JP3393531B2 - 波長板型半導体偏波制御デバイス - Google Patents
波長板型半導体偏波制御デバイスInfo
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Description
各システム、光情報処理等に用いる波長板型半導体偏波
制御デバイスに関するものである。
・光交換や光情報処理の分野において、光を利用したシ
ステムの構築を考えると、光導波路,光スイッチ,光受
光器,光増幅器等の光素子が必要不可欠になる。これら
の素子は、光ファイバと結合したり、集積化を行うこと
で実用的部品にする必要がある。集積化することは、μ
m精度で必要とされる光ファイバと半導体素子との光軸
合せを省くことができるので、堅牢となると共に、信頼
性の増加が期待できる。
光源からの偏波面を維持する機能は有しておらず、半導
体光スイッチや半導体光増幅器といった光機能素子に入
力される信号光は環境の変化に応じてその偏波状態を変
動する。
スの導波構造は、一般に等方的ではなく、幅が数ミクロ
ンあるのに対して、厚みがサブミクロンオーダであるこ
とや、導波層のスイッチング特性又は活性層の増幅特性
が偏波状態によって異なる。そのため入力信号光の偏波
状態によって出力特性が大きく変動するという問題があ
る。
つの半導体光増幅器の間に偏波面を90度回転する素子
を用いることが考えられる。そこで、偏波面を90度回
転する素子が必要になる。偏波依存性の制御方法とし
て、波長板といった光学素子の利用が公知である。二つ
の直交する直線偏波成分の位相差がπになる板厚を有し
た波長板をλ/2板と称する。このλ/2板は直線偏光
の偏光面を回転させる機能を有している。
2板のサイズは大きく、半導体材料との整合性が良くな
いという問題がある。
明の波長板型半導体偏波制御デバイスは、半導体基板上
に作製された導波路を有するデバイスにおいて、その導
波路進行方向の中央部領域に上記埋め込み導波路に対し
て別な導波路を設けると共に、上記導波路進行方向と直
交する方向の断面において、二つの導波路間を結ぶ直線
と基板に平行な直線とのなす角がθを示しており、その
中央部領域における固有な導波モードの有する最低次か
ら数えて二つの等価屈折率をn1及びn2 (n1 >
n2 )とすると、その長さLが、下記式から求められ、
中央部領域の一方の側から入射された直線偏波光が他方
の端でその偏波面を2θ回転させることを特徴とする。
いて、導波層への電流注入を可能とする電極が設置され
てなることを特徴とする。
Lだけ光が伝搬すると、入射光偏波をθ=45度とした
場合に2θ=90度となり、90度回転させることがで
きる。これは、λ/2板は入射光偏波と波長板の結晶軸
とのなす角度をαとすれば、出射光偏波を入射光偏波よ
り2α回転させる機能を有している。その時波長板の異
方性を用いてその厚みが、2つの結晶軸を伝搬する光に
対してπだけ位相変化するように設定されている。そこ
で、伝搬光の偏波方向をx方向とした場合、第1の導波
路と第2の導波路とを結ぶ直線方向が結晶軸の方向に対
応するため、α=θと考えることができる。そして、上
記「数2」に示す式で限定される長さ(L)に中央部領
域の長さを決めることで、半導体のような等方性材料に
おいても波長板の効果を実現することができる。
する。
施の形態にかかる半導体偏波回転素子の斜視図、図2は
その側面断面図、図3は図2の領域Bにおける断面図で
ある。これらの図面中、符号11はInP基板、12は
InP埋め込み層、21は第1のバンドギャップ波長
1.3μm帯のInGaAsP導波層、22は第1の導
波層21からオフセットされて位置する第2のバンドギ
ャップ波長1.3μm帯のInGaAsP導波層であ
る。なお、領域Bは第2のInGaAsP導波層22が
導波方向に設けられている中央部領域を示し、領域A及
び領域Cは、第2のInGaAsP導波層が設けられて
いない領域及びLは上記中央部領域Bの導波方向の長さ
である。
バイスは、半導体基板11上に作製された第1の埋め込
み導波路21を有すると共に、その導波路進行方向の中
央部領域Bに別な第2の埋め込み導波路22を導波方向
を同一でオフセットして設けると共に、上記導波路進行
方向と直交する方向の断面において、二つの導波路2
1,22を結ぶ直線l1 と第1の埋め込み導波路21の
中心軸において導波路進行方向と直交する方向(x方
向)の直線l2 との形成する角度がθ(=45度)を示
しており、その中央部領域Bにおける固有な導波モード
の有する最低次から数えて二つの等価屈折率をn1 及び
n2 (n1 >n2 )とすると、その長さLが、下記「数
3」に示す式で定義されているものである。
Aを入射してきた光は、x方向に電界成分を有するTE
偏波とy方向に電界成分を有するTM偏波に分解されて
進行する。なお、図1中、z方向が導波方向となる。こ
こで、TE偏波を例にとると、伝搬光はx方向を向いて
いることになる。この光が中央部領域Bに侵入すると、
この中央部領域Bでは伝搬光が、図3に示されるよう
に、x方向から45度ずれていることになる。中央部領
域Bにおける固有な導波モードの有する最低次から数え
て二つの等価屈折率をn1 及びn2 (n1 >n2 )とす
ると、その中央部領域Bの長さLが、上記「数3」に示
す式に設定することで、先に述べたλ/2板の原理に基
づき、理論的には領域Cの入口で偏波が2θ=90度回
転して出射されることになる。なお、本実施の形態の測
定結果では、加工精度の問題により波長1.55μmの
入射光に対して76度の偏波回転を実現できた。
実施の形態に係る半導体偏波回転素子の側面断面図であ
る。図2に示した構造に対して、上下に電極を設けたも
のである。すなわち、第2の実施の形態に係る半導体偏
波回転素子は、上面にn−InP層13を有するInP
基板11の下面側及びp−InP層14の上面側に電極
31,32を各々設けたものである。このように電極3
1,32を設けることにより、第1及び第2のInGa
AsP導波層21,22に対して電流を注入し、導波層
の屈折率を変化することができるので、トリミングが可
能となる。
精度を向上できる。なお、本実施の形態の測定結果で
は、波長1.55μmの入射光に対して83度の偏波回
転を実現できた。
置することも可能である。さらに、各領域A,B及びC
の各領域に電極を各々設け、領域間で電気分離を行うこ
とも可能である。
上に設ける材料としてInGaAsP材料系について記
述したが、他の材料系を用いることによっても、同様な
効果を得ることができる。また、ドーピング層等も任意
に設けることができる。
とも可能であり、さらに、導波層部を導波層よりもバン
ドギャップ波長の短い組成で挟んだSCH構造を採用す
ることも可能である。
波層21と導波層22とを同一組成としたが、組成を異
なるようにすることもできる。また、第2の実施の形態
において、導波層22若しくは導波層21と導波層22
との両方をバンドギャップ波長1.55μm帯のInG
aAsP導波層とすれば、電流注入により、光増幅器と
して動作させることができる。
幅器を含めた導波型デバイスとモノリシック集積化が可
能である。
を半導体によって実現できることを示したが、その長さ
Lを半分にすることでλ/4板としての効果を持たせる
ことができるのは、いうまでもない。
ように、本発明によれば、光デバイスの偏波依存性の解
消に有効な偏波制御デバイスを実現することができる。
斜視図である。
側面図である。
断面図である。
側面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板上に作製された導波路を有す
るデバイスにおいて、 その導波路進行方向の中央部領域に上記埋め込み導波路
に対して別な導波路を設けると共に、上記導波路進行方
向と直交する方向の断面において、二つの導波路間を結
ぶ直線と基板に平行な直線とのなす角がθを示してお
り、その中央部領域における固有な導波モードの有する
最低次から数えて二つの等価屈折率をn1及びn2 (n
1 >n2 )とすると、その長さLが、下記式から求めら
れ、中央部領域の一方の側から入射された直線偏波光が
他方の端でその偏波面を2θ回転させることを特徴とす
る波長板型半導体偏波制御デバイス。 【数1】 - 【請求項2】 請求項1記載の波長板型半導体偏波制御
デバイスにおいて、 導波層への電流注入を可能とする電極が設置されてなる
ことを特徴とする波長板型半導体偏波制御デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27052996A JP3393531B2 (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 波長板型半導体偏波制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27052996A JP3393531B2 (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 波長板型半導体偏波制御デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10115724A JPH10115724A (ja) | 1998-05-06 |
JP3393531B2 true JP3393531B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=17487494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27052996A Expired - Lifetime JP3393531B2 (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 波長板型半導体偏波制御デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3393531B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8750651B2 (en) | 2010-12-22 | 2014-06-10 | Alcatel Lucent | Planar polarization rotator |
JP6226427B2 (ja) * | 2014-05-15 | 2017-11-08 | 日本電信電話株式会社 | 偏波回転素子 |
GB2612030A (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-26 | Ligentec Sa | Dual waveguide polarization rotator |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP27052996A patent/JP3393531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10115724A (ja) | 1998-05-06 |
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