出力ポー
トに対する前記第２の波長の干渉光の結合位置を変える
ことを特徴とする。
は、入力された第２の波長の光信号に対して多モード干
渉し、少なくとも１つの出力ポートから第２の波長の干
渉光を出力するＭＭＩ導波路を含む半導体集積回路であ
って、前記ＭＭＩ導波路は第１の波長の光信号が入力さ
れることで当該導波路の屈折率が変化し、前記出力ポー
トに対する前記第２の波長の干渉光の結合位置を変える
ことを特徴とする。
【００１６】この場合、前記ＭＭＩ導波路は前記第１の
波長の光信号が前記ＭＭＩ導波路に入力されることで、
前記第２の波長の干渉光と出力ポートとの結合強度変化
を行うこととしてもよい。
波長の光信号が前記ＭＭＩ導波路に入力されることで、
前記第２の波長の干渉光と出力ポートとの結合強度変化
を行うこととしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例の構
成を示す平面図である。
面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例の構
成を示す平面図である。
【００１８】図１に示すように、ＭＭＩ導波路１０１の
入射端となる端部には波長λ２の光を発生するＬＤ１０
２が設けられ、対向する出射端となる端部には変換元と
なる波長λ１の光入力信号が入力される入力ポート１０
３、および、ＬＤ１０２から出射された波長λ２の光を
取り出すための出力ポート１０４，１０５が設けられて
いる。
入射端となる端部には波長λ２の光を発生するＬＤ１０
２が設けられ、対向する出射端となる端部には変換元と
なる波長λ１の光入力信号が入力される入力ポート１０
３、および、ＬＤ１０２から出射された波長λ２の光を
取り出すための出力ポート１０４，１０５が設けられて
いる。
【００１９】ＭＭＩ導波路１０１内部を進行するＬＤ１
０２の出射光には干渉作用が生じ、進行位置に応じてそ
の干渉パターンは変化する。また、ＭＭＩ導波路１０１
の屈折率は、入力ポート１０３への波長λ１の光入力信
号の入力状態に応じて変化するもので、これによっても
干渉パターンは変化する。
０２の出射光には干渉作用が生じ、進行位置に応じてそ
の干渉パターンは変化する。また、ＭＭＩ導波路１０１
の屈折率は、入力ポート１０３への波長λ１の光入力信
号の入力状態に応じて変化するもので、これによっても
干渉パターンは変化する。
【００２０】ＭＭＩ導波路１０１の屈折率が波長λ１の
光によって変化する原理は、光非線型屈折率効果に効果
によるものであり、入力された波長λ１の光によりＭＭ
Ｉ導波路１０１を構成する半導体中（物質中）に分極Ｐ
が誘起されることで屈折率が変化することを利用したも
のである。
光によって変化する原理は、光非線型屈折率効果に効果
によるものであり、入力された波長λ１の光によりＭＭ
Ｉ導波路１０１を構成する半導体中（物質中）に分極Ｐ
が誘起されることで屈折率が変化することを利用したも
のである。
【００２１】図１（ａ）には光入力信号がオンのときの
ＬＤ１０２の出射光の干渉パターンが示され、図１
（ｂ）には光入力信号がオフのときのＬＤ１０２の出射
光の干渉パターンが示されている。光入力信号がオンの
ときのＬＤ１０２の出射光は出力ポート１０４，１０５
と強く結合する干渉パターンとなり、光入力信号がオフ
のときにはＭＭＩ導波路１０１の屈折率が変化し、ＬＤ
１０２の出射光は出力ポート１０４，１０５と強く結合
しない干渉パターンとなるように構成されている。
ＬＤ１０２の出射光の干渉パターンが示され、図１
（ｂ）には光入力信号がオフのときのＬＤ１０２の出射
光の干渉パターンが示されている。光入力信号がオンの
ときのＬＤ１０２の出射光は出力ポート１０４，１０５
と強く結合する干渉パターンとなり、光入力信号がオフ
のときにはＭＭＩ導波路１０１の屈折率が変化し、ＬＤ
１０２の出射光は出力ポート１０４，１０５と強く結合
しない干渉パターンとなるように構成されている。
【００２２】上記のように構成される本実施例において
は、入力ポート１０３に入力される波長λ１の光入力信
号に応じた波長λ２の光出力信号が出力ポート１０４，
１０５から出力され、波長の変換および分波が同時に行
われるものとなっている。
は、入力ポート１０３に入力される波長λ１の光入力信
号に応じた波長λ２の光出力信号が出力ポート１０４，
１０５から出力され、波長の変換および分波が同時に行
われるものとなっている。
【００２３】ＭＭＩ導波路１０１の寸法についていう
と、コア部の屈折率を３．５４３、クラッド部の屈折率
を３．５１１、ＬＤ１０２から出射される波長λ２を
１．５５μｍとしたときには、領域幅Ｗを２０μｍと
し、領域長Ｌを６９１μｍとすることが挙げられる。た
だし、これらの数値はあくまでも一例であり、コア部の
屈折率、クラッド部の屈折率、ＬＤ１０２から出射され
る波長に応じて適当な寸法とすればよい。また、ＭＭＩ
導波路１０１の材質は、波長λ２に対しては透明であ
り、波長λ１に対しては屈折率が変化するものが使用さ
れている。
と、コア部の屈折率を３．５４３、クラッド部の屈折率
を３．５１１、ＬＤ１０２から出射される波長λ２を
１．５５μｍとしたときには、領域幅Ｗを２０μｍと
し、領域長Ｌを６９１μｍとすることが挙げられる。た
だし、これらの数値はあくまでも一例であり、コア部の
屈折率、クラッド部の屈折率、ＬＤ１０２から出射され
る波長に応じて適当な寸法とすればよい。また、ＭＭＩ
導波路１０１の材質は、波長λ２に対しては透明であ
り、波長λ１に対しては屈折率が変化するものが使用さ
れている。
【００２４】本発明を実施するＬＤ１０２としては、特
開２０００−０７７７７４号公報に開示され、以下に説
明するような構造および特性を備える位相シフトＤＦＢ
レーザが用いられ、また、連続的な波長変換動作を可能
とするために、連続発振するものが用いられている。
開２０００−０７７７７４号公報に開示され、以下に説
明するような構造および特性を備える位相シフトＤＦＢ
レーザが用いられ、また、連続的な波長変換動作を可能
とするために、連続発振するものが用いられている。
【００２５】位相シフトＤＦＢレーザは、共振器を構成
する回折格子構造を、共振器長さ方向に沿って複数の領
域に分けて設け、領域どうしの間に、位相シフト部を設
け、位相シフト部における全位相シフト量をλ／ｎ（た
だし、λは発振波長、ｎ＞４）に相当する量とした構成
とされている。
する回折格子構造を、共振器長さ方向に沿って複数の領
域に分けて設け、領域どうしの間に、位相シフト部を設
け、位相シフト部における全位相シフト量をλ／ｎ（た
だし、λは発振波長、ｎ＞４）に相当する量とした構成
とされている。
【００２６】次に、本実施例の作製方法について、作製
工程を段階的に示す図２ないし図６を参照して説明す
る。
工程を段階的に示す図２ないし図６を参照して説明す
る。
【００２７】図２は本実施例を作製する第１工程におけ
る半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分でレ
ーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示す断
面図である。
る半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分でレ
ーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示す断
面図である。
【００２８】第１工程では半導体レーザ部の形成が行わ
れる。まず、図２に示すように、ＩｎＰ基板２０１上に
ＩｎＧａＡｓＰの光ガイド層２０２、ＩｎＧａＡｓＰの
ＭＱＷ活性層２０３、ＩｎＰのキャップ層２０４を順に
積層している。
れる。まず、図２に示すように、ＩｎＰ基板２０１上に
ＩｎＧａＡｓＰの光ガイド層２０２、ＩｎＧａＡｓＰの
ＭＱＷ活性層２０３、ＩｎＰのキャップ層２０４を順に
積層している。
【００２９】ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層２０３は、
量子井戸間準位波長が１．５５μｍとなるように、２種
のＩｎＧａＡｓＰが交互に積層されている。
量子井戸間準位波長が１．５５μｍとなるように、２種
のＩｎＧａＡｓＰが交互に積層されている。
【００３０】本実施例では、光ガイド層２０２の内部
に、共振器を構成する回折格子２０５を、共振器長さ方
向に沿って二つの領域に分けて設けている。さらに、各
回折格子２０５の間に、位相シフト領域を設けている。
そして、位相シフト領域における位相シフト量をλ／ｎ
（ただし、λは発振波長、ｎ＞４）、例えばλ／８（ｎ
＝８）に相当する量としている。
に、共振器を構成する回折格子２０５を、共振器長さ方
向に沿って二つの領域に分けて設けている。さらに、各
回折格子２０５の間に、位相シフト領域を設けている。
そして、位相シフト領域における位相シフト量をλ／ｎ
（ただし、λは発振波長、ｎ＞４）、例えばλ／８（ｎ
＝８）に相当する量としている。
【００３１】本実施例では、共振器の長さをＬとし、回
折格子２０５の周期（ピッチ）をΛとする。そして、位
相シフト領域として、共振器長さ方向に沿った幅がλ／
ｎの平坦面を設けてある。その結果、回折格子２０５の
うち、位相シフト領域に直近の回折格子のピークどうし
の間隔は（Λ−λ／ｎ）となっている。
折格子２０５の周期（ピッチ）をΛとする。そして、位
相シフト領域として、共振器長さ方向に沿った幅がλ／
ｎの平坦面を設けてある。その結果、回折格子２０５の
うち、位相シフト領域に直近の回折格子のピークどうし
の間隔は（Λ−λ／ｎ）となっている。
【００３２】なお、位相シフト領域には、必ずしも平坦
面を設ける必要はなく、例えば、各回折格子２０５の位
相差がλ／ｎとなるように各回折格子２０５を隣接させ
ても良い。
面を設ける必要はなく、例えば、各回折格子２０５の位
相差がλ／ｎとなるように各回折格子２０５を隣接させ
ても良い。
【００３３】図３（ａ１）は本実施例を作製する第２工
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図３（ａ２）は平面図である。
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図３（ａ２）は平面図である。
【００３４】第２工程では半導体レーザ部以外の除去が
行われる。図示するように、半導体レーザ部の上部とな
る箇所にＳｉＯ2マスク２０６を部分的に形成し、マス
クを形成した箇所以外を基板２０１が露出するまで除去
する。
行われる。図示するように、半導体レーザ部の上部とな
る箇所にＳｉＯ2マスク２０６を部分的に形成し、マス
クを形成した箇所以外を基板２０１が露出するまで除去
する。
【００３５】図３（ｂ１）は本実施例を作製する第３工
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図３（ｂ２）は平面図である。
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図３（ｂ２）は平面図である。
【００３６】第３工程では、ＭＭＩ導波路部の形成がな
される。第２工程で露出された基板２０１上に、ｎ‐Ｉ
ｎＧａＡｓＰの薄膜コア２０７、ｎ‐ＩｎＧａＡｓＰの
共通コア２０８、ｐ‐ＩｎＰのクラッド層２０９を順に
積層する。
される。第２工程で露出された基板２０１上に、ｎ‐Ｉ
ｎＧａＡｓＰの薄膜コア２０７、ｎ‐ＩｎＧａＡｓＰの
共通コア２０８、ｐ‐ＩｎＰのクラッド層２０９を順に
積層する。
【００３７】図４（ｃ１）は本実施例を作製する第４工
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図４（ｃ２）は平面図である。
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図４（ｃ２）は平面図である。
【００３８】第４工程では半導体レーザ部およびＭＭＩ
導波路部以外の除去が行われる。図示するように、半導
体レーザ部およびＭＭＩ導波路部の上部となる箇所にＳ
ｉＯ 2マスク２１０を部分的に形成し、マスクを形成し
た箇所以外を基板２０１が露出するまで除去する。
導波路部以外の除去が行われる。図示するように、半導
体レーザ部およびＭＭＩ導波路部の上部となる箇所にＳ
ｉＯ 2マスク２１０を部分的に形成し、マスクを形成し
た箇所以外を基板２０１が露出するまで除去する。
【００３９】図４（ｄ１）は本実施例を作製する第５工
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図４（ｄ２）は平面図である。
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図４（ｄ２）は平面図である。
【００４０】第５工程では、入力ポート部および出力ポ
ート部の形成がなされる。第４工程で露出された基板２
０１上に、ＩｎＧａＡｓＰの光ガイド層２１１を積層す
る。
ート部の形成がなされる。第４工程で露出された基板２
０１上に、ＩｎＧａＡｓＰの光ガイド層２１１を積層す
る。
【００４１】図５は本実施例を作製する第６工程を説明
するための図である。第６工程では、半導体レーザ部、
ＭＭＩ導波路部、入力ポート部および出力ポート部の形
状加工が行われる。図５（ｅ１），（ｅ２）はマスク形
成時における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中
央部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構
造を示す断面図と平面図、図５（ｆ１），（ｆ２）は形
状加工後における半導体集積回路を半導体レーザの共振
器中央部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したとき
の構造を示す断面図と平面図である。
するための図である。第６工程では、半導体レーザ部、
ＭＭＩ導波路部、入力ポート部および出力ポート部の形
状加工が行われる。図５（ｅ１），（ｅ２）はマスク形
成時における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中
央部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構
造を示す断面図と平面図、図５（ｆ１），（ｆ２）は形
状加工後における半導体集積回路を半導体レーザの共振
器中央部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したとき
の構造を示す断面図と平面図である。
【００４２】図５（ｅ２）に示すように、半導体レーザ
部、ＭＭＩ導波路部、入力ポート部および出力ポート部
が図１に示した形状となるようにその上部を覆うＳｉＯ
2マスク２１２を形成し、その後、図５（ｆ２）に示す
ようにマスク２１２を形成した箇所以外を基板２０１が
露出するまで除去する。
部、ＭＭＩ導波路部、入力ポート部および出力ポート部
が図１に示した形状となるようにその上部を覆うＳｉＯ
2マスク２１２を形成し、その後、図５（ｆ２）に示す
ようにマスク２１２を形成した箇所以外を基板２０１が
露出するまで除去する。
【００４３】図６（ｇ１）は本実施例を作製する第７工
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図６（ｇ２）は平面図、図６（ｇ３）〜
図６（ｇ５）のそれぞれは、図６（ｇ２）におけるＡ‐
Ａ線、Ｂ‐Ｂ線、Ｃ‐Ｃ線断面図、図６（ｈ）は形状加
工後における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中
央部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構
造を示す断面図である。
程における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央
部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造
を示す断面図、図６（ｇ２）は平面図、図６（ｇ３）〜
図６（ｇ５）のそれぞれは、図６（ｇ２）におけるＡ‐
Ａ線、Ｂ‐Ｂ線、Ｃ‐Ｃ線断面図、図６（ｈ）は形状加
工後における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中
央部分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構
造を示す断面図である。
【００４４】第６工程にて露出した基板２０１上に、図
６（ｇ２）〜図６（ｇ５）に示すようにFe‐doped‐InP
を埋め込み形成し、その後、図６（ｈ）に示すようにマ
スク２１２を除去した後に表面が平坦化するようにＩｎ
Ｐを埋め込む。
６（ｇ２）〜図６（ｇ５）に示すようにFe‐doped‐InP
を埋め込み形成し、その後、図６（ｈ）に示すようにマ
スク２１２を除去した後に表面が平坦化するようにＩｎ
Ｐを埋め込む。
【００４５】上記のように構成される本実施例において
は、ＩｎＰ基板上に選択成長技術を用いて一括形成する
ことができるため、図８に示した従来例と比較すると光
軸合わせ等のモジュール作製工数を大幅に削減すること
ができるとともに高い組み立て再現性を得ることができ
るものとなっている。
は、ＩｎＰ基板上に選択成長技術を用いて一括形成する
ことができるため、図８に示した従来例と比較すると光
軸合わせ等のモジュール作製工数を大幅に削減すること
ができるとともに高い組み立て再現性を得ることができ
るものとなっている。
【００４６】なお、以上説明した実施例においては、出
力ポート側の端部で２つに分波して出力ポート１０４，
１０５と結合する干渉パターンのものを示したが、ＭＭ
Ｉ導波路では、その寸法に応じて図７に示すような様々
な干渉パターンが発生する。図７には０〜８までの９種
の次数の干渉パターンが示されており、このように、Ｍ
ＭＩ導波路の寸法により分波数を選択することが可能と
なる。このため、所望とする分波数となるようにＭＭＩ
導波路の寸法を定めるとともに、分波した光が強く結合
する出力ポート側の端部に出力ポートを設けることによ
り、任意の分波数の分波器とすることができ、このよう
に構成してもよい。
力ポート側の端部で２つに分波して出力ポート１０４，
１０５と結合する干渉パターンのものを示したが、ＭＭ
Ｉ導波路では、その寸法に応じて図７に示すような様々
な干渉パターンが発生する。図７には０〜８までの９種
の次数の干渉パターンが示されており、このように、Ｍ
ＭＩ導波路の寸法により分波数を選択することが可能と
なる。このため、所望とする分波数となるようにＭＭＩ
導波路の寸法を定めるとともに、分波した光が強く結合
する出力ポート側の端部に出力ポートを設けることによ
り、任意の分波数の分波器とすることができ、このよう
に構成してもよい。
【００４７】また、本実施例では、第２の入力ポート１
０３がＭＭＩ導波路の出射端に設けられることとした。
これは、第２の入力ポート１０３への波長λ１の光入力
信号によるＭＭＩ導波路の屈折率変化が、半導体レーザ
１０２が出射する波長λ２の光出力信号の伝搬方向につ
いて一様となることを目的としたものである。このよう
な目的からすると、第２の入力ポート１０３は、ＭＭＩ
導波路の入力端に設けても本実施例のようにＭＭＩ導波
路の出射端に設けたときの同様の効果を奏するものとな
るが、導波路の屈折率変化が、半導体レーザが出射する
波長λ２の光出力信号の伝搬方向についてほぼ一様とな
るのであればよく、第２の入力ポート１０３が設けられ
る位置については特に限定されるものではない。
０３がＭＭＩ導波路の出射端に設けられることとした。
これは、第２の入力ポート１０３への波長λ１の光入力
信号によるＭＭＩ導波路の屈折率変化が、半導体レーザ
１０２が出射する波長λ２の光出力信号の伝搬方向につ
いて一様となることを目的としたものである。このよう
な目的からすると、第２の入力ポート１０３は、ＭＭＩ
導波路の入力端に設けても本実施例のようにＭＭＩ導波
路の出射端に設けたときの同様の効果を奏するものとな
るが、導波路の屈折率変化が、半導体レーザが出射する
波長λ２の光出力信号の伝搬方向についてほぼ一様とな
るのであればよく、第２の入力ポート１０３が設けられ
る位置については特に限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００４９】波長変換、波長分波を行う素子を少ない部
品点数で実現することができ、集積化が容易であり、低
コスト化を図ることができる効果がある。
品点数で実現することができ、集積化が容易であり、低
コスト化を図ることができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す平面図であり、
（ａ）には光入力信号がオンのときのＬＤ１０２の出射
光の干渉パターンが示され、（ｂ）には光入力信号がオ
フのときのＬＤ１０２の出射光の干渉パターンが示され
ている。
（ａ）には光入力信号がオンのときのＬＤ１０２の出射
光の干渉パターンが示され、（ｂ）には光入力信号がオ
フのときのＬＤ１０２の出射光の干渉パターンが示され
ている。
【図２】本発明の実施例を作製する第１工程における半
導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分でレーザ
光の出射方向に沿って切断したときの構造を示す断面図
である。
導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分でレーザ
光の出射方向に沿って切断したときの構造を示す断面図
である。
【図３】（ｂ１）は本発明の実施例を作製する第３工程
における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部
分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を
示す断面図、（ｂ２）は平面図である。
における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部
分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を
示す断面図、（ｂ２）は平面図である。
【図４】（ｃ１）は本発明の実施例を作製する第４工程
における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部
分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を
示す断面図、図４（ｃ２）は平面図である。
における半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部
分でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を
示す断面図、図４（ｃ２）は平面図である。
【図５】本発明の実施例を作製する第６工程を説明する
ための図であり、（ｅ１），（ｅ２）はマスク形成時に
おける半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分
でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示
す断面図と平面図、（ｆ１），（ｆ２）は形状加工後に
おける半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分
でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示
す断面図と平面図である。
ための図であり、（ｅ１），（ｅ２）はマスク形成時に
おける半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分
でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示
す断面図と平面図、（ｆ１），（ｆ２）は形状加工後に
おける半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分
でレーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示
す断面図と平面図である。
【図６】（ｇ１）は本実施例を作製する第７工程におけ
る半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分でレ
ーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示す断
面図、（ｇ２）は平面図、（ｇ３）〜（ｇ５）のそれぞ
れは、（ｇ２）におけるＡ‐Ａ線、Ｂ‐Ｂ線、Ｃ‐Ｃ線
断面図、図６（ｈ）は形状加工後における半導体集積回
路を半導体レーザの共振器中央部分でレーザ光の出射方
向に沿って切断したときの構造を示す断面図である。
る半導体集積回路を半導体レーザの共振器中央部分でレ
ーザ光の出射方向に沿って切断したときの構造を示す断
面図、（ｇ２）は平面図、（ｇ３）〜（ｇ５）のそれぞ
れは、（ｇ２）におけるＡ‐Ａ線、Ｂ‐Ｂ線、Ｃ‐Ｃ線
断面図、図６（ｈ）は形状加工後における半導体集積回
路を半導体レーザの共振器中央部分でレーザ光の出射方
向に沿って切断したときの構造を示す断面図である。
【図７】ＭＭＩ導波路の干渉パターンを示す図である。
【図８】波長変換器の従来例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１０１ ＭＭＩ導波路 １０２ ＬＤ １０３ 入力ポート １０４，１０５ 出力ポート ２０１ ＩｎＰ基板 ２０２，２１１ ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ２０３ ＭＱＷ 活性層 ２０４ ＩｎＰキャップ層 ２０５ 回折格子 ２０６，２１０，２１２ ＳｉＯ2マスク ２０７ ｎ‐ＩｎＧａＡｓＰ薄膜コア ２０８ ｎ‐ＩｎＧａＡｓＰ共通コア ２０９ ｐ‐ＩｎＰクラッド層 ２１３ Fe-doped-InP埋め込み層 ２１４ ＩｎＰ埋込み層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/343 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｈ Ｆターム(参考） 2H047 KA11 LA16 MA07 NA08 RA08 TA01 2K002 AA02 AB12 BA01 CA13 DA06 EA27 HA16 5F073 AA45 AA64 AA74 AB21 CA12
Claims (8)
- 【請求項１】 ＭＭＩ導波路を具備し、第２の波長の光
信号を第１の波長の信号に変換する半導体集積回路であ
って、 前記第１の波長の光信号が入力され、前記ＭＭＩ導波路
の入力側に設けられる第１の入力ポートと、 前記第２の波長の光信号が入力される第２の入力ポート
と、 前記ＭＭＩ導波路の出力側に少なくとも１つ以上設けら
れる出力ポートとを有し、前記ＭＭＩ導波路はその屈折
率が前記第２の波長の光信号の強度に応じて変化するこ
とを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体集積回路におい
て、 前記ＭＭＩ導波路は、前記第１の入力ポートからの光信
号によって光非線型屈折率効果による内部に屈折率変化
が生じ、前記第２の入力ポートからの入力光の干渉パタ
ーンが変化することを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の半導体
集積回路において、 前記第２の入力ポートが前記ＭＭＩ導波路の入射端また
は出射端に設けられることを特徴とする半導体集積回
路。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の半導体集積回路において、 前記第１の入力ポートに設けられ、前記第１の波長の光
信号を出力する半導体レーザを有することを特徴とする
半導体集積回路。 - 【請求項５】 請求項４に記載の半導体集積回路におい
て、 前記半導体レーザは、多重量子井戸構造の活性層を有す
ることを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の半導体
集積回路において、 前記半導体レーザは、分布帰還が行われる回折格子と、
前記回折格子の中に設けられた位相シフト量がλ／４以
下の位相シフト領域を備えることを特徴とする半導体集
積回路。 - 【請求項７】 入力された第２の波長の光信号に対して
多モード干渉し、少なくとも１つの出力ポートから第２
の波長の干渉光を出力するＭＭＩ導波路を含む半導体集
積回路であって、 前記ＭＭＩ導波路は第１の波長の光信号が入力されるこ
とで当該導波路の屈折率が変化し、前記出力ポートに対
する前記第２の波長の干渉光の結合位置を変えることを
特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項８】 請求項７記載の半導体集積回路におい
て、 前記ＭＭＩ導波路は前記第１の波長の光信号が前記ＭＭ
Ｉ導波路に入力されることで、前記第２の波長の干渉光
と出力ポートとの結合強度変化を行うことを特徴とする
半導体集積回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000309383A JP2002116472A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 半導体集積回路 |
| US09/971,713 US20020053678A1 (en) | 2000-10-10 | 2001-10-09 | Semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000309383A JP2002116472A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002116472A true JP2002116472A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18789554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000309383A Pending JP2002116472A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 半導体集積回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2002116472A (ja) |
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| EP1426799A3 (en) * | 2002-11-29 | 2005-05-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical demultiplexer, optical multi-/demultiplexer, and optical device |
| US20050111777A1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-26 | Stenger Vincent E. | Monolithic integrated photonic interconnect device |
Family Cites Families (6)
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| JPH08307012A (ja) * | 1995-05-01 | 1996-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 選択成長用マスク，半導体光装置の製造方法，および半導体光装置 |
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| US6480640B1 (en) * | 1997-11-28 | 2002-11-12 | Sharp Kabushiki Haisha | Integrated optical circuit device and method for producing the same |
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- 2000-10-10 JP JP2000309383A patent/JP2002116472A/ja active Pending
-
2001
- 2001-10-09 US US09/971,713 patent/US20020053678A1/en not_active Abandoned
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