JP3391952B2 - Integrated optical semiconductor device in which waveguide filter devices are formed in parallel - Google Patents

Integrated optical semiconductor device in which waveguide filter devices are formed in parallel

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JP3391952B2 JP24543895A JP24543895A JP3391952B2 JP 3391952 B2 JP3391952 B2 JP 3391952B2 JP 24543895 A JP24543895 A JP 24543895A JP 24543895 A JP24543895 A JP 24543895A JP 3391952 B2 JP3391952 B2 JP 3391952B2
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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、光周波数多重通信
などにおいて問題となる偏波依存性を解消する為のフィ
ルタなどの導波路型フィルタ装置が並列に形成された集
積型光半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type filter device such as a filter for eliminating polarization dependency, which is a problem in optical frequency multiplex communication , formed in parallel.
The present invention relates to a stacked optical semiconductor device .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信分野において、伝送容量を
増大することが望まれており、複数の光周波数を1本の
光ファイバに多重させた光周波数多重(光FDM)通信
の開発が行なわれている。光周波数多重(波長多重とい
う言い方もあるが、これとはチャネル間の波長間隔が遥
かに小さい点で使い分けられる)の技術は受信方法によ
って2つに大別できる。局発光源とのビートをとって中
間周波数を得て信号を検出するコヒーレント光通信と、
波長可変フィルタで所望の波長(周波数)の光のみを透
過させて検出する方法である。
2. Description of the Related Art In recent years, it has been desired to increase transmission capacity in the field of optical communication, and optical frequency division multiplexing (optical FDM) communication in which a plurality of optical frequencies are multiplexed in one optical fiber is developed. Has been. The technique of optical frequency multiplexing (also called wavelength multiplexing, which is used because the wavelength spacing between channels is much smaller) can be roughly classified into two according to the receiving method. Coherent optical communication that takes a beat with a local light source to obtain an intermediate frequency and detects a signal,
This is a method in which only a light of a desired wavelength (frequency) is transmitted and detected by a wavelength tunable filter.

【0003】本発明は、後者の波長可変フィルタを用い
た光通信方式に関係するものである。波長可変フィルタ
には、マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ型、A
O(音響光学)変調器型、半導体型等があり、夫々開発
が進められている。
The present invention relates to the latter optical communication system using a wavelength tunable filter. Variable wavelength filters include Mach-Zehnder type, Fiber Fabry-Perot type, A
There are O (acousto-optic) modulator type, semiconductor type, etc., which are under development.

【0004】マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ
型は透過帯域幅が比較的自由に設計でき、数Å程度の狭
い帯域幅をもつものが得られるため、周波数多重度を大
きくできるという利点がある。さらに、信号光の偏波の
影響を受けないという点も大きな利点である。マッハツ
ェンダ型の実例としては、OCS 89−65、K.O
da et al. “光FDM用フィルタのチャネル
選択特性”があり、ファイバファブリペロ型の実例とし
ては、I.P.Kaminow et al.“FDM
A−FSK Star Network with a
Tunable Optical Filter D
emultiplexer” IEEE J. Lig
htwave Technol. vol.6, N
o.9,p.1406, September, 19
88などがある。しかし、これらの型は、光の損失があ
る、半導体光検出器との集積化が不可能で装置の小型化
が困難である等の問題がある。
The Mach-Zehnder type and the fiber Fabry-Perot type can be designed so that their transmission bandwidths can be relatively freely set, and those having a narrow bandwidth of several Å can be obtained, so that there is an advantage that the frequency multiplicity can be increased. Further, it is also a great advantage that it is not affected by the polarization of the signal light. Examples of the Mach-Zehnder type include OCS 89-65, K.K. O
da et al. There is “channel selection characteristic of optical FDM filter”, and as an example of the fiber Fabry-Perot type, I. P. Kaminow et al. "FDM
A-FSK Star Network with a
Tunable Optical Filter D
emulplexer "IEEE J. Lig
http://technol.org/. vol. 6, N
o. 9, p. 1406, September, 19
There are 88 etc. However, these types have problems such as loss of light, difficulty in integration with a semiconductor photodetector, and difficulty in downsizing of the device.

【0005】AO変調器型の場合は、透過帯域幅が大き
く数十Å程度となるため制御は容易であるが、波長多重
数を大きくはできない。実例としては、OCS 91−
83N.Shimosaka et al. “音響光
学フィルタを用いた波長分割/時分割複合多重型放送局
内光ネットワーク”がある。この型は、光の損失があ
る、集積化が不可能である、入力光の偏波制御が必要で
あるなどの欠点が挙げられる。
In the case of the AO modulator type, since the transmission bandwidth is large and is about several tens of liters, control is easy, but the number of wavelength division multiplexing cannot be increased. Illustratively, OCS 91-
83N. Shimosaka et al. There is a "wavelength division / time division composite multiplex optical network in a broadcasting station using an acousto-optic filter". This type has drawbacks such as loss of light, non-integration, and polarization control of input light.

【0006】また、半導体型としては、例えば光ガイド
層に回折格子を備えたDFB(分布帰還型)フィルタ
は、透過帯域幅を0.5Å程度まで狭く出来ると共に、
光の増幅作用(20dB程度)を併せ持っているので、
周波数多重度を大きくでき、しかも最低受信感度を小さ
くできるという利点を持つ。
As a semiconductor type, for example, a DFB (distributed feedback type) filter having a diffraction grating in an optical guide layer can have a narrow transmission band width of about 0.5 Å.
Since it also has a light amplification function (about 20 dB),
This has the advantage that the frequency multiplicity can be increased and the minimum receiving sensitivity can be reduced.

【0007】その公知例として、OQE 88−65
T.Numai et al. “半導体可変波長フィ
ルタ”(1988)がある。これは、半導体光検出器等
と同じ材料で構成できるために、集積化可能であり光通
信システムなどで用いられる光レシーバを小型化できる
という利点を持つ。以上の様に、半導体DFB型は光F
DM通信に適した特性を持つ光フィルタあるいは光レシ
ーバである。しかし、一般的に、信号光の偏波の影響を
受けるという偏波依存性を有する。
As a known example thereof, OQE 88-65
T. Numai et al. There is a "semiconductor variable wavelength filter" (1988). This has the advantage that it can be integrated and the optical receiver used in an optical communication system can be miniaturized because it can be made of the same material as the semiconductor photodetector and the like. As described above, the semiconductor DFB type is the optical F
An optical filter or optical receiver having characteristics suitable for DM communication. However, in general, it has a polarization dependency that it is affected by the polarization of the signal light.

【0008】また、特開平6−120906号明細書に
おいては、偏波依存性をを解消する為に、TEモードの
同調波長とTMモードの同調波長が同じになる様に構成
された光フィルタのペア、そして信号光をこれら2つの
フィルタに分配する分岐路を受信器に設けた光レシーバ
ないし光半導体装置が提案されている。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-120906, in order to eliminate the polarization dependence, an optical filter configured so that the tuning wavelength of TE mode and the tuning wavelength of TM mode are the same. There has been proposed an optical receiver or an optical semiconductor device in which a receiver is provided with a pair and a branch path for distributing signal light to these two filters.

