JP3104801B2 - 集積型光カップラ - Google Patents

集積型光カップラ

Info

Publication number
JP3104801B2
JP3104801B2 JP17169691A JP17169691A JP3104801B2 JP 3104801 B2 JP3104801 B2 JP 3104801B2 JP 17169691 A JP17169691 A JP 17169691A JP 17169691 A JP17169691 A JP 17169691A JP 3104801 B2 JP3104801 B2 JP 3104801B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coupler
optical coupler
field distribution
slit
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17169691A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04368902A (ja
Inventor
光利 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP17169691A priority Critical patent/JP3104801B2/ja
Publication of JPH04368902A publication Critical patent/JPH04368902A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3104801B2 publication Critical patent/JP3104801B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路に設けられて
波面分割型の光の分岐、結合を行なう集積型の光カップ
ラに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交差する光導波路の分岐、結合を
行なうために、図13に示す様に、導波路102の交差
部に微細なスリット101を層方向に形成し、光の透
過、反射を制御するカップラを構成することが提案され
ている。こうした集積カップラの試作例として、十字型
の分岐干渉型のレーザが報告されている。(例えば、
J.Saltzman et.al.“Cross c
oupled cavitysemiconducto
r laser”,Appl.Phys.Lett.
,10,pp.767〜769(March 198
8)参照)。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、光導波路の横方向の閉じ込め構造(典型
的にはリッジ型構造)が存在するので、スリットを加工
する前の十字分岐部が非平坦となり、加工深さが中央部
と両端では大きく異なっていた。一般に、光導波路の横
方向の界分布は導波路幅より広がっており、カップラ先
端部の加工深さが異なることは結合効率、分岐比の制御
を困難にする。
【0004】この問題点を、図11のA−A断面図及び
B−B断面図及びC−C断面図である図12と図13と
図14に沿って判り易く説明する。図12と図13と図
14において、103は基板、104、106はクラッ
ド層、105は導波路コア層、107、109は夫々A
−A´断面、B−B´断面における光導波路の界分布の
様子、108は光導波路を形成するリッジ部である。こ
の様なリッジ導波路の交差部にFIBE(集束性イオン
ビームエッチング)、RIBE(反応性イオンビームエ
ッチング)などでスリット101を形成すると、図13
に示す様に、加工深さが不均一になり、中央部B付近
で、光導波路の層方向の界分布109を分割する様にス
リット101の加工深さをその界分布の中央付近に設定
しても、両端部A、Cでは加工深さが深くなりすぎ(リ
ッジ部108がないので)、反射の効率が高まる。その
為、目標の分岐効率を得る為の加工深さの制御が極めて
困難になる。即ち、スリットの先端位置で分割比(透過
/反射の比)を制御することが困難になる。
【0005】リッジ部を導波路コア層105の下部まで
深く加工した導波路構造も考えられるが、この場合も横
のエッジ部で加工深さが大きくなり、中央部との不均一
性が発生すると言う問題がある。
【0006】また、更に、埋め込み構造の導波路形成の
方法もあるが、埋め込み時に発生する段差の為、やはり
少なからず加工深さの不均一性を生じることになる。
【0007】よって、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、波面分割型カップラ形成の際の加工深さの均一性を
高めて分岐比、結合効率の制御を容易にする構成を有す
る集積型カップラを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明では、チャンネル光導波路構造で光波の分岐あるいは
結合を行なう集積型の光カップラにおいて、光カップラ
形成部位は、該カップラ形成部位に接続されるリッジ状
導波路と高さが等しく、かつ該リッジ状導波路の横方向
の光の界分布の広がり分の幅を有する平坦領域であり、
