JP4212040B2 - 複合光導波路 - Google Patents
複合光導波路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4212040B2 JP4212040B2 JP2003391856A JP2003391856A JP4212040B2 JP 4212040 B2 JP4212040 B2 JP 4212040B2 JP 2003391856 A JP2003391856 A JP 2003391856A JP 2003391856 A JP2003391856 A JP 2003391856A JP 4212040 B2 JP4212040 B2 JP 4212040B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- layer
- cladding layer
- photonic crystal
- refractive index
- 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
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
図10A,10Bは、提案されている構成を再現する。図10Aは断面図、図10Bは平面図を示す。断面積約0.3μm×0.3μmのシリコン細線133の先端を先鋭化し、共通のクラッド層135上で、断面積約3μm×3μmのポリイミド光導波路134に接続する。Si細線の他端はホトニック結晶の光導波路に接続される。ポリイミド光導波路134は,シングルモードのコア径を大きくして光ファイバーに接続する。
図11A−11Fは、特開2001−356229号が提案する複合光導波路の構成を再現する。図11Aは、SOI基板の構成を示す。Si基板113の上に、SiO2層114、Si層115が積層されている。
図12Aに示すように、GaAs基板151の上に、n型Al0.3Ga0.7As下クラッド層152、InGaAs/GaAsの量子井戸層で形成された活性層153、p型Al0.3Ga0.7As上クラッド層154、p+型GaAsコンタクト層155を積層し、積層上にSiO2で形成されたハードマスク156を形成する。ハードマスク156をエッチングマスクとしてマスク間に露出した積層をエッチングすることにより、半導体レーザ構造を作成する。
図12Bは、半導体レーザの断面構造を示す。キャップ層155をエッチングした後、上クラッド層154の一部厚さを残すようにエッチングが行われ、リブ型レーザ構造が形成される。ストライプ状領域の両側で上クラッド層154の厚さの大部分が除去されることにより、横方向の光閉じ込め効果が生じる。
本発明の他の目的は、簡単な工程により実現でき、光進行方向で実効的屈折率が変化する下クラッド層を有する複合光導波路を提供することである。
図3Aは、コア層及びパターニングされたクラッド層上層部の平面形状を示す。中央に孔20が周期的に形成されたホトニック結晶構造21が配置され、その両側にテーパ状平面形状を有するリッジ型半導体導波路31が形成されている。リッジ型半導体光導波路31は、ホトニック結晶と接する部分において例えば幅0.5μmであり、ホトニック結晶から離れた幅一定の領域においては約3μmの幅を有する。リッジ型半導体光導波路31の長さは、例えば50μm〜100μmである。パターニング後、前述の実施例同様酸化を行なう。
図3Bは、リッジ型半導体光導波路の太幅部の断面形状を示す。コア層23の全厚さ、クラッド層24の中間までの深さが同一形状にパターニングされている。コア層23は、均一な厚さのGaAs層、またはAl組成の低いGaAlAsで形成され、クラッド層24は、Al組成の高いGaAlAsで形成されている。クラッド層24の表面から一定深さが酸化され、酸化半導体領域31に変化している。酸化半導体領域31に挟まれた領域32は、矩形断面を有する非酸化半導体領域である。
図4Aに示すように、GaAs基板25の上に、厚さ2μm−3μm、例えば厚さ3μmのAlxGa1−xAsのクラッド層24をエピタキシャルに成長する。さらにクラッド層24の上に厚さ0.2μm〜0.3μm、例えば厚さ0.3μmのGaAs層23をエピタキシャルに成長する。このようにして、エピタキシャル積層構造が形成される。クラッド層24のAl組成は、後に説明するように高い値に設定する。
図4Cに示すように、レジスト層PRに対し電子ビーム描画を行い、ホトニック結晶の孔パターンを形成する。露光後レジスト層PRを現像する。
図4Fに示すように、水蒸気雰囲気中でウエット熱酸化を行うことにより、高Al組成のクラッド層24を表面から一定深さ酸化する。GaAsで形成された基板25及びコア層23はほとんど酸化されない。なお、GaAsをAl組成の低いAlGaAsで置換しても同様の選択的酸化を行なえる。このようにして、図3A−3Dに示す構造が作成される。
以上の実施例においては、コア層の上は空気が上クラッドを形成した。コア層の上に固体クラッド層を配置することもできる。
図7Dは、コア層23をリブ型構成とした場合を示す。リブ型コア層23をさらにストライプ状にパターニングし、その外形と同一形状にクラッド層24をパターニングしている。
上述の実施例においては、コア層の下に配置されたクラッド層が、その幅が徐々に変化するテーパ形状を有し、その実効屈折率が幅と共に徐々に変化する。このような光導波路内において、伝播光がどのように分布するか、フィールドパターンをシミュレーションにより求めた。
(付記1)
基板と、
前記基板上に形成された下クラッド層と、
前記下クラッド層上に形成され、下クラッド層より屈折率が高く、連続した半導体層であって、欠陥を備えた2次元周期構造を有するホトニック結晶構造を含む第1光導波路部と、前記第1光導波路部に接続され、面内形状が前記第1光導波路部から離れるにしたがって幅が広がるテーパ形状チャネルを有する第2光導波路部と、
を有し、
前記下クラッド層は、前記第1光導波路部および第2光導波路部に整合した平面形状を有する表面層を有し、前記表面層は前記第1光導波路部下では全面的に酸化された酸化半導体層を含み、前記第2導波路部下では側面から一定の厚さが酸化された酸化半導体層を含み、酸化半導体層間に残る領域が非酸化半導体で形成され、前記第1光導波路部から離れるに従い徐々に幅が拡大している複合光導波路。(1)
(付記2)