【0009】これは次の2つの方法のいずれかによって
いる。すなわち、 1) 一方の光フィルタにおけるTEモードの有効屈折
率nTE effが他方の光フィルタのTMモードの有効屈折
率nTM effと等しい構造をとるもの nTE eff=nTM eff 2) 一方の光フィルタにおけるTEモードの有効屈折
率と他方の光フィルタのTMモードの有効屈折率の比
が、それぞれの分布帰還回折格子のピッチΛ1、Λ2の逆
数の比に等しい構造をとるもの nTE eff:nTM eff=1/Λ1:1/Λ2 であった。上記方法を実現する手段として、1)の方法
においては有効屈折率を制御する為に、導波路の幅を変
える、導波路の構成層の厚さを変える、導波路の構成層
の組成を変えるなどの手段が提示されている。また、
2)の方法においてはグレーティングのピッチを2つの
フィルタで変えると言う手段が提示されている。
This is based on either of the following two methods. 1) A structure in which the effective refractive index n TE eff of the TE mode in one optical filter is equal to the effective refractive index n TM eff of the TM mode in the other optical filter n TE eff = n TM eff 2) A structure in which the ratio of the effective refractive index of the TE mode in the optical filter to the effective refractive index of the TM mode of the other optical filter is equal to the ratio of the reciprocals of the pitches Λ 1 and Λ 2 of the respective distributed feedback diffraction gratings n TE eff : n TM eff = 1 / Λ 1 : 1 / Λ 2 . As means for realizing the above method, in the method 1), in order to control the effective refractive index, the width of the waveguide is changed, the thickness of the constituent layer of the waveguide is changed, and the composition of the constituent layer of the waveguide is changed. Means such as are presented. Also,
In the method 2), a means of changing the pitch of the grating with two filters is presented.

【0010】[0010]

【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(特開平6−120906)では以下の様な点
が指摘される。上記第1の方法としての有効屈折率の制
御において、導波路の幅を変えることによる有効屈折率
の制御の為には導波路幅の高精度の制御が必要であり、
比較的複雑なプロセスが要求されたり、導波路の構成層
の組成あるいは厚さを変える為には複数回の結晶成長が
必要となり、集積デバイス作成の為の成長およびプロセ
スが比較的複雑になるという点がある。
However, the following points are pointed out in the above-mentioned conventional example (JP-A-6-120906). In the control of the effective refractive index as the first method, it is necessary to control the waveguide width with high precision in order to control the effective refractive index by changing the width of the waveguide.
A relatively complicated process is required, or multiple crystal growths are required to change the composition or thickness of the constituent layers of the waveguide, which makes the growth and process for making integrated devices relatively complicated. There is a point.

【0011】また、上記第2の方法として2つのフィル
タでグレーティングピッチを変える為には、干渉露光の
アライメントを微調整する必要がありフォトリソグラフ
ィの工程が比較的複雑になるという点がある。
In addition, as the second method, in order to change the grating pitch with two filters, it is necessary to finely adjust the alignment of interference exposure, and the photolithography process becomes relatively complicated.

【0012】よって、本発明の目的は、同一の基板上に
形成された集積型導波路型光フィルタ装置集積型光半
導体装置において、入射光の偏波モードに対するデバイ
スの偏波面依存性を低減した装置提供することであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the polarization plane dependence of the device with respect to the polarization mode of incident light in an integrated optical semiconductor device of an integrated waveguide type optical filter device formed on the same substrate. To provide the device.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する
為、本出願に係わる発明は、1つの基板上に、複数の分
別可能な導波路型フィルタ装置である導波路型光デバイ
スが並列に形成された集積型光半導体装置であって、該
導波路型フィルタ装置の少なくとも2つは導波路の積層
方向が互いに平行でなく、該導波路型フィルタ装置の入
射端側には各フィルタ装置に光を分岐する分岐器が形成
され、出射端側には各フィルタ装置からの光を検出する
フォトディテクタが形成されていることを特徴とする。
また、1つの基板上に、複数の分別可能な導波路型フィ
ルタ装置である導波路型光デバイスが並列に形成された
集積型光半導体装置であって、該導波路型フィルタ装置
の少なくとも2つは導波路の積層方向が互いに平行でな
く、該導波路型フィルタ装置は縦型方向性結合器フィル
タであることを特徴とする。また、1つの基板上に、複
数の分別可能な導波路型フィルタ装置である導波路型光
デバイスが並列に形成された集積型光半導体装置であっ
て、該導波路型フィルタ装置の少なくとも2つは導波路
の積層方向が互いに平行でなく、該導波路型フィルタ装
置はDFBフィルタであることを特徴とする。
To achieve the above object SUMMARY OF THE INVENTION, the invention according to this application, on a single substrate, the waveguide type optical device is a plurality of fractional possible waveguide filter device in parallel a formed integrated optical semiconductor device, the waveguide filter of at least two devices rather parallel stacking direction of the waveguide to one another, the input of the waveguide type filter device
A branching device that splits light into each filter device is formed on the shooting end side.
The light from each filter device is detected on the output end side.
It is characterized in that a photodetector is formed.
In addition, a plurality of discriminable waveguide type fibers can be mounted on one substrate.
The optical waveguide device, which is an optical device, was formed in parallel.
An integrated optical semiconductor device, the waveguide type filter device
At least two of the waveguides should not be parallel to each other.
The waveguide type filter device is a vertical directional coupler filter.
It is characterized by being In addition, a single substrate
Waveguide-type light that is a waveguide-type filter device capable of discriminating the number
It is an integrated optical semiconductor device in which devices are formed in parallel.
And at least two of the waveguide type filter devices are waveguides.
The stacking directions of the
The unit is a DFB filter .

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】上記構成において、両性不純物であるSi
をドーピングしたIII−V族化合物半導体層は基板の
面方位に応じてp型層とn型層とが得られる。特に順メ
サ面上においてはp型層、平坦面上ではn型層となるの
で、これを正孔の注入経路とするものである。本構成に
よって、一回の連続的な結晶成長で電流狭窄構造を形成
することを可能にする。また、上記構成において、n型
ドーパントであるSeとp型ドーパントであるZnを同
時に供給した時に、特にメサ面上においてはp型層、平
坦面上ではn型層となるので、これを正孔の注入経路と
するものである。この技術は、特開平5−63304号
明細書から公知のものである。本構成によって、同じ
く、一回の結晶成長で電流狭窄構造を形成することを可
能にする。また、上記構成において、プロント打ち込み
によって平坦部を高抵抗化し、斜面部を電子あるいは正
孔の注入経路とするものである。プロント注入による不
活性化はJ.C. Dyment et al. Pr
oc. IEEE, 60,726(1972)等に詳
しい。本構成によって、同じく、電流狭窄構造を形成す
る為の結晶成長の回数を一回とすることを可能にする。
また、上記構成において、GaAs基板の使用は低しき
い値の半導体レーザの実現に寄与するものであり、{1
00}基板の使用と順メサ面としてGa安定化面を表出
させたことは、両性不純物を利用したり、p型、n型の
不純物を同時供給することで、一回の成長による電流狭
窄構造の実現を容易にする。また、上記構成において、
{111}A面の使用はこの面が低指数面であるため
に、その後の成長工程において新たなファセット面の発
生を抑圧する。また、上記構成において、導波路を形成
する順メサ面が2つの異なる{001}面であること
は、2つの異なる半導体レーザ等でのTEモードの方向
を直交させ、集積型DFBフィルタ装置等において偏波
面依存性を低減させる。
In the above structure, Si which is an amphoteric impurity
In the III-V group compound semiconductor layer doped with, a p-type layer and an n-type layer are obtained depending on the plane orientation of the substrate. In particular, since it becomes a p-type layer on the normal mesa surface and an n-type layer on the flat surface, this is used as a hole injection path. With this configuration, it is possible to form the current confinement structure by one continuous crystal growth. In the above structure, when Se, which is an n-type dopant, and Zn, which is a p-type dopant, are simultaneously supplied, a p-type layer is formed especially on the mesa surface and an n-type layer is formed on the flat surface. Is the injection route. This technique is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-63304. With this configuration, similarly, it is possible to form the current confinement structure with one crystal growth. Further, in the above structure, the flat portion is made to have a high resistance by implanting a front surface, and the slope portion is used as an electron or hole injection path. Inactivation by injection of pront is described in J. C. Dyment et al. Pr
oc. For details, see IEEE, 60, 726 (1972). With this structure, it is possible to increase the number of times of crystal growth for forming the current constriction structure to once.
Further, in the above structure, the use of the GaAs substrate contributes to the realization of a low threshold semiconductor laser.
The use of the {00} substrate and the appearance of the Ga stabilization surface as the forward mesa surface means that amphoteric impurities are utilized or p-type and n-type impurities are simultaneously supplied to confine the current by a single growth. Facilitates the realization of the structure. In the above configuration,
The use of the {111} A plane suppresses the generation of new facet planes in the subsequent growth process because this plane is a low index plane. In addition, in the above configuration, the fact that the forward mesa plane forming the waveguide is two different {001} planes makes the directions of the TE modes in two different semiconductor lasers or the like orthogonal to each other, and thus in an integrated DFB filter device or the like. Reduces polarization plane dependence.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

第1実施例 本発明による第1の実施例を図1に沿って説明する。図
1(a )は、集積型光フィルタ装置の斜視図である。
同図において、101は[1−10]方向に沿って、段
差部100を形成したn−GaAs(001)基板であ
り、段差部100の斜面には{111}A面が現われて
いる。この段差部100の傾斜面上に3電極のDFBフ
ィルタ102、103を形成している。また、104は
同一基板上に集積されたリッジ型導波路部(104aで
示す)と分岐器部(104bで示す)とから成る分岐器
であり、105、106は同一基板上に集積されたフォ
トディタクタ(PD)である。
First Embodiment A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a perspective view of the integrated optical filter device.
In the figure, 101 is an n-GaAs (001) substrate having a step portion 100 formed along the [1-10] direction, and a {111} A plane appears on the slope of the step portion 100. Three-electrode DFB filters 102 and 103 are formed on the inclined surface of the step portion 100. Further, 104 is a branching device including a ridge type waveguide section (shown by 104a) and a branching section (shown by 104b) integrated on the same substrate, and 105 and 106 are photo integrated on the same substrate. It is a detector (PD).

【0026】3電極のDFBフィルタ102、103に
流す電流は、短絡された両端部102a、102c;1
03a、103cに流すIFSと、これと独立に中心部1
02b;103bに流すIFCの2つであり、これらの電
流の比を制御することで、増幅度及び透過帯域幅を一定
に保ちながら、透過波長を変化出来る。この特性が図2
に示されている。両フィルタ102、103は、自らが
形成された傾斜面をTEモードの電界振幅方向として同
じ特性を持つ。DFBフィルタ102、103の回折格
子は2次である。
The currents passed through the three-electrode DFB filters 102 and 103 are short-circuited at both ends 102a and 102c;
I FS flowing to 03a and 103c and the center part 1 independently of this
02b; flow to 103b are two of I FC, by controlling the ratio of these currents, while maintaining the amplification factor and the transmission bandwidth constant can change the transmission wavelength. This characteristic is shown in Figure 2.
Is shown in. Both filters 102 and 103 have the same characteristics with the inclined surface on which they are formed as the TE mode electric field amplitude direction. The diffraction gratings of the DFB filters 102 and 103 are second-order.

【0027】このDFBフィルタ102、103の層構
成は、図1(b)に示す様に、1.5μm厚さのSnド
ープn−Al0.6Ga0.4As下部クラッド層110、
0.1μm厚さのSnドープn−Al0.3Ga0.7As下
部光閉じ込め層111、0.3μm厚のGaAs活性層
112、0.1μm厚さのBeドープp−Al0.3Ga
0.7As上部光閉じ込め層113、0.2μm厚のBe
ドープp−Al0.5Ga0.5Asキャリヤ閉じ込め層11
4、0.5μm厚のSiドープAl0.3Ga0.7As光ガ
イド層115、1.4μmのBeドープAl0.6Ga0.4
As上部クラッド層116、0.3μm厚のSiドープ
Al0.3Ga0.7As電流狭窄層117、0.3μmのB
eドープGaAsコンタクト層118である。深さ0.
2μmの回折格子108は光ガイド層115上に形成さ
れている。上面、下面にはオーミック電極121、12
2が形成されている。
As shown in FIG. 1B, the DFB filters 102 and 103 have a layer structure of Sn-doped n-Al 0.6 Ga 0.4 As lower cladding layer 110 having a thickness of 1.5 μm.
0.1 μm thick Sn-doped n-Al 0.3 Ga 0.7 As lower optical confinement layer 111, 0.3 μm thick GaAs active layer 112, 0.1 μm Be-doped p-Al 0.3 Ga
0.7 As upper optical confinement layer 113, 0.2 μm thick Be
Doped p-Al 0.5 Ga 0.5 As carrier confinement layer 11
4, 0.5 μm thick Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 As optical guide layer 115, 1.4 μm Be-doped Al 0.6 Ga 0.4
As upper cladding layer 116, 0.3 μm thick Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 As current confinement layer 117, 0.3 μm B
The e-doped GaAs contact layer 118. Depth 0.
The 2 μm diffraction grating 108 is formed on the light guide layer 115. Ohmic electrodes 121, 12 on the upper and lower surfaces
2 is formed.

【0028】以上の構造をMBE法による2回成長で作
製する。先ず、段差部100にマスキングして基板1を
エッチングする。これにより、マスクの両側に、図1
(a)に示したような順メサ面が出来る。その後、光ガ
イド層115までMBE法で積層し、段差部100の傾
斜面以外をマスクしてフォトリソグラフィ法でここに回
折格子108を形成する。基板真上からの干渉露光で両
側の回折格子108を一度で形成してもよいし、夫々の
傾斜面の真上からの干渉露光で両側の回折格子108を
2度の工程で別々に形成してもよい。次に、コンタクト
層118までMBE法で2回目の成長を行ない、最後に
オーミック電極121、122を形成する。
The above structure is produced by double growth by the MBE method. First, the step portion 100 is masked and the substrate 1 is etched. This allows the mask to
The forward mesa surface as shown in (a) is formed. After that, the optical guide layer 115 is laminated by the MBE method, and the portion other than the inclined surface of the step portion 100 is masked to form the diffraction grating 108 here by the photolithography method. The diffraction gratings 108 on both sides may be formed at once by interference exposure from directly above the substrate, or the diffraction gratings 108 on both sides may be formed separately in two steps by interference exposure from directly above each inclined surface. May be. Next, the contact layer 118 is grown for the second time by the MBE method, and finally the ohmic electrodes 121 and 122 are formed.

【0029】フォトディタクタ(PD)105、106
もDFBフィルタ102、103と共に形成される。但
し、PD105、106には回折格子は形成されず、ま
た、電極には逆電圧が掛けられる。分岐器104は、以
上の工程とは別の工程で基板101上に形成される。層
構成は基本的に図1(b)のものと同じであるが、光吸
収が起きない様にバンドギャップが大きな組成のものが
用いられ、基板101面に平行に積層されて上記傾斜面
のDFBフィルタ102、103の積層部と角度を成し
て当接している。分岐器は、全く別に形成されて最後に
DFBフィルタ102、103と結合されてもよい。ま
た、2分岐光ファイバなどで構成してもよい。
Photodetector (PD) 105, 106
Is also formed with the DFB filters 102, 103. However, no diffraction grating is formed on the PDs 105 and 106, and a reverse voltage is applied to the electrodes. The branching device 104 is formed on the substrate 101 in a process different from the above process. The layer structure is basically the same as that of FIG. 1B, but a composition having a large band gap is used so that light absorption does not occur, and it is laminated in parallel with the surface of the substrate 101 to form the inclined surface. The DFB filters 102 and 103 are in contact with each other at an angle with the laminated portion. The splitter may be formed entirely separately and finally combined with the DFB filters 102, 103. Further, it may be configured by a two-branch optical fiber or the like.

【0030】本実施例で用いたMBE法での成長で両性
不純物を用いて、電流狭窄によって斜面上を活性領域と
する半導体レーザについては、Peter M. Asbeck等によ
る米国特許4,785,457号明細書に開示されてい
る。
Regarding a semiconductor laser in which amphoteric impurities are used for growth by the MBE method used in this embodiment and an active region is on a slope due to current constriction, US Pat. No. 4,785,457 by Peter M. Asbeck et al. As disclosed in the specification.

【0031】以下に本実施例に即して電流狭窄構造を説
明する。Siドープの光ガイド層115、電流狭窄層1
17の導電型は、下地となる基板101の面方位に応じ
てp−n両方をとる。すなわち、両性不純物であるSi
をドーピングした層は平坦部の(001)面上ではn−
AlGaAsとなり、斜面の{111}A面上ではp−
AlGaAsとなる。Beドープ層は結晶方位によらず
p型層になるので、光ガイド層115、上部クラッド層
116、電流狭窄層117という3層構成を介して活性
層112に注入される正孔の大半は、光ガイド層11
5、電流狭窄層117においては{111}A面上を通
り(他の所ではpnp構造で正孔はブロックされる)、
{111}A面上の活性層112部に注入される。電子
に比べて移動度の低い正孔の大半が斜面上の活性層11
2に注入されるので、ここでレーザ発振光が起こり、光
出力が得られる。
The current constriction structure will be described below in accordance with this embodiment. Si-doped optical guide layer 115, current confinement layer 1
The conductivity type of 17 takes both pn depending on the plane orientation of the base substrate 101. That is, Si which is an amphoteric impurity
The layer doped with is n− on the (001) plane of the flat part.
It becomes AlGaAs, and p− on the {111} A plane of the slope.
It becomes AlGaAs. Since the Be-doped layer becomes a p-type layer regardless of the crystal orientation, most of the holes injected into the active layer 112 through the three-layer structure of the optical guide layer 115, the upper cladding layer 116, and the current constriction layer 117 are Light guide layer 11
5. In the current confinement layer 117, it passes on the {111} A plane (in other places, holes are blocked by the pnp structure),
It is injected into the active layer 112 portion on the {111} A plane. Most of the holes, which have a lower mobility than electrons, are on the sloped active layer 11.
Since it is injected into the laser beam 2, laser oscillation light occurs here, and an optical output is obtained.

【0032】本実施例のDFBフィルタ装置は、この電
流狭窄構造によって電流が傾斜面上の活性層112に集
中することで、利得導波路型の横方向閉じ込めを与えて
いる。DFBフィルタ102、103では、しきい値以
下のバイアスで電流注入してチューニングして、DFB
フィルタ装置として用いている。
In the DFB filter device of the present embodiment, the current is confined in the active layer 112 on the inclined surface by the current confinement structure, thereby providing the gain waveguide type lateral confinement. In the DFB filters 102 and 103, current is injected and tuned with a bias below the threshold value,
It is used as a filter device.

【0033】DFBフィルタ102、103はそれぞれ
(−1−11)、(111)面上に積層されており、そ
の積層方向は約70度の角をなしている。すなわち、D
FBフィルタ102、103のTEモードの電界振幅の
方向(斜面に沿った方向)は約70度の角度をなしてい
る。リッジ型導波路部104aを導波してきた信号光を
分岐器部104bで分岐し、その一方をDFBフィルタ
102に、もう一方をDFBフィルタ103に入射させ
る。たとえばDFBフィルタのTEモードでの透過波長
の光を入射した場合(図2参照)、DFBフィルタ10
2に対するTEモード光(その電界振幅の方向はDFB
フィルタ102の斜面に沿った方向である)はDFBフ
ィルタ102で透過させ、DFBフィルタ102に対す
るTMモード光(その電界振幅の方向はDFBフィルタ
102の斜面に垂直な方向である)のおよそ80%は、
DFBフィルタ103のTEモードに結合するのでこれ
を透過する。両フィルタ透過後の光をPD105、10
6で受け、得られたOE変換後の出力の和をとること
で、入力信号光の偏波面が変化しても出力の変動を抑え
ることが可能になる。分岐器104に偏波面依存性が全
くなく、50%−50%の比率で入射光を分配するとい
う理想的な状態では、入力光の偏波面の変動に起因する
PD105、106からの出力の和の変動は3dB程度
となる。
The DFB filters 102 and 103 are stacked on the (-1-11) and (111) planes, respectively, and the stacking direction forms an angle of about 70 degrees. That is, D
The TE mode electric field amplitude directions of the FB filters 102 and 103 (directions along the slope) form an angle of about 70 degrees. The signal light guided through the ridge type waveguide section 104a is branched by the branching section 104b, one of which is made incident on the DFB filter 102 and the other is made incident on the DFB filter 103. For example, when light having a transmission wavelength in the TE mode of the DFB filter is incident (see FIG. 2), the DFB filter 10
TE mode light for 2 (the direction of the electric field amplitude is DFB
About 80% of TM mode light to the DFB filter 102 (the direction of the electric field amplitude is perpendicular to the slope of the DFB filter 102) is transmitted by the DFB filter 102. ,
Since it is coupled to the TE mode of the DFB filter 103, this is transmitted. The light after passing through both filters is PD105, 10
By taking the sum of the outputs after the OE conversion, which is received in 6, it is possible to suppress the fluctuation of the output even if the polarization plane of the input signal light changes. In an ideal state where the branching device 104 has no polarization plane dependency and distributes the incident light at a ratio of 50% -50%, the sum of the outputs from the PDs 105 and 106 caused by the variation of the polarization plane of the input light. Of about 3 dB.

【0034】第2実施例 本発明による第2の実施例を図3に沿って説明する。図
3(b)は、集積型光フィルタ装置の斜視図である。図
3(a)に示した201は、[1−10]方向に沿って
段差部200を形成したn−GaAa(001)基板で
あり、斜面には{111}A面が現われている。この段
差部200の傾斜面上に3電極のDFBフィルタ20
2、203を形成していることは第1の実施例と同様で
あるが、第1の実施例と異なっている点は、2つのフィ
ルタ202、203の間の部分がリッジではなく溝が形
成されていることである。また、204は分岐器、20
5、206は集積化されたPDである。分岐器204
は、高抵抗層210を回りに埋め込んだ埋め込み構造に
なっている。各部の層構成、入射光の偏波面の変動に対
する出力変動の抑圧等の効果は、第1の実施例と同様で
ある。
Second Embodiment A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3B is a perspective view of the integrated optical filter device. Reference numeral 201 shown in FIG. 3A is an n-GaAa (001) substrate in which a step portion 200 is formed along the [1-10] direction, and a {111} A plane appears on the slope. The DFB filter 20 having three electrodes is provided on the inclined surface of the step portion 200.
2 and 203 are formed in the same manner as in the first embodiment, but different from the first embodiment is that the portion between the two filters 202 and 203 is not a ridge but a groove is formed. That is what is being done. In addition, reference numeral 204 denotes a branching device, 20
Reference numerals 5 and 206 are integrated PDs. Switch 204
Has a buried structure in which the high resistance layer 210 is buried around. The layer structure of each part, the effect of suppressing the output fluctuation with respect to the fluctuation of the polarization plane of the incident light, and the like are the same as those in the first embodiment.

【0035】以上の構造をMBE法による2回成長で作
製する。先ず、段差部200以外にマスキングして基板
201をエッチングする。その後、光ガイド層115ま
でMBE法で積層し、段差部200の傾斜面以外をマス
クしてフォトリソグラフィ法でここに回折格子108を
形成する。次に、コンタクト層118までMBE法で2
回目の成長を行ない、最後にオーミック電極121、1
22を形成する。分岐器204については、別に積層構
造を形成し、分岐器204の周りのエッチングを行ない
ここに低屈折率部210を埋め込む。
The above structure is produced by double growth by the MBE method. First, the substrate 201 is etched by masking other than the step portion 200. After that, the optical guide layer 115 is laminated by the MBE method, and the diffraction grating 108 is formed here by the photolithography method by masking other than the inclined surface of the step portion 200. Next, 2 up to the contact layer 118 by MBE method
After the second growth, finally ohmic electrodes 121, 1
22 is formed. As for the branching device 204, a laminated structure is separately formed, the periphery of the branching device 204 is etched, and the low refractive index portion 210 is embedded therein.

【0036】第1、第2の実施例において結晶成長の方
法としてMBE法を例に挙げたが、MOVPE法、GS
MBE法、MOMBE法、CBE法などの気相の結晶成
長法であっても、ドーパントの取り込みの面方位依存性
の発現するものであれば、同様のデバイスの作製に利用
出来る。
In the first and second embodiments, the MBE method is given as an example of the crystal growth method, but the MOVPE method and the GS method are used.
Even a vapor phase crystal growth method such as MBE method, MOMBE method, CBE method or the like can be used for manufacturing a similar device as long as it exhibits the plane orientation dependence of the incorporation of the dopant.

【0037】第3実施例 本発明による第3の実施例を図4に沿って説明する。図
4(a)は集積型光フィルタ装置の斜視図である。30
1は[100]方向に沿って段差部300を形成したn
−GaAs(011)基板であり、段差部300の斜面
には(001)面と(010)面が表出している。この
段差部300の斜面上に3電極のDFBフィルタ30
2、303を形成している。
Third Embodiment A third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a perspective view of the integrated optical filter device. Thirty
1 is n in which the step portion 300 is formed along the [100] direction.
It is a GaAs (011) substrate, and the (001) plane and the (010) plane are exposed on the slope of the step portion 300. On the slope of the step portion 300, the DFB filter 30 with three electrodes is provided.
2, 303 are formed.

【0038】3電極のDFBフィルタ302、303の
両端部に流す電流IFSと、これと独立に中心部に流す電
流IFCの電流の比を制御することで、増幅度及び透過帯
域幅を一定に保ちながら、透過波長を変化出来ることは
第1の実施例と同様である。
By controlling the ratio of the current I FS flowing through the both ends of the three-electrode DFB filters 302 and 303 and the current I FC flowing through the center independently of this, the amplification factor and the transmission bandwidth are kept constant. It is the same as the first embodiment that the transmission wavelength can be changed while maintaining the above.

【0039】DFBフィルタ301、303の回折格子
304は2次である。このDFBフィルタ301、30
3の層構成は、1.5μm厚のSiドープn−Al0.6
Ga0.4As下部クラッド層305、0.1μm厚のS
iドープn−Al0.3Ga0.7As下部光閉じ込め層30
6、0.3μm厚のGaAs活性層307、0.1μm
厚のBeドープp−Al0.3Ga0.7As上部光閉じ込め
層308、0.2μm厚のBeドープp−Al0.5Ga
0.5Asキャリア閉じ込め層309、0.5μm厚のB
eドープAl0.3Ga0.7As光ガイド層310、1.4
μm厚のBeドープAl0.6Ga0.4As上部クラッド層
311、0.3μm厚のBeドープGaAsコンタクト
層312である。深さ0.2μmの回折格子304はキ
ャリア閉じ込め層309上に形成されている。上面、下
面にはオーミック電極320、321が形成されてい
る。
The diffraction grating 304 of the DFB filters 301 and 303 is of the second order. This DFB filter 301, 30
3 has a layer structure of Si-doped n-Al 0.6 with a thickness of 1.5 μm.
Ga 0.4 As lower clad layer 305, 0.1 μm thick S
i-doped n-Al 0.3 Ga 0.7 As lower optical confinement layer 30
6, 0.3 μm thick GaAs active layer 307, 0.1 μm
Thick Be-doped p-Al 0.3 Ga 0.7 As upper optical confinement layer 308, 0.2 μm thick Be-doped p-Al 0.5 Ga
0.5 As carrier confinement layer 309, 0.5 μm thick B
e-doped Al 0.3 Ga 0.7 As optical guide layer 310, 1.4
A Be-doped Al 0.6 Ga 0.4 As upper cladding layer 311 having a thickness of μm and a Be-doped GaAs contact layer 312 having a thickness of 0.3 μm. The diffraction grating 304 having a depth of 0.2 μm is formed on the carrier confinement layer 309. Ohmic electrodes 320 and 321 are formed on the upper and lower surfaces.

【0040】以上の構造をMBE法による2回成長で作
製する。プロトン打ち込みによって平坦部を高抵抗化
し、電流狭窄構造とする。本実施例においても、利得導
波路型の横方向閉じ込めとしている。
The above structure is produced by double growth by the MBE method. The resistance of the flat portion is increased by the implantation of protons to form a current constriction structure. Also in the present embodiment, the gain waveguide type lateral confinement is adopted.

【0041】DFBフィルタ302と303はそれぞれ
(001)面、(010)面上に積層されており、その
積層方向は90度の角をなしている。すなわち、DFB
フィルタ302、303のTEモードの電界振幅の方向
は90度の角度をなしている。信号光をビームスプリッ
タ(不図示)で分岐し、その一方をDFBフィルタ30
2に、もう一方をDFBフィルタ303に入射する。D
FBフィルタのTEモードでの透過波長の光を入射した
場合、DFBフィルタ302に対するTEモード光はD
FBフィルタ302で透過させ、DFBフィルタ302
に対するTMモード光はDFBフィルタ303のTEモ
ードに結合するのでこれを透過する。両フィルタ透過後
の光をPD(不図示)で受け、得られたOE変換後の出
力の和をとることで、入力信号光の偏波面が変化しても
出力の変動を抑えることが可能となる。
The DFB filters 302 and 303 are laminated on the (001) plane and the (010) plane, respectively, and the laminating direction forms an angle of 90 degrees. That is, DFB
The TE mode electric field amplitude directions of the filters 302 and 303 form an angle of 90 degrees. The signal light is split by a beam splitter (not shown), and one of them is split by the DFB filter 30.
2, the other is incident on the DFB filter 303. D
When light with a transmission wavelength in the TE mode of the FB filter is incident, the TE mode light with respect to the DFB filter 302 is D
The FB filter 302 transmits the light, and the DFB filter 302
The TM mode light with respect to is coupled to the TE mode of the DFB filter 303 and is transmitted therethrough. The PD (not shown) receives the light after passing through both filters, and by taking the sum of the obtained outputs after OE conversion, it is possible to suppress the output fluctuation even if the polarization plane of the input signal light changes. Become.

【0042】第4実施例 本発明による第4の実施例を図5に沿って説明する。図
5(a)は、集積型光フィルタ装置の斜視図である。4
01は、[1−10]方向に沿って段差部400を形成
したn−GaAs(001)基板であり、段差部400
の斜面には{111}A面が表出している。この段差部
400の段差部400の傾斜面上に縦型方向性結合器フ
ィルタ(VDF)402、403がフォトダイオード4
04、405と集積化して形成されている。また、40
6は集積された分岐器である。
Fourth Embodiment A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a perspective view of the integrated optical filter device. Four
01 is an n-GaAs (001) substrate in which the step portion 400 is formed along the [1-10] direction.
The {111} A plane is exposed on the slope. The vertical directional coupler filters (VDF) 402 and 403 are provided on the inclined surface of the step portion 400 of the step portion 400 and the photodiode 4
04 and 405 are integrated with each other. Also, 40
Reference numeral 6 is an integrated branching device.

【0043】このデバイスの構造と作製方法を以下に示
す。段差部400を形成したn−GaAs(001)基
板401上に、0.5μm厚のSnドープn−GaAs
バッファ層410、1.5μm厚のSnドープn−Al
0.6Ga0.4Asクラッド層411、0.1μm厚のSn
ドープn−Al0.6Ga0.4As/GaAsMQW(多重
量子井戸)の下部導波層412、0.3μm厚さのSn
ドープn−Al0.6Ga0.4Asクラッド層413を積層
し、ここに回折格子430が形成されている。光検出器
部404、405には回折格子は形成されていない。
The structure and manufacturing method of this device are shown below. On the n-GaAs (001) substrate 401 on which the step portion 400 is formed, Sn-doped n-GaAs having a thickness of 0.5 μm is formed.
Buffer layer 410, 1.5 μm thick Sn-doped n-Al
0.6 Ga 0.4 As clad layer 411, 0.1 μm thick Sn
Doped n-Al 0.6 Ga 0.4 As / GaAs MQW (multiple quantum well) lower waveguide layer 412, 0.3 μm thick Sn
A doped n-Al 0.6 Ga 0.4 As clad layer 413 is laminated, and a diffraction grating 430 is formed therein. No diffraction grating is formed in the photodetector portions 404 and 405.

【0044】このクラッド層413上に、n−光ガイド
層414、n−Al0.3Ga0.7As/GaAsMQW上
部導波層415、アンドープ吸収層416、p−クラッ
ド層417、p−コンタクト層418が2回目の成長で
積層される(図5(c))。この積層構造は、フォトダ
イオード404、405の部分のものであり、電極42
1、422に逆電圧が掛けられて上部導波層415を導
波してきた光がが吸収層416で吸収される。
An n-light guide layer 414, an n-Al 0.3 Ga 0.7 As / GaAs MQW upper waveguide layer 415, an undoped absorption layer 416, a p-clad layer 417, and a p-contact layer 418 are formed on the clad layer 413. It is stacked in the second growth (FIG. 5C). This laminated structure is for the photodiodes 404 and 405, and the electrodes 42
The reverse voltage is applied to 1, 422, and the light guided through the upper waveguide layer 415 is absorbed by the absorption layer 416.

【0045】ここで順方向結合器402、403におい
て、吸収層416を除去する為に上部導波層415のと
ころまでエッチングし、p−クラッド層419、p−コ
ンタクト層420を3回目の選択成長で積層する(図5
(b))。導波路は、量子井戸層の部分での井戸の幅が
平坦部よりも斜面上で大きいために生じる屈折率差によ
る屈折率導波となっている。次に、p側電極421、n
型電極422を形成し、順方向結合器部と光検出器部の
間でp側電極421、n側電極422、コンタクト層4
18、420を除去する。これで、順方向結合器部40
2、403が形成される。
In the forward couplers 402 and 403, etching is performed up to the upper waveguide layer 415 to remove the absorption layer 416, and the p-cladding layer 419 and the p-contact layer 420 are selectively grown for the third time. Stack with (Fig. 5
(B)). The waveguide is a refractive index waveguide due to a difference in refractive index generated because the width of the well in the quantum well layer portion is larger on the slope than on the flat portion. Next, the p-side electrodes 421, n
The mold electrode 422 is formed, and the p-side electrode 421, the n-side electrode 422, and the contact layer 4 are formed between the forward coupler portion and the photodetector portion.
Remove 18,420. Now, the forward coupler unit 40
2, 403 are formed.

【0046】この構成において、順方向結合器部40
2、403の下部導波層412に光を入射し、その一部
の波長の光のみ上部導波層415に結合して伝搬し、光
検出器404、405で受信できる。TM光は下部導波
路412をそのまま伝搬し、外部に放出される。この順
方向結合器402、403は、電界をかけることで、フ
ィルタリングの中心波長を変化することができる。
In this configuration, the forward coupler section 40
Light is incident on the lower waveguide layers 412 of the optical waveguides 2 and 403, and only light of a part of the wavelength is coupled to the upper waveguide layer 415 and propagated, and can be received by the photodetectors 404 and 405. The TM light propagates through the lower waveguide 412 as it is and is emitted to the outside. The forward couplers 402 and 403 can change the center wavelength of filtering by applying an electric field.

【0047】本実施例においても、2つのフィルタ40
2、403が互いに傾いた傾斜面上に形成されているの
で、各々のフィルタ402、403におけるTEモード
の電界振幅方向は約70度の角度を成している。すなわ
ち、信号光をビームスプリッタ406で分岐し、その一
方をVDF402に、もう一方をVDF403に入射す
るときに、第1のVDF402にTEモードで入射する
光はVDF402でフィルタリングされ、第1のVDF
402にTMモードで入射する光のおよそ80%は第2
のVDF403でフィルタリングすることが可能であ
る。光検出器404、405で得られたOE変換後の出
力の和をとることで、入力信号光の偏波面が変化しても
出力の変動を抑えることが可能になる。
Also in this embodiment, the two filters 40 are used.
Since the reference numerals 2 and 403 are formed on the inclined surfaces inclined with respect to each other, the electric field amplitude direction of the TE mode in each of the filters 402 and 403 forms an angle of about 70 degrees. That is, when the signal light is split by the beam splitter 406 and one of them is incident on the VDF 402 and the other is incident on the VDF 403, the light incident on the first VDF 402 in the TE mode is filtered by the VDF 402, and the first VDF 402 is filtered.
About 80% of the light that enters the 402 in the TM mode is the second
It is possible to perform filtering with the VDF 403. By taking the sum of the outputs after the OE conversion obtained by the photodetectors 404 and 405, it is possible to suppress the fluctuation of the output even if the polarization plane of the input signal light changes.

【0048】そのためには、同調波長を各フィルタ40
2、403でのTEモードでの波長として同一の波長に
同調させておけばよく、デバイスの同調動作が従来提案
されているものに比べて格段に容易となっている。すな
わち、2つの傾斜面上での結晶成長、プロセスの均一性
が高ければVDF402とVDF403とに電界を印加
するための電極を共通のものとしても差し支えないので
ある。これは上記実施例についても言える。また、ビー
ムスプリッタ406は第1実施例の分岐部と同様に形成
される。
To this end, the tuning wavelength is set to each filter 40.
It suffices to tune to the same wavelength as the wavelength in the TE mode at 2, 403, and the tuning operation of the device is significantly easier than that conventionally proposed. That is, if the crystal growth on the two inclined surfaces and the uniformity of the process are high, the electrodes for applying the electric field to VDF 402 and VDF 403 may be common. This also applies to the above embodiment. Further, the beam splitter 406 is formed similarly to the branching part of the first embodiment.

【0049】第5実施例 本発明による第5の実施例を図6に沿って説明する。図
6(a)は、集積型半導体光増幅器の斜視図である。5
01は、[1−10]方向に沿って段差部500を形成
したn−GaAs(001)基板であり、斜面には{1
11}A面が現われている。この段差部500の傾斜面
上に半導体光増幅器502、503を形成している。半
導体光増幅器502、503の層構成は、1.5μm厚
のSnドープn−Al0.6Ga0.4As下部クラッド層5
10、0.1μm厚のSnドープn−Al0.3Ga0.7
s下部閉じ込め層511、0.1μm厚のノンドープn
−Al0.3Ga0.7As/GaAsMQWの活性層51
2、0.1μm厚のBeドープp−Al0.3Ga0.7As
上部光閉じ込め層513、0.2μm厚のSiドープA
0.6Ga0.4Asキャリア閉じ込め層514、1.0μ
m厚のBeドープp−Al0.6Ga0.4As上部クラッド
層515、0.2μm厚のSiドープAl0.6Ga0.4
sキャリア閉じ込め層516、0.3μmのBeドープ
p−GaAsコンタクト層517である。上面、下面に
はオーミック電極521、522が形成されている。
Fifth Embodiment A fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a perspective view of the integrated semiconductor optical amplifier. 5
Reference numeral 01 is an n-GaAs (001) substrate in which a step portion 500 is formed along the [1-10] direction, and a {1
11} Side A appears. Semiconductor optical amplifiers 502 and 503 are formed on the inclined surface of the step portion 500. The layer structure of the semiconductor optical amplifiers 502 and 503 is as follows: Sn-doped n-Al 0.6 Ga 0.4 As lower clad layer 5 having a thickness of 1.5 μm.
10, 0.1 μm thick Sn-doped n-Al 0.3 Ga 0.7 A
s lower confinement layer 511, 0.1 μm thick undoped n
-Al 0.3 Ga 0.7 As / GaAs MQW active layer 51
2, 0.1 μm thick Be-doped p-Al 0.3 Ga 0.7 As
Upper optical confinement layer 513, 0.2 μm thick Si-doped A
l 0.6 Ga 0.4 As carrier confinement layer 514, 1.0 μ
m-thick Be-doped p-Al 0.6 Ga 0.4 As upper cladding layer 515, 0.2 μm-thick Si-doped Al 0.6 Ga 0.4 A
An s carrier confinement layer 516 and a 0.3 μm Be-doped p-GaAs contact layer 517. Ohmic electrodes 521 and 522 are formed on the upper and lower surfaces.

【0050】以上の構造をGSMBE法で作製する。前
述した他の方法で形成してもよい。斜面上に形成された
2つの光増幅器502、503の特性は、前記実施例と
同様に、ほぼ同じものが得られる。光増幅器502、5
03の前段にはリッジ型の分岐器504を、後段には合
流器505を設ける。これらは同じ構成を持ち、第1実
施例の分岐部と同様に形成される。量子井戸層を活性層
512に用いた半導体光増幅器502、503は、利得
の偏波面依存性が存在し単独で利用するには偏波の制御
が必要であった。本実施例においては、分岐器504で
分割された光の半分を増幅する第1の光増幅器502又
は503のTEモード光の電界振幅方向と、残りの半分
の光を増幅する第2の光増幅器503又は502のTE
モード光の電界振幅方向が約70度の角度をなしている
ので、単一の光増幅器で構成される場合に比べて偏波面
依存性が大幅に改善される。2つの光増幅器502、5
03で増幅された光は再び合流器505で合流される。
The above structure is manufactured by the GSMBE method. It may be formed by another method described above. The characteristics of the two optical amplifiers 502 and 503 formed on the slope are almost the same as those of the above-described embodiment. Optical amplifiers 502, 5
A ridge type branching device 504 is provided in the front stage of 03, and a confluencer 505 is provided in the rear stage. These have the same configuration and are formed similarly to the branching portion of the first embodiment. The semiconductor optical amplifiers 502 and 503 using the quantum well layer as the active layer 512 have a polarization plane dependence of gain, and polarization control is required for independent use. In the present embodiment, the electric field amplitude direction of the TE mode light of the first optical amplifier 502 or 503 that amplifies half of the light split by the branching device 504 and the second optical amplifier that amplifies the other half of the light. TE of 503 or 502
Since the electric field amplitude direction of the mode light forms an angle of about 70 degrees, the polarization plane dependency is greatly improved as compared with the case of being configured by a single optical amplifier. Two optical amplifiers 502, 5
The lights amplified in 03 are merged again in the merger 505.

【0051】本実施例においても、両性不純物Siを用
いた電流狭窄構造(Siドープキャリア閉じ込め層51
4、Beドープ上部クラッド層515、Siドープキャ
リア閉じ込め層516などから成る)の例を用いて説明
したが、プロトン打ち込みによる電流狭窄構造(第3実
施例参照)、p型とn型の不純物を同時に供給した層を
含む電流狭窄構造(次の第6実施例参照)であってもよ
い。
Also in this embodiment, the current confinement structure (Si-doped carrier confinement layer 51) using the amphoteric impurity Si is used.
4, a Be-doped upper clad layer 515, a Si-doped carrier confinement layer 516, etc.) has been described, but a current confinement structure by proton implantation (see the third embodiment), p-type and n-type impurities are used. It may be a current confinement structure including layers supplied simultaneously (see the sixth embodiment below).

【0052】第6実施例 本発明の第6の実施例として、n型とp型のドーパント
を同時供給して成長した層による電流狭窄構造を含む光
増幅器について説明する。
Sixth Embodiment As a sixth embodiment of the present invention, an optical amplifier including a current confinement structure with layers grown by simultaneously supplying n-type and p-type dopants will be described.

【0053】図7(a)に、n−GaAs基板601上
に形成したAlGaInP系半導体光増幅器602、6
03を示す。604は分岐器、605は合流器である。
これらは、第5実施例と同様に形成される。基板601
はn−GaAs(001)基板を使用し、フォトリソグ
ラフィとウェットエッチングで段差部600を形成す
る。共振器方向を[1−10]方向とし、斜面として
{112}A面を表出している。図7(b)中、612
はn−AlGaInP下クラッド層、616はAlGa
InP電流狭窄層、617はp−GaAsコンタクト層
である。
In FIG. 7A, AlGaInP based semiconductor optical amplifiers 602 and 6 formed on an n-GaAs substrate 601.
03 is shown. Reference numeral 604 is a branching device, and 605 is a joining device.
These are formed similarly to the fifth embodiment. Board 601
Uses an n-GaAs (001) substrate and forms the step portion 600 by photolithography and wet etching. The resonator direction is the [1-10] direction, and the {112} A plane is exposed as a slope. 612 in FIG.
Is n-AlGaInP lower clad layer, 616 is AlGa
The InP current confinement layer 617 is a p-GaAs contact layer.

【0054】周知のMOCVD法でSeドープのn−A
lGaInP下クラッド層612、アンドープGaIn
P活性層613を積層する。そのまま引き続いて、Zn
とSeを同時に供給しながらAlGaInP電流狭窄層
614を積層する。(001)面上に成長する平坦部で
はnーAlGaInPが、{112}A面上に成長する
斜面部ではp−AlGaInPが形成される。さらにS
eの供給を停止し、Znの流量を増やしてp−AlGa
InP上クラッド層615を形成し、再びZnとSeを
同時に供給しながらAlGaInP電流狭窄層616を
積層する。さらに、Znのみを供給しながらp−GaA
sコンタクト層617を形成する。これに電極形成、電
極分離を行ない、リッジ型の分岐器604、合流器60
5と集積する。
Se-doped n-A by the well-known MOCVD method
lGaInP lower cladding layer 612, undoped GaIn
The P active layer 613 is laminated. As it is, Zn
While simultaneously supplying Se and Se, the AlGaInP current confinement layer 614 is laminated. N-AlGaInP is formed in the flat portion growing on the (001) plane, and p-AlGaInP is formed in the slope portion growing on the {112} A plane. Furthermore S
The supply of e is stopped, the flow rate of Zn is increased, and p-AlGa
An InP upper clad layer 615 is formed, and an AlGaInP current confinement layer 616 is laminated while supplying Zn and Se again at the same time. Further, while supplying only Zn, p-GaA
The s contact layer 617 is formed. Electrodes are formed and electrodes are separated therefrom, and a ridge type branching device 604 and a confluence device 60 are formed.
Accumulate with 5.

【0055】本実施例においては、傾斜面上の層厚が平
坦部での層厚よりも厚く、第4実施例と同様に光に対す
る屈折率導波となっている。
In the present embodiment, the layer thickness on the inclined surface is thicker than the layer thickness at the flat portion, and the refractive index guiding for light is performed as in the fourth embodiment.

【0056】上記実施例では、フィルタ装置と光増幅装
置を例に挙げたが、1つの基板上に、複数の分別可能な
導波路型光デバイスが並列に形成される必要がある光半
導体装置であれば、どの様なものにも本発明は適用でき
る。また、導波路型光デバイスの導波路の積層方向を互
いに非平行にして導波路を作製する方法についても、上
記実施例はあくまで例示である。
In the above embodiments, the filter device and the optical amplifier device are taken as an example, but in an optical semiconductor device in which a plurality of separable waveguide type optical devices need to be formed in parallel on one substrate. The present invention can be applied to any one as long as it is present. Further, the above embodiment is merely an example of a method of manufacturing a waveguide in which the stacking directions of the waveguides of the waveguide type optical device are not parallel to each other.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明した様に、本出願に係わる発明
によれば、例えば、TEモードが互いに平行ではない導
波路型光フィルタ装置に等分割された入力光を入射する
ことで、入射光の偏波モードに対するフィルタの偏波面
依存性を低減できる
As described above, according to the invention of the present application, for example, the equally-divided input light is incident on the waveguide type optical filter device whose TE modes are not parallel to each other. Thus, the polarization plane dependence of the filter with respect to the polarization mode of the incident light can be reduced .

【0058】[0058]

【0059】[0059]

【0060】[0060]

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

【図1】図1(a)は本発明による第1実施例である集
積型光フイルタを示す斜視図であり、図1(b)は2つ
のフイルタの断面図である。
FIG. 1 (a) is a perspective view showing an integrated optical filter according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of two filters.

【図2】図1のDFBフイルタの特性(図1(a)は注
入電流比と透過中心波長(TEモード)の関係を、図1
(b)は注入電流比=0.23のときの透過中心波長
(TEモード)、ゲイン、透過幅を示す)を示す図であ
る。
FIG. 2 shows the characteristics of the DFB filter shown in FIG. 1 (FIG. 1A shows the relationship between the injection current ratio and the transmission center wavelength (TE mode).
(B) is a diagram showing a transmission center wavelength (TE mode), a gain, and a transmission width when an injection current ratio is 0.23.

【図3】図3(a)は斜面を露出したGaAs(00
1)基板を示し、図3(b)は本発明による第2の実施
例である集積型光フイルタを示す斜視図である。
FIG. 3 (a) shows GaAs (00
1) A substrate is shown, and FIG. 3B is a perspective view showing an integrated optical filter according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図4(a)は本発明による第3の実施例である
集積型光フイルタを示す斜視図であり、図4(b)はこ
のフイルタの断面図である。
FIG. 4 (a) is a perspective view showing an integrated optical filter according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 4 (b) is a sectional view of this filter.

【図5】図5(a)は本発明の第4の実施例である集積
型光フイルタの斜視図であり、図5(b)は縦型方向性
結合器部の断面図であり、図5(c)はPD部の断面図
である。
5A is a perspective view of an integrated optical filter according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view of a vertical directional coupler portion. 5C is a sectional view of the PD portion.

【図6】図6(a)は本発明の第5の実施例である集積
型光増幅器の斜視図であり、図6(b)はこの光増幅器
の断面図である。
FIG. 6 (a) is a perspective view of an integrated optical amplifier according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 6 (b) is a sectional view of this optical amplifier.

【図7】図7(a)は本発明の第6の実施例である集積
型光増幅器の斜視図であり、図7(b)はこの光増幅器
の断面図である。
7A is a perspective view of an integrated optical amplifier according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a sectional view of the optical amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100、200、300、400、500、600
段差部 101、201、401、501、601 n−Ga
As(001)基板 102、103、202、203、302、303
3電極DFBフイルタ 104、204、406、504、604 分岐器 105、106、205、206、404、405
PD lO8、304、430 回折格子 112、307、512 活性層 115、514 Siドープ光ガイド層 117、516 Siドープ電流閉じ込め層 210 低屈折率部 301 n−GaAs(011)基板 402、403 縦型方向性結合器フイルタ 412 下部導波層 415 上部導波層 416 吸収層 502、503、602、603 半導体光増幅器 505、605 合流器 614、616 電流狭窄層
100, 200, 300, 400, 500, 600
Step portion 101, 201, 401, 501, 601 n-Ga
As (001) substrates 102, 103, 202, 203, 302, 303
3-electrode DFB filter 104, 204, 406, 504, 604 Divider 105, 106, 205, 206, 404, 405
PD 108, 304, 430 Diffraction grating 112, 307, 512 Active layer 115, 514 Si-doped optical guide layer 117, 516 Si-doped current confinement layer 210 Low refractive index portion 301 n-GaAs (011) substrate 402, 403 Vertical direction Coupler filter 412 Lower waveguide layer 415 Upper waveguide layer 416 Absorption layer 502, 503, 602, 603 Semiconductor optical amplifier 505, 605 Combiner 614, 616 Current constriction layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/025 H01S 5/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/025 H01S 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】1つの基板上に、複数の分別可能な導波路
型フィルタ装置である導波路型光デバイスが並列に形成
された集積型光半導体装置であって、該導波路型フィル
タ装置の少なくとも2つは導波路の積層方向が互いに平
行でなく、該導波路型フィルタ装置の入射端側には各フ
ィルタ装置に光を分岐する分岐器が形成され、出射端側
には各フィルタ装置からの光を検出するフォトディテク
タが形成されていることを特徴とする集積型光半導体装
置。
1. An integrated optical semiconductor device in which a plurality of discriminable waveguide type optical devices, which are waveguide type optical filter devices, are formed in parallel on one substrate. At least two of the waveguides are not laminated in parallel with each other, a branching device for branching light to each filter device is formed on the incident end side of the waveguide type filter device, and a branching device for branching light from each filter device is formed on the exit end side. Integrated photo-semiconductor device characterized in that a photodetector for detecting the light is formed.
【請求項2】1つの基板上に、複数の分別可能な導波路
型フィルタ装置である導波路型光デバイスが並列に形成
された集積型光半導体装置であって、該導波路型フィル
タ装置の少なくとも2つは導波路の積層方向が互いに平
行でなく、該導波路型フィルタ装置は縦型方向性結合器
フィルタであることを特徴とする集積型光半導体装置。
2. An integrated optical semiconductor device in which a plurality of discriminable waveguide type optical devices, which are waveguide type optical filter devices, are formed in parallel on one substrate. An integrated optical semiconductor device in which at least two of the waveguides are not parallel to each other in lamination direction and the waveguide type filter device is a vertical directional coupler filter.
【請求項3】1つの基板上に、複数の分別可能な導波路
型フィルタ装置である導波路型光デバイスが並列に形成
された集積型光半導体装置であって、該導波路型フィル
タ装置の少なくとも2つは導波路の積層方向が互いに平
行でなく、該導波路型フィルタ装置はDFBフィルタで
あることを特徴とする集積型光半導体装置。
3. An integrated-type optical semiconductor device in which a plurality of discriminable waveguide type filter devices, which are waveguide type optical devices, are formed in parallel on one substrate. An integrated optical semiconductor device in which at least two waveguide layers are not parallel to each other and the waveguide type filter device is a DFB filter.
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