JP2605650B2 - 光アイソレータ - Google Patents
光アイソレータInfo
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- JP2605650B2 JP2605650B2 JP6338880A JP33888094A JP2605650B2 JP 2605650 B2 JP2605650 B2 JP 2605650B2 JP 6338880 A JP6338880 A JP 6338880A JP 33888094 A JP33888094 A JP 33888094A JP 2605650 B2 JP2605650 B2 JP 2605650B2
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- diffraction grating
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や計測器などに
用いられる光アイソレータに関し、特に、半導体レーザ
とモノリシックに集積化が可能な光導波路集積型の光ア
イソレータの構造に関するものである。
用いられる光アイソレータに関し、特に、半導体レーザ
とモノリシックに集積化が可能な光導波路集積型の光ア
イソレータの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータは、順方向光は透過させ
るが逆方向光（戻り光）は遮断する非相反性を有する光
受動部品であって、レーザ光源と光回路との間に挿入さ
れ、光回路部品や被照射体からの反射光がレーザに再注
入して、レーザ発振状態を不安定にする現象を抑制する
ために使用される。そのため、これを、半導体レーザと
モノリシックに集積化することができれば、光モジュー
ルの構成を簡素化することができ、装置の小型化および
大幅なコストダウンを図ることができる。
るが逆方向光（戻り光）は遮断する非相反性を有する光
受動部品であって、レーザ光源と光回路との間に挿入さ
れ、光回路部品や被照射体からの反射光がレーザに再注
入して、レーザ発振状態を不安定にする現象を抑制する
ために使用される。そのため、これを、半導体レーザと
モノリシックに集積化することができれば、光モジュー
ルの構成を簡素化することができ、装置の小型化および
大幅なコストダウンを図ることができる。
【０００３】本出願人は、既に半導体レーザとモノリシ
ックに集積化可能な光アイソレータとして、図５に示す
導波路型光アイソレータに係る発明を出願した（特願平
５−１９７１７５号（特開平７−４９４２７号））。図
５に示すように、この先行技術の導波路型アイソレータ
は、屈折率ｎ1 のストライプ状のチャネル導波路１と、
それに隣接する屈折率ｎ2 の平面導波路２とが屈折率ｎ
3 の埋め込み媒質３中に埋め込まれた構造を有してお
り、ｎ1 、ｎ2、ｎ3 の間にはｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 の関係
が成り立つようになされている。さらに、チャネル導波
路および平面導波路表面には導波路とある角度をなすよ
うに回折格子４ａが形成されている。
ックに集積化可能な光アイソレータとして、図５に示す
導波路型光アイソレータに係る発明を出願した（特願平
５−１９７１７５号（特開平７−４９４２７号））。図
５に示すように、この先行技術の導波路型アイソレータ
は、屈折率ｎ1 のストライプ状のチャネル導波路１と、
それに隣接する屈折率ｎ2 の平面導波路２とが屈折率ｎ
3 の埋め込み媒質３中に埋め込まれた構造を有してお
り、ｎ1 、ｎ2、ｎ3 の間にはｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 の関係
が成り立つようになされている。さらに、チャネル導波
路および平面導波路表面には導波路とある角度をなすよ
うに回折格子４ａが形成されている。
【０００４】本構造がアイソレータとして機能するため
には、チャネル導波路中を順方向に伝搬する光に対して
は回折格子による光回折が起こらず、逆方向に伝搬する
光（戻り光）に対してのみ回折格子で光が回折されるよ
うにすればよい。このような非相反の光の回折を実現す
るために、図５の光アイソレータでは、チャネル導波路
を逆方向に伝搬する光に対しては、回折光が結合できる
ようなモードが存在し、順方向に伝搬する光に対して
は、回折光が結合できるようなモードが存在しないよう
な非対称な光導波路が構成されている。
には、チャネル導波路中を順方向に伝搬する光に対して
は回折格子による光回折が起こらず、逆方向に伝搬する
光（戻り光）に対してのみ回折格子で光が回折されるよ
うにすればよい。このような非相反の光の回折を実現す
るために、図５の光アイソレータでは、チャネル導波路
を逆方向に伝搬する光に対しては、回折光が結合できる
ようなモードが存在し、順方向に伝搬する光に対して
は、回折光が結合できるようなモードが存在しないよう
な非対称な光導波路が構成されている。
【０００５】すなわち、図５に示す構造では、チャネル
導波路の右側には平面導波路が存在するが、左側にはそ
のような導波路が存在しない。また、回折格子４ａは図
に示すようにチャネル導波路上にある角度をなして形成
されている。この回折格子４ａにより、順方向（＋ｘ方
向）に伝搬する光は、回折が起きるとすればチャネル導
波路の左側に回折されるが、この方向には光導波路が存
在しないので、このような回折は実際には起こらない。
すなわち、順方向に進行する光はそのまま直進する。一
方、逆方向（−ｘ方向）に伝搬する光は、チャネル導波
路の右側に回折されるが、この方向には平面導波路２が
存在するので、光は回折される。よって、アイソレータ
機能が発現される。
導波路の右側には平面導波路が存在するが、左側にはそ
のような導波路が存在しない。また、回折格子４ａは図
に示すようにチャネル導波路上にある角度をなして形成
されている。この回折格子４ａにより、順方向（＋ｘ方
向）に伝搬する光は、回折が起きるとすればチャネル導
波路の左側に回折されるが、この方向には光導波路が存
在しないので、このような回折は実際には起こらない。
すなわち、順方向に進行する光はそのまま直進する。一
方、逆方向（−ｘ方向）に伝搬する光は、チャネル導波
路の右側に回折されるが、この方向には平面導波路２が
存在するので、光は回折される。よって、アイソレータ
機能が発現される。
【０００６】これを平面導波路２上での波数ベクトルで
表示すると、図６（ａ）に示すようになる。チャネル導
波路を順方向（＋ｘ方向）に伝搬する光の波数ベクトル
は図中で順方向光の波数ベクトル３１として表され、こ
れに対して逆方向（−ｘ方向）に伝搬する光の波数ベク
トルは、逆方向光の波数ベクトル３２として表されてい
る。一方、回折格子の波数ベクトルは図中３３および３
４で表される。
表示すると、図６（ａ）に示すようになる。チャネル導
波路を順方向（＋ｘ方向）に伝搬する光の波数ベクトル
は図中で順方向光の波数ベクトル３１として表され、こ
れに対して逆方向（−ｘ方向）に伝搬する光の波数ベク
トルは、逆方向光の波数ベクトル３２として表されてい
る。一方、回折格子の波数ベクトルは図中３３および３
４で表される。
【０００７】チャネル導波路の右側、すなわちｙの正方
向には平面導波路が存在するため、図の実線の半円で示
すように、平面導波路の導波モード３６が存在する。こ
れに対して、チャネル導波路の左側、すなわちｙの負方
向には平面導波路が存在しない。したがって、こちら側
には導波モードが存在しない。このため、チャネル導波
路を逆方向に伝搬する光に対しては、位相整合条件さえ
満足すれば、図中平面導波路への回折光３５として示す
回折が起こる。これに対して、順方向に伝搬する光に対
しては、そもそも光が回折できる導波モードが存在しな
いためこのような回折は起こらない。
向には平面導波路が存在するため、図の実線の半円で示
すように、平面導波路の導波モード３６が存在する。こ
れに対して、チャネル導波路の左側、すなわちｙの負方
向には平面導波路が存在しない。したがって、こちら側
には導波モードが存在しない。このため、チャネル導波
路を逆方向に伝搬する光に対しては、位相整合条件さえ
満足すれば、図中平面導波路への回折光３５として示す
回折が起こる。これに対して、順方向に伝搬する光に対
しては、そもそも光が回折できる導波モードが存在しな
いためこのような回折は起こらない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した光アイソレー
タを実現する上で最も難しい点は、戻り光が回折され平
面導波路の導波モードと結合するためには、戻り光に対
する回折光と平面導波路の導波モードとを１０-4程度の
非常に高い精度で位相整合させる必要があることであ
る。これが合わないと、すなわちミスマッチ状態では、
図６（ｂ）に示すように、戻り光の回折は起こらず光ア
イソレータとして機能しなくなる。したがって、その設
計上および作製上でのトレランスは非常に厳しく、実際
に作るのは非常に困難であった。また、この先行技術で
は、戻り光とその回折光との進行方向が近いため、回折
光が戻り光と結合しアイソレーションを悪くするという
問題もあった。
タを実現する上で最も難しい点は、戻り光が回折され平
面導波路の導波モードと結合するためには、戻り光に対
する回折光と平面導波路の導波モードとを１０-4程度の
非常に高い精度で位相整合させる必要があることであ
る。これが合わないと、すなわちミスマッチ状態では、
図６（ｂ）に示すように、戻り光の回折は起こらず光ア
イソレータとして機能しなくなる。したがって、その設
計上および作製上でのトレランスは非常に厳しく、実際
に作るのは非常に困難であった。また、この先行技術で
は、戻り光とその回折光との進行方向が近いため、回折
光が戻り光と結合しアイソレーションを悪くするという
問題もあった。
【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、上記先行技術の導波路型光
アイソレータの欠点を除去し、作製上でのトレランスを
緩くでき、作りやすい光アイソレータの構造を提供する
ことにある。また、より大きなアイソレーションを得る
ことができるができるようにして、Ｓ／Ｎの向上および
レーザの動作安定化に資することができるようにするこ
とである。
ものであって、その目的は、上記先行技術の導波路型光
アイソレータの欠点を除去し、作製上でのトレランスを
緩くでき、作りやすい光アイソレータの構造を提供する
ことにある。また、より大きなアイソレーションを得る
ことができるができるようにして、Ｓ／Ｎの向上および
レーザの動作安定化に資することができるようにするこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、少なくとも部分的に平坦な表面を
有する基板と、前記基板の平坦な表面に形成されたチャ
ネル導波路と、前記チャネル導波路の一方の側面に接し
て前記基板の平坦な表面に形成された、前記チャネル導
波路より低い等価屈折率を有する平面導波路とを備え、
前記チャネル導波路に該チャネル導波路を透過する戻り
光を前記平面導波路へ回折させる回折格子が形成されて
いる光アイソレータにおいて、前記回折格子の形成領域
の幅が１μｍ以下であることを特徴とする光アイソレー
タ、が提供される。
め、本発明によれば、少なくとも部分的に平坦な表面を
有する基板と、前記基板の平坦な表面に形成されたチャ
ネル導波路と、前記チャネル導波路の一方の側面に接し
て前記基板の平坦な表面に形成された、前記チャネル導
波路より低い等価屈折率を有する平面導波路とを備え、
前記チャネル導波路に該チャネル導波路を透過する戻り
光を前記平面導波路へ回折させる回折格子が形成されて
いる光アイソレータにおいて、前記回折格子の形成領域
の幅が１μｍ以下であることを特徴とする光アイソレー
タ、が提供される。
【００１１】そして、より好ましくは、回折光が戻り光
の進行方向に対し９０°以上１８０°以下の角度をなし
て進行するように、前記回折格子のピッチと角度が定め
られる。
の進行方向に対し９０°以上１８０°以下の角度をなし
て進行するように、前記回折格子のピッチと角度が定め
られる。
【００１２】
【作用】図１は、本発明の作用を説明するための光アイ
ソレータの斜視図である。本発明による導波路型光アイ
ソレータは、基本的には同図に示されるように、屈折率
ｎ1 のストライプ状のチャネル導波路１と、それに隣接
する屈折率ｎ2 の平面導波路２とが屈折率ｎ3 の埋め込
み媒質３中に埋め込まれた構造を有しており、屈折率ｎ
1 、ｎ2 、ｎ3 の間にはｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 の関係が成り
立つようになされている。さらに、チャネル導波路部分
には導波路とある角度をなすように回折格子４が形成さ
れている。
ソレータの斜視図である。本発明による導波路型光アイ
ソレータは、基本的には同図に示されるように、屈折率
ｎ1 のストライプ状のチャネル導波路１と、それに隣接
する屈折率ｎ2 の平面導波路２とが屈折率ｎ3 の埋め込
み媒質３中に埋め込まれた構造を有しており、屈折率ｎ
1 、ｎ2 、ｎ3 の間にはｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 の関係が成り
立つようになされている。さらに、チャネル導波路部分
には導波路とある角度をなすように回折格子４が形成さ
れている。
【００１３】本構造の光アイソレータにおいても、先行
技術（図５参照）と同様に、戻り光を回折させるための
回折格子と平面導波路とが設けられており、また、順方
向の光が回折されるモードが存在しない構成になってい
る。図５に示した先行技術との相違点は、本発明の光ア
イソレータにおいては、回折格子４の形成領域が狭くな
されている点である。
技術（図５参照）と同様に、戻り光を回折させるための
回折格子と平面導波路とが設けられており、また、順方
向の光が回折されるモードが存在しない構成になってい
る。図５に示した先行技術との相違点は、本発明の光ア
イソレータにおいては、回折格子４の形成領域が狭くな
されている点である。
【００１４】この変更点の意義を端的に表現すれば、回
折格子の波数ベクトルに曖昧さを持たせることにより、
位相整合条件そのものを曖昧にすることである。回折格
子がｘ、ｙ平面内に無限に広がっているのであれば、そ
の波数ベクトルはｘ、ｙ平面内で厳密に定められるが、
仮に、回折格子がｘ、ｙ平面内で有限の広がりしか持た
ないのであれば、その波数ベクトルはｘ、ｙ平面内でぼ
やけて光の回折の位相整合条件にも曖昧さが生じるはず
である。
折格子の波数ベクトルに曖昧さを持たせることにより、
位相整合条件そのものを曖昧にすることである。回折格
子がｘ、ｙ平面内に無限に広がっているのであれば、そ
の波数ベクトルはｘ、ｙ平面内で厳密に定められるが、
仮に、回折格子がｘ、ｙ平面内で有限の広がりしか持た
ないのであれば、その波数ベクトルはｘ、ｙ平面内でぼ
やけて光の回折の位相整合条件にも曖昧さが生じるはず
である。
【００１５】例えば、図１に示すように、チャネル導波
路上で長さ方向（ｘ方向）に回折格子が形成されている
場合に、回折格子のｙ方向の幅が０．５μｍ程度に制限
されている場合について計算してみる。一般的に波動を
考える場合、波の波数の不確定性：Δｋと波の広がり：
Δｘの間には次式の不確定性関係が成り立つ。 Δｋ・Δｘ≧１／２
路上で長さ方向（ｘ方向）に回折格子が形成されている
場合に、回折格子のｙ方向の幅が０．５μｍ程度に制限
されている場合について計算してみる。一般的に波動を
考える場合、波の波数の不確定性：Δｋと波の広がり：
Δｘの間には次式の不確定性関係が成り立つ。 Δｋ・Δｘ≧１／２
【００１６】したがって、回折格子の波数の回折格子の
幅方向の不確定さ：Δｋと回折格子の幅：ｗg について
も同様の関係が成り立つものと考えられる。ここでｗg
が０．５μｍ程度であれば、この回折格子の波数の不確
実さは１×１０4 ｃｍ-1程度の大きさになる。この関係
を図２に示す。チャネル導波路を戻る光の波数ベクトル
（戻り光の波数ベクトル２１）は、図２に示すように、
−ｘ方向にその大きさ：ｋr ＝２・π・ｎch／λを有す
る。ここで、ｎchは、チャネル導波路の等価屈折率であ
って、ｎ1 からややｎ2 に近づいた値となっている。
幅方向の不確定さ：Δｋと回折格子の幅：ｗg について
も同様の関係が成り立つものと考えられる。ここでｗg
が０．５μｍ程度であれば、この回折格子の波数の不確
実さは１×１０4 ｃｍ-1程度の大きさになる。この関係
を図２に示す。チャネル導波路を戻る光の波数ベクトル
（戻り光の波数ベクトル２１）は、図２に示すように、
−ｘ方向にその大きさ：ｋr ＝２・π・ｎch／λを有す
る。ここで、ｎchは、チャネル導波路の等価屈折率であ
って、ｎ1 からややｎ2 に近づいた値となっている。
【００１７】したがって、光導波路をＩｎＧａＡｓＰ系
材料によって構成し、その光導波路を１．３１μｍの光
が伝搬する場合には、その波数ベクトルの大きさは１．
５９〜１．６１×１０5 ｃｍ-1の非常に狭い範囲に入る
はずである。一方、平面導波路の導波モードは、その波
数ベクトルの大きさが２・π・ｎ2／λと２・π・ｎ3
／λの間に入るので、図に示す２つの半円に挟まれる領
域内に導波モードは必ず存在するはずである。
材料によって構成し、その光導波路を１．３１μｍの光
が伝搬する場合には、その波数ベクトルの大きさは１．
５９〜１．６１×１０5 ｃｍ-1の非常に狭い範囲に入る
はずである。一方、平面導波路の導波モードは、その波
数ベクトルの大きさが２・π・ｎ2／λと２・π・ｎ3
／λの間に入るので、図に示す２つの半円に挟まれる領
域内に導波モードは必ず存在するはずである。
【００１８】したがって回折格子のピッチおよび角度を
ＥＢ露光技術等を用いて正確に制御して描画してやれ
ば、回折光の波数ベクトル２２をこの平面導波路の導波
モードが存在する円周の近くに持ってくることは比較的
容易である。そして、先に述べたように、回折格子の波
数ベクトル：ｋg ＝２π／Λ（Λは、回折格子のピッ
チ）は、それ自体がわずかの曖昧さを持つので、その範
囲内で位相整合が可能となり、図２において、回折光の
波数ベクトル２３で示されるように、光が導波モードに
回折される。このように、回折格子を形成する領域の大
きさを０．５μｍ程度に制限するだけで、設計上のトレ
ランスをかなり緩和することが可能となる。
ＥＢ露光技術等を用いて正確に制御して描画してやれ
ば、回折光の波数ベクトル２２をこの平面導波路の導波
モードが存在する円周の近くに持ってくることは比較的
容易である。そして、先に述べたように、回折格子の波
数ベクトル：ｋg ＝２π／Λ（Λは、回折格子のピッ
チ）は、それ自体がわずかの曖昧さを持つので、その範
囲内で位相整合が可能となり、図２において、回折光の
波数ベクトル２３で示されるように、光が導波モードに
回折される。このように、回折格子を形成する領域の大
きさを０．５μｍ程度に制限するだけで、設計上のトレ
ランスをかなり緩和することが可能となる。
【００１９】さらに、先行技術のアイソレータでは、図
６に示すように、戻り光（その波数ベクトルは３２で示
される）とその回折光３５の進行方向が近いために、回
折光が戻り光と結合し、アイソレーションを悪くすると
いう問題があった。本発明の実施例の構造では、回折格
子のピッチと角度を適当に定めることにより、図２に示
すように、回折光の方向を戻り光の方向とほぼ逆方向
（約１５０°の角度をなす）としている。
６に示すように、戻り光（その波数ベクトルは３２で示
される）とその回折光３５の進行方向が近いために、回
折光が戻り光と結合し、アイソレーションを悪くすると
いう問題があった。本発明の実施例の構造では、回折格
子のピッチと角度を適当に定めることにより、図２に示
すように、回折光の方向を戻り光の方向とほぼ逆方向
（約１５０°の角度をなす）としている。
【００２０】このような回折光の方向を実現するために
は、回折格子のピッチを従来構造の約半分程度にすれば
よい。このようにすることにより、回折光が戻り光と結
合する確率が小さくなり、大きなアイソレーションを得
ることができる。
は、回折格子のピッチを従来構造の約半分程度にすれば
よい。このようにすることにより、回折光が戻り光と結
合する確率が小さくなり、大きなアイソレーションを得
ることができる。
【００２１】
【実施例】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３は、本発明の一実施例の構造を示す透
視斜視図である。ここでは、１．３μｍ帯半導体レーザ
とモノリシック集積化を行うことができるように、Ｉｎ
Ｐ基板上に形成した導波路型アイソレータの例が示され
ている。同図に示されるように、ＩｎＰ基板１１上に
は、ＩｎＧａＡｓＰチャネル導波路１３が形成されてお
り、ＩｎＰ基板１１とＩｎＧａＡｓＰチャネル導波路１
３との界面には、回折格子１２が刻まれている。回折格
子１２のピッチと形成角度は、回折光の方向が戻り光と
約１５０°の角度をなすようになされている。ＩｎＧａ
ＡｓＰチャネル導波路１３の一側面にはこれより屈折率
の低い材料のＩｎＧａＡｓＰからなるＩｎＧａＡｓＰ平
面導波路１５が形成されている。さらに、これら全体は
ＩｎＰクラッド層１７により覆われている。
て説明する。図３は、本発明の一実施例の構造を示す透
視斜視図である。ここでは、１．３μｍ帯半導体レーザ
とモノリシック集積化を行うことができるように、Ｉｎ
Ｐ基板上に形成した導波路型アイソレータの例が示され
ている。同図に示されるように、ＩｎＰ基板１１上に
は、ＩｎＧａＡｓＰチャネル導波路１３が形成されてお
り、ＩｎＰ基板１１とＩｎＧａＡｓＰチャネル導波路１
３との界面には、回折格子１２が刻まれている。回折格
子１２のピッチと形成角度は、回折光の方向が戻り光と
約１５０°の角度をなすようになされている。ＩｎＧａ
ＡｓＰチャネル導波路１３の一側面にはこれより屈折率
の低い材料のＩｎＧａＡｓＰからなるＩｎＧａＡｓＰ平
面導波路１５が形成されている。さらに、これら全体は
ＩｎＰクラッド層１７により覆われている。
【００２２】図４（ａ）〜（ｅ）は、図３に示した実施
例の製造方法を説明するための工程順断面図である。ま
ず、（１００）面を主面とするＩｎＰ基板１１上に電子
ビーム露光技術およびウェットエッチング法等を用いて
回折格子１２を形成する。回折格子形成領域は＜０１１
＞方向に３００μｍの長さを有し、その幅を０．５μｍ
とする。
例の製造方法を説明するための工程順断面図である。ま
ず、（１００）面を主面とするＩｎＰ基板１１上に電子
ビーム露光技術およびウェットエッチング法等を用いて
回折格子１２を形成する。回折格子形成領域は＜０１１
＞方向に３００μｍの長さを有し、その幅を０．５μｍ
とする。
【００２３】次に、図４（ａ）に示すように、有機金属
気相成長（ＭＯ−ＶＰＥ）法により、ＩｎＰ基板１１上
にバンドギャップ波長が１．１３μｍの１．１３μｍ組
成ＩｎＧａＡｓＰ層１３ａを０．２μｍの膜厚に成長さ
せる。さらに、回折格子形成部分の上部に１．５μｍ幅
のＳｉＯ2 マスク１４を形成する。このマスクを用いて
ＩｎＧａＡｓＰ層１３ａを選択的にエッチングすると、
図４（ｂ）に示すように、リッジ・ストライプ形状のＩ
ｎＧａＡｓＰチャネル導波路１３が形成される。
気相成長（ＭＯ−ＶＰＥ）法により、ＩｎＰ基板１１上
にバンドギャップ波長が１．１３μｍの１．１３μｍ組
成ＩｎＧａＡｓＰ層１３ａを０．２μｍの膜厚に成長さ
せる。さらに、回折格子形成部分の上部に１．５μｍ幅
のＳｉＯ2 マスク１４を形成する。このマスクを用いて
ＩｎＧａＡｓＰ層１３ａを選択的にエッチングすると、
図４（ｂ）に示すように、リッジ・ストライプ形状のＩ
ｎＧａＡｓＰチャネル導波路１３が形成される。
【００２４】この後、リッジ部分を埋め込むように、バ
ンドギャップ波長が１．０５μｍの１．０５μｍ組成Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層１５ａを０．２μｍの膜厚に成長させる
〔図４（ｃ）〕。さらに、図４（ｄ）に示すように、Ｓ
ｉＯ2 マスク１６を形成し、このマスクに覆われない、
チャネル導波路１３の片側の１．０５μｍ組成ＩｎＧａ
ＡｓＰ層１５ａをエッチング除去し、もう片側の１．０
５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層をＩｎＧａＡｓＰ平面導波
路１５として残す。
ンドギャップ波長が１．０５μｍの１．０５μｍ組成Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層１５ａを０．２μｍの膜厚に成長させる
〔図４（ｃ）〕。さらに、図４（ｄ）に示すように、Ｓ
ｉＯ2 マスク１６を形成し、このマスクに覆われない、
チャネル導波路１３の片側の１．０５μｍ組成ＩｎＧａ
ＡｓＰ層１５ａをエッチング除去し、もう片側の１．０
５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層をＩｎＧａＡｓＰ平面導波
路１５として残す。
【００２５】ＳｉＯ2 マスク１６を除去し、最後に、全
体をＩｎＰクラッド層１７で埋め込んで図４（ｅ）に示
す構造が得られる。このウェハから３００μｍ長に素子
を切り出せば２０ｄＢ程度のアイソレーションを有する
アイソレータを得ることができる。
体をＩｎＰクラッド層１７で埋め込んで図４（ｅ）に示
す構造が得られる。このウェハから３００μｍ長に素子
を切り出せば２０ｄＢ程度のアイソレーションを有する
アイソレータを得ることができる。
【００２６】上記の実施例では、回折格子の幅を０．５
μｍとしたが、これより大きくしてもまたこれより小さ
くしてもよい。但し、１μｍ以上では、設計上でのトレ
ランスが厳しくなるのでこれ以下に抑えることが望まし
い。また、実施例では、半導体材料として、ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰを用いていたが、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
系等他の材料を用いることもできる。また、半導体層の
エピタキシャル成長方法も有機金属気相成長法に代え分
子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法等を用いることが
できる。
μｍとしたが、これより大きくしてもまたこれより小さ
くしてもよい。但し、１μｍ以上では、設計上でのトレ
ランスが厳しくなるのでこれ以下に抑えることが望まし
い。また、実施例では、半導体材料として、ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰを用いていたが、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
系等他の材料を用いることもできる。また、半導体層の
エピタキシャル成長方法も有機金属気相成長法に代え分
子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法等を用いることが
できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光アイソ
レータは、チャネル導波路に設けた幅１μｍ以下の回折
格子により戻り光をチャネル導波路の一側面に設けた平
面導波路へ回折させるものであるので、設計および製作
上のトレランスを緩和することができ、容易に作製する
ことができるようになる。また、本発明の光アイソレー
タは、半導体レーザとモノリシックに集積化することが
できるため、アイソレータを必要とする光モジュールの
コストを大幅に低減できる。さらにこれまで作製が非常
に困難であった、アイソレータを必要とするアレイ状半
導体レーザモジュールの作製が可能になる。さらに、回
折格子のピッチと角度を適当に定めることにより、回折
光の方向を戻り光の方向とほぼ逆方向することができ、
回折光の戻り光との結合を小さくして、大きなアイソレ
ーションを得ることができる。
レータは、チャネル導波路に設けた幅１μｍ以下の回折
格子により戻り光をチャネル導波路の一側面に設けた平
面導波路へ回折させるものであるので、設計および製作
上のトレランスを緩和することができ、容易に作製する
ことができるようになる。また、本発明の光アイソレー
タは、半導体レーザとモノリシックに集積化することが
できるため、アイソレータを必要とする光モジュールの
コストを大幅に低減できる。さらにこれまで作製が非常
に困難であった、アイソレータを必要とするアレイ状半
導体レーザモジュールの作製が可能になる。さらに、回
折格子のピッチと角度を適当に定めることにより、回折
光の方向を戻り光の方向とほぼ逆方向することができ、
回折光の戻り光との結合を小さくして、大きなアイソレ
ーションを得ることができる。
【図１】本発明の作用を説明するための光アイソレータ
の構造を示す斜視図。
の構造を示す斜視図。
【図２】本発明の作用を説明するための波数ベクトル
図。
図。
【図３】本発明の一実施例を示す斜視図。
【図４】図３に示される実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図。
めの工程順断面図。
【図５】本発明の先行技術の光アイソレータを示す斜視
図。
図。
【図６】図５に示す先行技術の動作と問題点を説明する
ためのベクトル図。
ためのベクトル図。