前記ホトニック結晶構造が前記半導体層を貫通して周期的に形成された孔を有する付記1記載の複合光導波路。(2)
(付記3)
さらに、前記孔を埋める、前記半導体層より屈折率の低い低屈折率領域を有する付記2記載の複合光導波路。(3)
(付記4)
さらに、前記半導体層の上に形成された、前記半導体層より屈折率の低い上クラッド層を有する付記1〜3のいずれか1項記載の複合光導波路。(4)
(付記5)
前記下クラッド層の非酸化半導体が、AlxGa1−xAs,AlxIn1−xAs、AlxGa1−xP、AlxIn1−xP、AlxGayIn1−xーyP、AlxGayIn1−xーyAs(0<x≦1、0≦y<1)の少なくとも1種で形成されている付記1〜4のいずれか1項記載の複合光導波路。(5)
(付記6)
前記下クラッド層の非酸化半導体のAl組成が0.95以上である付記5記載の複合光導波路。
前記下クラッド層の全厚さが前記第1光導波路部及び前記第2光導波路部に整合した形状にパターニングされている付記1記載の複合光導波路。
前記ホトニック結晶が三角格子、又は四角格子である付記1記載の複合光導波路。
(付記9)
前記第2光導波路が、リッジ型構造を有する付記1記載の複合光導波路。
前記第2光導波路が、リブ型構造を有する付記1記載の複合光導波路。
(付記11)
さらに、前記半導体層、前記下クラッド層を覆う酸化膜又は窒化膜を有する付記1記載の複合光導波路。
(a)基板上にAl組成の高い化合物半導体のクラッド層を成長する工程と、
(b)クラッド層の上にAl組成の低い化合物半導体のコア層を成長する工程と、
(c)欠陥部を除いて、周期的に配置された孔を、前記コア層を貫通して形成し、光導波路を備えたホトニック結晶構造を形成する工程と、
(d)前記コア層の全厚さ及び前記クラッド層の少なくとも一部の厚さをパターニングし、前記ホトニック結晶構造を含むホトニック結晶光導波路とそこに接続され、面内形状が前記ホトニック結晶光導波路から離れるにしたがって幅が広がるテーパ形状を有するチャネル型光導波路を形成する工程と、
(e)前記クラッド層を露出表面から選択的に酸化する工程と、
を含む複合光導波路の製造方法。
前記クラッド層が、AlxGa1−xAs,AlxIn1−xAs、AlxGa1−xP、AlxIn1−xP、AlxGayIn1−xーyP、AlxGayIn1−xーyAs(0<x≦1、0≦y<1)の少なくとも1種で形成されている付記12記載の複合光導波路の製造方法。
前記クラッド層のAl組成が0.95以上である付記12記載の複合光導波路の製造方法。
前記工程(e)が、前記チャネル型光導波路の狭幅端で両側面からの酸化層がほぼ接するように酸化を行う付記12記載の複合光導波路の製造方法。
前記工程(e)が、前記ホトニック結晶下のクラッド層の全面積を酸化する付記12記載の複合光導波路の製造方法。
前記工程(d)が、前記クラッド層の全厚さをパターニングする付記12記載の複合光導波路の製造方法。
前記工程(e)が、ウエット酸化を行なう付記12記載の複合光導波路の製造方法。
(付記19)
さらに、(f)前記工程(e)の後、表面上に前記コア層より屈折率の低い絶縁層を堆積する工程を含む付記12−18のいずれか1項記載の複合光導波路の製造方法。
前記工程(f)が前記コア層を貫通する孔を埋める付記19記載の複合光導波路の製造方法。
12 チャネル型光導波路
20 孔
23 コア層
24 クラッド層
24x ホトニック結晶光導波路用クラッド部
24y チャネル型光導波路用クラッド部
25 基板
26 上クラッド層
27 キャップ層
29 絶縁保護層
31 酸化領域
32 非酸化領域
61 コア層
62 酸化領域
63 クラッド層
81 分波・合波回路
82 チャネル型光導波路
91 フィールドパターン
111 コア
112 テーパ形状を有する光導波路
113 Si基板
114 酸化シリコン層
115 Si層
118 孔
116 リブ
119 光伝播経路
120 光導波路
122 光導波路幅が徐々に変化するホトニック結晶光導波路
133 Si細線
134 ポリイミド光導波路
135 クラッド層
151、155 GaAs層
152、153、154 AlGaAs層
156 ハードマスク層
157 AlGaAsクラッド層
158 AlGaAsコア層
161 半導体レーザ
162 光導波構造
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に形成された下クラッド層と、
前記下クラッド層上に形成され、下クラッド層より屈折率が高く、連続した半導体層であって、欠陥を備えた2次元周期構造を有するホトニック結晶構造を含む第1光導波路部と、前記第1光導波路部に接続され、面内形状が前記第1光導波路部から離れるにしたがって幅が広がるテーパ形状チャネルを有する第2光導波路部と、
を有し、
前記下クラッド層は、前記第1光導波路部および第2光導波路部に整合した平面形状を有する表面層を有し、前記表面層は前記第1光導波路部下では全面的に酸化された酸化半導体層を含み、前記第2導波路部下では側面から一定の厚さが酸化された酸化半導体層を含み、酸化半導体層間に残る領域が非酸化半導体で形成され、前記第1光導波路部から離れるに従い徐々に幅が拡大している複合光導波路。 - 前記ホトニック結晶構造が前記半導体層を貫通して周期的に形成された孔を有する請求項1記載の複合光導波路。
- さらに、前記孔を埋める、前記半導体層より屈折率の低い低屈折率領域を有する請求項2記載の複合光導波路。
- さらに、前記半導体層の上に形成された、前記半導体層より屈折率の低い上クラッド層を有する請求項1〜3のいずれか1項記載の複合光導波路。
- 前記下クラッド層の非酸化半導体が、AlxGa1−xAs,AlxIn1−xAs、AlxGa1−xP、AlxIn1−xP、AlxGayIn1−xーyP、AlxGayIn1−xーyAs(0<x≦1、0≦y<1)の少なくとも1種で形成されている請求項1〜4のいずれか1項記載の複合光導波路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003391856A JP4212040B2 (ja) | 2003-11-21 | 2003-11-21 | 複合光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003391856A JP4212040B2 (ja) | 2003-11-21 | 2003-11-21 | 複合光導波路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005156674A JP2005156674A (ja) | 2005-06-16 |
JP4212040B2 true JP4212040B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=34718748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003391856A Expired - Fee Related JP4212040B2 (ja) | 2003-11-21 | 2003-11-21 | 複合光導波路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4212040B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4743867B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-08-10 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザ |
KR100906659B1 (ko) * | 2006-11-09 | 2009-07-07 | 한국전자통신연구원 | 2차원 평면형 광자결정 슈퍼프리즘 소자 및 그 제작 방법 |
US7515790B2 (en) | 2006-11-09 | 2009-04-07 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Two-dimensional planar photonic crystal superprism device and method of manufacturing the same |
JP5284393B2 (ja) * | 2011-03-07 | 2013-09-11 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザの製造方法 |
JP5933293B2 (ja) | 2012-03-01 | 2016-06-08 | 富士通株式会社 | 光素子、光送信器、光受信器、光送受信器及び光素子の製造方法 |
JP2016024438A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 住友電気工業株式会社 | 半導体光素子 |
-
2003
- 2003-11-21 JP JP2003391856A patent/JP4212040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005156674A (ja) | 2005-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2008111447A1 (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
JP4914396B2 (ja) | 光導波路の作製方法 | |
JP4212040B2 (ja) | 複合光導波路 | |
US20050249473A1 (en) | Method for enhancing optical characteristics of multilayer optoelectronic components | |
JP4006729B2 (ja) | 自己形成量子ドットを用いた半導体発光素子 | |
JP2010097174A (ja) | 光導波路の製造方法及び光導波路 | |
JP2004510196A (ja) | 光導波路及びアレイ導波路格子における複屈折の制御 | |
JPH0766502A (ja) | 光半導体装置及びその形成方法 | |
JP5323648B2 (ja) | 半導体光増幅素子 | |
JP2018088456A (ja) | 量子カスケード半導体レーザ | |
JP4769778B2 (ja) | 光半導体素子及びその製造方法 | |
JP6156161B2 (ja) | 光半導体素子及びその製造方法 | |
JP7007926B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
KR100723833B1 (ko) | 분포귀환형 반도체 레이저 및 그 제조방법 | |
JP2010278278A (ja) | 光半導体装置 | |
JP4992742B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JPH08146248A (ja) | 光結合デバイスおよびその製造方法 | |
JP2001176840A (ja) | 化合物半導体ウェットエッチング方法 | |
JP2000124539A (ja) | 半導体光素子の製造方法 | |
JPH11223739A (ja) | 集積型光回路素子及びその製造方法 | |
JPH063541A (ja) | 導波路型グレーティング及びその作製法 | |
WO2004008203A1 (en) | Planar waveguide with tapered region | |
JPH0340481A (ja) | 半導体レーザ | |
KR100584376B1 (ko) | 산화 차단층들을 갖는 레이저 다이오드의 제작 방법 | |
JPH01206681A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061101 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081008 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081021 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081024 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4212040 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |