JP2016149415A - 半導体光集積素子 - Google Patents
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図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体光集積素子100を示す平面模式図である。図1は、簡単化のために、半導体光集積素子100の導波路のみを記載し、電極などの構成は省略してある。図1に示すように、半導体光集積素子100は、埋め込み型導波構造領域110と、スラブ導波構造領域120と、ハイメサ型導波構造領域130とを有する。
図2は、DFBレーザ素子111の断面模式図である。図2に示すように、DFBレーザ素子111は、基板101上に、下部クラッド層102、導波路コア層103a、および上部クラッド層104を順次積層した構造を有している。
図3は、入力側スラブ導波路121の断面模式図である。図3に示すように、入力側スラブ導波路121は、基板101上に、下部クラッド層102、導波路コア層103b、および上部クラッド層104を順次積層した構造を有している。なお、基板101、下部クラッド層102、および上部クラッド層104の材料は、DFBレーザ素子111と同一である。
図4は、アレイ導波路131の断面模式図である。図4に示すように、アレイ導波路131は、基板101上に、下部クラッド層102、導波路コア層103c、および上部クラッド層104を順次積層した構造を有している。なお、基板101、下部クラッド層102、および上部クラッド層104の材料は、DFBレーザ素子111と同一である。
図5は、光増幅器112の断面模式図である。図5に示すように、光増幅器112は、基板101上に、下部クラッド層102、導波路コア層103d、および上部クラッド層104を順次積層した構造を有している。また、導波路コア層103dの両側近傍に下部埋め込みクラッド層106および上部埋め込みクラッド層107が埋め込まれた導波路構造を有している。上部クラッド層104にはコンタクト層108を介してp側電極109dが接続され、p側電極109dは、チタン、白金、金の多層電極と金メッキによるチップ上配線143dに接触している。
図6は、半導体光集積素子100の導波方向に関する断面模式図である。図6の断面模式図は、半導体光集積素子100における、DFBレーザ素子111と入力導波路113と入力側スラブ導波路121とアレイ導波路131と出力側スラブ導波路122と出力導波路114と光増幅器112と端面窓構造115とを順次繋げた断面を示している。
次に、半導体光集積素子100の製造方法について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る半導体光集積素子200を示す平面模式図である。図7は、簡単化のために、半導体光集積素子200の導波路のみを記載し、電極などの構成は省略してある。図7に示すように、第2実施形態に係る半導体光集積素子200は、第1実施形態に係る半導体光集積素子100とほぼ同一の構成を有する。
図8は、DFBレーザ素子211の断面模式図である。図8に示すように、DFBレーザ素子211は、基板201上に、下部クラッド層202、導波路コア層203a、および上部クラッド層204を順次積層した構造を有している。
図9は、入力側スラブ導波路221の断面模式図である。図9に示すように、入力側スラブ導波路221は、基板201上に、下部クラッド層202、導波路コア層203b、および上部クラッド層204を順次積層した構造を有している。なお、基板201、下部クラッド層202、および上部クラッド層204の材料は、DFBレーザ素子211と同一である。
図10は、アレイ導波路231の断面模式図である。図10に示すように、アレイ導波路231は、基板201上に、下部クラッド層202、導波路コア層203c、および上部クラッド層204を順次積層した構造を有している。なお、基板201、下部クラッド層202、および上部クラッド層204の材料は、DFBレーザ素子211と同一である。
図11は、光増幅器212の断面模式図である。図11に示すように、光増幅器212は、基板201上に、下部クラッド層202、導波路コア層203d、および上部クラッド層204を順次積層した構造を有している。また、光増幅器212は、ローメサ型導波構造を有している。すなわち、コンタクト層208および上部クラッド層204の一部までがメサ状に突出した形状を有している。上部クラッド層204にはコンタクト層208を介してp側電極209dが接続され、p側電極209dは、金メッキによるチップ上配線243dに接触している。
図12は、半導体光集積素子200の導波方向に関する断面模式図である。図12の断面模式図は、半導体光集積素子200における、DFBレーザ素子211と入力導波路213と入力側スラブ導波路221とアレイ導波路231と出力側スラブ導波路222と出力導波路214と光増幅器212とを順次繋げた断面を示している。
次に、半導体光集積素子200の製造方法について説明する。
図13は、本発明の第3実施形態に係る半導体光集積素子300を示す平面模式図である。図13は、簡単化のために、半導体光集積素子300の導波路のみを記載し、電極などの構成は省略してある。また、第3実施形態に係る半導体光集積素子300は、第1実施形態に係る半導体光集積素子100における各構成の断面等が略同一であるので、以下の説明では適宜省略するものとする。
101,201 基板
102,202 下部クラッド層
103a,103b,103c,103d,203a,203b,203c,203d 導波路コア層
103aa,203aa 回折格子層
104,204 上部クラッド層
105 エッチング停止層
106 下部埋め込みクラッド層
107 上部埋め込みクラッド層
108,208 コンタクト層
109a,109d,209a,209d p側電極
110,310 埋め込み型導波構造領域
111,211,311 DFBレーザ素子
112,212 光増幅器
113,213,313 入力導波路
114,214 出力導波路
115,323 端面窓構造
116,216 出射面
120,220,320a,320b スラブ導波構造領域
121,221,321 入力側スラブ導波路
122,222,322 出力側スラブ導波路
130,230,330 ハイメサ型導波構造領域
131,231,331 アレイ導波路
141,241 パシベーション膜
143a,143d,243a,243d チップ上配線
210 ローメサ型導波構造領域
Claims (7)
- 入力側スラブ導波路に入力された導波光をアレイ導波路を介して出力側スラブ導波路に集光するアレイ導波路回折格子を少なくとも備える半導体光集積素子であって、
基板に平行な方向の閉じ込め構造が前記アレイ導波路とは異なる導波構造を有する入力導波路が前記入力側スラブ導波路における前記アレイ導波路の対面側に直接接続されている、
ことを特徴とする半導体光集積素子。 - 前記アレイ導波路は、導波路コア層および上部クラッド層を少なくとも含むメサが突出したハイメサ型導波構造を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体光集積素子。
- 前記入力導波路は、ストライプ状の導波路コア層の両側に半導体クラッド材料が埋め込まれた埋め込み型導波構造を有する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素子。
- 前記入力導波路は、左右に連続した導波路コア層の上部に上部クラッド層を少なくとも含む半導体層がメサ状に突出したローメサ型導波構造である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素子。
- 前記入力導波路と同じ導波構造を有し、それぞれ異なる波長で発光する複数の半導体発光素子が、前記入力導波路を介して前記入力側スラブ導波路に接続されている、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載の半導体光集積素子。 - 前記入力導波路と同じ導波構造を有する出力導波路が前記出力側スラブ導波路における前記アレイ導波路の対面側に直接接続されている、
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の半導体光集積素子。 - 前記出力側スラブ導波路から、さらなる導波路を介さず導波光を出射する、
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1つに記載の半導体光集積素子。
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