１ チャネル導波路 ２ 平面導波路 ３ 埋め込み媒質 ４、４ａ 回折格子 １１ ＩｎＰ基板 １２ 回折格子 １３ ＩｎＧａＡｓＰチャネル導波路 １３ａ １．１３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層 １４、１６ ＳｉＯ2 マスク １５ ＩｎＧａＡｓＰ平面導波路 １５ａ １．０５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層 １７ ＩｎＰクラッド層 ２１ 戻り光の波数ベクトル ２２ 回折格子の波数ベクトル ２３ 回折光の波数ベクトル ３１ 順方向光の波数ベクトル ３２ 逆方向光の波数ベクトル ３３、３４ 回折格子の波数ベクトル ３５ 平面導波路への回折光 ３６ 平面導波路の導波モード
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも部分的に平坦な表面を有する
基板と、前記基板の平坦な表面に形成されたチャネル導
波路と、前記チャネル導波路の一方の側面に接して前記
基板の平坦な表面に形成された、前記チャネル導波路よ
り低い等価屈折率を有する平面導波路とを備え、前記チ
ャネル導波路に該チャネル導波路を透過する戻り光を前
記平面導波路へ回折させる回折格子が形成されている光
アイソレータにおいて、前記回折格子の形成領域の幅が
１μｍ以下であることを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項２】 回折光が戻り光の進行方向に対し９０°
以上１８０°以下の角度をなして進行するように、前記
回折格子のピッチと角度が定められていることを特徴と
する請求項１記載の光アイソレータ。 - 【請求項３】 前記基板がＩｎＰにより、前記チャネル
導波路および前記平面導波路がＩｎＧａＡｓＰにより構
成され、かつ、導波路全体がＩｎＰクラッド層により被
覆されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソ
レータ。 - 【請求項４】 前記基板が半導体により構成され、同一
基板上に形成された半導体レーザと結合されていること
を特徴とする請求項１記載の光アイソレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338880A JP2605650B2 (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 光アイソレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338880A JP2605650B2 (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184721A JPH08184721A (ja) | 1996-07-16 |
| JP2605650B2 true JP2605650B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=18322263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6338880A Expired - Lifetime JP2605650B2 (ja) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | 光アイソレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605650B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100440763B1 (ko) * | 2002-04-19 | 2004-07-21 | 전자부품연구원 | 광도파로형 이득평탄화 필터소자 및 그의 제조방법 |
| KR101153369B1 (ko) | 2008-12-11 | 2012-06-08 | 한국전자통신연구원 | 광학장치 |
-
1994
- 1994-12-29 JP JP6338880A patent/JP2605650B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08184721A (ja) | 1996-07-16 |
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