該平坦領域の表面から層方向に加工された部分が形成さ
れて該部分を用いて波面分割型の分岐、結合を行なうこ
とを特徴とする。
【0009】より具体的には、前記カップラ形成部位に
は、その平坦領域の表面から層方向に加工されたスリッ
トが形成されていたり、前記カップラ形成部位には、
方向の光界分布の波面分割を行なう様に、前記スリット
の層方向の加工先端が、層方向の界分布の中心が位置す
る前記リッジ状導波路の活性層部分にあったり、前記ス
リットは、水平方向の光界分布の波面分割を行なう様
、前記スリットの水平方向の加工先端が、界分布の中
心に位置していたり、前記チャンネル光導波路構造はX
字型の交差部を有したり、前記チャンネル光導波路構造
はT字型の交差部を有したり、前記光カップラによるチ
ャンネル光導波路構造間の結合によって複合の共振器が
形成されていたりする。
【0010】この様にカップラ形成部を予め平坦化して
おくことにより、カップラを構成するスリット、エッチ
ング部などの加工深さが正確に制御され(例えば一様に
され)、分岐比、結合効率の制御が容易になる。
【0011】
【実施例】図1は本発明による第1の実施例のデバイス
の上面図であり、同図において、1はリッジ導波路、2
はカップラとなる微細スリット、3は導波路交差部の平
坦部でありリッジ導波路1と同じ高さになっている。図
2は、図1のA−A´断面図(左右方向に伸びる導波路
1に沿った断面)であり、同図において、4、10は上
下面に形成されたAu電極、5はn−GaAs基板、6
はn−AlGaAsクラッド層、7はGaAs活性層、
8はp−AlGaAsクラッド層、9はp+−GaAs
キャップ層である。図2に示す様に、スリット2の加工
先端は層方向の界分布11の中央付近までとし(即ち、
界分布11の中心が位置する活性層7部分まで)、積層
方向の波面分割を行なっている。スリット2は平坦部3
に形成されているので、図1のB−B´断面図(スリッ
ト2の水平方向伸長方向に沿った断面)である図3に示
す如く、スリット2の水平方向に亙る加工深さの均一性
が良く、横方向の界分布12の全体に亙って精度良く
(この場合、均一な)層方向波面分割を行なっている。
よって、分岐比(界分布12のうちスリット2の断面と
重なる反射成分とスリット2の断面と重ならない透過成
分との比)の制御が容易となる。
【0012】図4は、第1実施例のカップラを複合共振
器の一種である干渉分岐型レーザの構成に用いた適用例
を示す。十字に交差するリッジ型導波路1が形成され、
夫々の導波路1の外側の導波路端1aはへき開面で形成
されるミラーとなっている。リッジ上部には電極4が、
図4に斜線部で示すパターンで形成され、活性層7への
電流注入を可能としている。図5には、図4のC−C´
線に沿ったリッジ部の断面構造が示されており(図2の
符号と同一のものは同一の部位を示す)、リッジキャッ
プ層9からの電流注入を行なう為にリッジ側部にはSi
x絶縁層13が施されている。
【0013】図4のデバイスは、縦方向と横方向の共振
器がカップラ2を介して相互に結合している構成となっ
ている為、複合の共振器型のレーザを形成し、発振スペ
クトルの単一縦モード化及び安定化を図ることが出来
る。
【0014】次に、本例の作製プロセスを説明する。先
ず、n−GaAs基板5にMBE等でn−クラッド層6
からキャップ層9までエピ成長を行なう。次に、フォト
リソグラフィーによりリッジ導波路パターン(十字パタ
ーン)を形成し、RIBEによりリッジ導波路1を加工
する。更に、SiNx膜13を全面に堆積し、リッジ上
部のp+−GaAsキャップ層9の頭出しを行なう。
【0015】最後に基板5研磨を行なって上下両面にA
u膜4、10を蒸着し、コンタクトを取る為アロイ処理
を行なう。カップラ部2の形成はFIBEによりエッチ
ング加工して行なう。イオンとしてはGa+ビームを用
い加速は40keVとした。最後に、4端面1aのへき
開を行ない、ステムに実装し電極4のワイヤボンディン
グを施して完成する。
【0016】本例では、カップラ部は平坦部3となって
横方向の閉じ込めがひろがる為、平面内で発散すること
になるが、カップラ部の領域長はリッジ幅と同程度の数
μmで抑えられる為、結合損失はほとんど問題ない。
【0017】図6は、第1実施例のカップラにおいて、
平坦部3の形状が異なる場合で送受信部を内蔵する光増
幅器に応用した例を示す。縦方向のリッジ部は、電流注
入を行ない光アンプ部14、15を形成する。また、入
出力端面にはARコート18、19が施されている。
【0018】入力してきた波長λ1の光はARコート1
8を通って導波路1に入り、光アンプ部14で光増幅器
されてカップラ2に達する。ここで、その光パワーの一
部は反射されて受信部17のフォトダイオードによって
検出され、また他部はカップラ2を透過して更に光アン
プ部15で光増幅を受け出力側に達する。
【0019】一方、送信部16はDFB構造から成るレ
ーザを構成し、波長λ2の光波はカップラ2を介して出
力側へ送出する。この様に、カップラ2を含む集積化の
構造により、入力信号の検波、送出、及び自局信号の送
出が可能な機能的集積光ノードを実現することができ
る。
【0020】図7は本発明による第2の実施例を示す。
本実施例では、平坦部23に形成されたカップラ即ちス
リット2は導波路1の伝搬方向に対して垂直な面を形成
し、反射及び透過の比率を制御している。第2実施例の
デバイス構成は、図4の応用例と同じく、複合共振器型
のレーザとなり、安定した単一縦モードを維持すること
が可能となる。すなわち、へき開面24、25とカップ
ラ部2とから成る2つの共振器A、Bの複合となり、共
振器の長さを微調することにより両者のリップル間隔が
異なりビート周波数を小さくすることが出来る為、複合
共振器として発振可能なスペクトル間隔を大きくし安定
縦モードを達成できる。
【0021】上記実施例においてはカップラとして、層
方向の界分布の中央付近で分割するタイプの波面分割分
岐型のカップラについて述べたが、界分布の下まで深く
加工したタイプのカップラにも適用出来ることは勿論で
ある。
【0022】図8はこうしたタイプの第3実施例を示
し、この第3実施例では、第1〜第2実施例で分岐比を
制御するのに層方向の界分布を波面分割(層方向波面分
割と称する)すべくスリットの加工深さを界分布の中央
に設定していたのに対して、水平方向の界分布の波面分
割(水平方向波面分割と称する)を行なう為に平坦部に
形成されたスリット32の深さは導波路1の下部に達す
るまで深くし、スリット32の水平方向の加工長さを界
分布の中央に設定している。
【0023】図8のD−D´断面図である図9に示す通
り、スリット32の加工深さは層方向界分布(斜線部で
示す)の下部に達するまで深くなっている。
【0024】第3実施例の場合、加工深さに対して厳し
い制限はないが、水平加工端、特に中央部Eでの加工形
状に関しては精度を高める必要がある。
【0025】図10は本発明による第4実施例の上面図
である。本実施例は、平坦部43にV字形のスリット4
2を形成し、その頂点42aを水平方向の界分布の中心
付近に設定し、加工深さを層方向の界分布の下部まで深
くした構造となっている。
【0026】第4実施例では、DFBレーザ構造46及
び47から送出される光波(波長λ1及びλ2)は分岐カ
ップラ42によって合波され、更に光アンプ部45で光
増幅を受け、ARコート44が施された出力端面から2
波多重化した光信号の送出を行なう。
【0027】以上の実施例においては、活性領域とダブ
ルヘテロ構造で形成したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、多重量子井戸構造、単一量子井戸構造な
どであってもよい。また、以上の実施例においてはFI
BEによりスリットを形成したが、RIBE(反応性イ
オンビームエッチング)等のエッチング技術であっても
よい。
【0028】更に、以上の実施例においては、GaAs
系を用いたリッジウェーブ型構造を例にとって述べた
が、BH(埋め込みヘテロストライプ)構造、CPS構
造(チャネル基板プレーナストライプ)、電流光の狭窄
の為の吸収層を活性層近くに設けた構造等の屈折率導波
型のレーザに対しても有効である。
【0029】更に加えて、半導体レーザの材料はGaA
s・AlGaAs系の他、InP・InGaAsP系、
AlGaInP系等の材料に対しても同様に当てはまる
のは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、カ
ップラ形成部位を予め平坦化した構造としているので、
波面分割型カップラ形成の際に問題となる加工深さの制
御性(特に均一性)を著しく高めることができ、分岐
比、結合効率の安定したカップラの作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すカップラ上面図であ
る。
【図2】図1のA−A´断面図である。
【図3】図1のB−B´断面図である。
【図4】第1実施例のカップラを干渉分岐型レーザに適
用した例を示すデバイス上面図である。
【図5】リッジ導波路の構造を示す図4のC−C´断面
図である。
【図6】第1実施例の平坦部の変形例を用いたカップラ
を送受信機能を有する光増幅器に適用した例を示すデバ
イス上面図である。
【図7】第2実施例を示すカップラ上面図である。
【図8】第3実施例を示すカップラ上面図である。
【図9】図8のD−D′断面図である。
【図10】波長多重化送信デバイスである第4実施例を
示すカップラ上面図である。
【図11】従来例を示すカップラの上面図である。
【図12】図11のA−A´断面図である。
【図13】図11のB−B´断面図である。
【図14】図11のC−C´断面図である。
【符号の説明】
1 リッジ導波路 1a,18,19,44 ARコート 2,22,32 スリット 3,23,33,43 平坦部 4,10 電極 5 基板 6,8 クラッド層 7 活性層 9 キャップ層 13 絶縁層 14,15,45 光アンプ部 16 送信部 17 受信部 24,25 へき開面 46,47 DFBレーザ構造 42 V字型スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チャンネル光導波路構造で光波の分岐ある
    いは結合を行なう集積型の光カップラにおいて、光カッ
    プラ形成部位は、該カップラ形成部位に接続されるリッ
    ジ状導波路と高さが等しく、かつ該リッジ状導波路の横
    方向の光の界分布の広がり分の幅を有する平坦領域であ
    り、該平坦領域の表面から層方向に加工された部分が形
    成されて該部分を用いて波面分割型の分岐、結合を行な
    うことを特徴とする集積型光カップラ。
  2. 【請求項2】前記カップラ形成部位には、その平坦領域
    の表面から層方向に加工されたスリットが形成されてい
    る請求項1記載の集積型光カップラ。
  3. 【請求項3】前記カップラ形成部位には、層方向の光界
    分布の波面分割を行なう様に、前記スリットの層方向の
    加工先端が、層方向の界分布の中心が位置する前記リッ
    ジ状導波路の活性層部分にある請求項2記載の集積型光
    カップラ。
  4. 【請求項4】前記スリットは、水平方向の光界分布の波
    面分割を行なう様に、前記スリットの水平方向の加工先
    端が、界分布の中心に位置する請求項2記載の集積型光
    カップラ。
  5. 【請求項5】前記チャンネル光導波路構造はX字型の交
    差部を有する請求項1記載の集積型光カップラ。
  6. 【請求項6】前記チャンネル光導波路構造はT字型の交
    差部を有する請求項1記載の集積型光カップラ。
  7. 【請求項7】前記光カップラによるチャンネル光導波路
    構造間の結合によって複合の共振器が形成されている請
    求項1記載の光集積型光カップラ。
JP17169691A 1991-06-17 1991-06-17 集積型光カップラ Expired - Fee Related JP3104801B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17169691A JP3104801B2 (ja) 1991-06-17 1991-06-17 集積型光カップラ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17169691A JP3104801B2 (ja) 1991-06-17 1991-06-17 集積型光カップラ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04368902A JPH04368902A (ja) 1992-12-21
JP3104801B2 true JP3104801B2 (ja) 2000-10-30

Family

ID=15927994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17169691A Expired - Fee Related JP3104801B2 (ja) 1991-06-17 1991-06-17 集積型光カップラ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3104801B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337748A (ja) * 2005-06-02 2006-12-14 Fuji Xerox Co Ltd 光導波路及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04368902A (ja) 1992-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2335942C (en) Twin waveguide based design for photonic integrated circuits
EP0898348B1 (en) Semiconductor optical amplifier
JP3043796B2 (ja) 集積型光カップラ
JPH1114842A (ja) 導波路型光集積回路素子及びその製造方法
JPH02156592A (ja) 半導体レーザー装置
JPH04372907A (ja) 導波型分岐、結合素子
JP3284994B2 (ja) 半導体光集積素子及びその製造方法
JP2708467B2 (ja) 波長可変半導体レーザ
JP3061169B2 (ja) 半導体レーザ
JP2000269600A (ja) 高出力広帯域光源及び光増幅デバイス
JP3104801B2 (ja) 集積型光カップラ
JP2965011B2 (ja) 半導体光素子及びその製造方法
JPS6328520B2 (ja)
JP3104800B2 (ja) 集積型光カップラの製造方法
JP4100792B2 (ja) スポットサイズ変換器付き半導体レーザ装置、及びその製造方法
JPH05273421A (ja) 集積型光カップラ及びそれを用いた光送受信機及び光通信システム
JP3104817B2 (ja) 半導体レーザ素子
JP3504830B2 (ja) 波長変換素子
JP2728974B2 (ja) 光集積装置
JPH04211228A (ja) 光電増幅装置の作製方法、この方法によって得られた装置および種々の光電装置に対する応用
JPH04151886A (ja) 光半導体素子
JP3797735B2 (ja) 光集積回路およびその製造方法
JPH07118568B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JPH0850213A (ja) 集積型光カップラ及びその使用方法
JPH063542A (ja) 集積型光カップラ及びその使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees