JP4505470B2 - 光導波路デバイス及び半導体デバイス - Google Patents
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Description
これを実現するための一つの手段として、複数の素子をモノリシックに集積した光集積デバイスとして光導波路デバイス(光半導体デバイス)を構成することが考えられる。
材料又は構造の異なる2つの素子(光導波路)を接合する場合、その接合界面で必ず反射が起こってしまい、この反射光が、集積された各素子の特性を劣化させる可能性がある。
このため、複数の素子を集積した光導波路デバイスにおいて、集積された各素子の特性を劣化させることなく、安定した動作を実現するために、2つの素子(光導波路)を接合する接合界面における反射を抑制することは重要な課題である。
特許文献1では、図20の模式的断面図に示すように、屈折率n1のコア層100Aを持つ光導波路100と屈折率n2のコア層101Aを持つ光導波路101とを接合する場合(n1>n2)に、屈折率n1のコア層100Aの厚さd1(又は幅)を、屈折率n2のコア層101Aの厚さd2(又は幅)よりも小さくし(d2>d1)(即ち、屈折率が高い方のコア層の厚さ(又は幅)を相対的に小さくし)、接合される光導波路100,101の等価屈折率を一致させることで、反射を抑えるようにしている。
特許文献2では、図21の模式的平面図に示すように、2つの光導波路102,103の接合界面が、光の進行方向(光導波方向)に対して斜めになるようにすることで、接合界面において反射した反射光が光導波路へ戻らないようにして、接合界面における反射の影響を抑制するようにしている。
まず、特許文献1の方法(即ち、コア層の厚さ(又は幅)を調整して等価屈折率を一致させる方法)では、設計上は反射を例えば10-6以下に抑制することが可能であるが、実際に設計どおりの幅(又は厚さ)にするのは難しく、また、半導体材料の組成を制御するのも困難である。
2つの光導波路をバットジョイント結合させる場合、まず、図22(a)に示すように、一方の光導波路104を構成する各層を堆積させ、図22(b)に示すように、一方の光導波路104を形成する領域にマスク106をかけ、図22(c)に示すように、それ以外の領域をエッチングで取り除く。これにより、一方の光導波路104が形成される。次に、図22(d)に示すように、エッチングで取り除いた領域に他方の光導波路105を構成する各層を堆積させる。この際、マスク106上には他方の光導波路105を構成する各層は堆積しない。これにより、他方の光導波路105が形成され、一方の光導波路104に他方の光導波路105がバットジョイント結合されることになる。
このように段差ができている状態で、他方の光導波路105を構成する各層を堆積させると、各層の厚さ(又は幅)が、段差(2つの光導波路の接合界面となる)の近傍領域で、それ以外の平面状の領域とは異なる厚さ(又は幅)になってしまう。また、各層の材料の組成も、段差の近傍領域とそれ以外の領域とで異なるものとなってしまう。つまり、他方の光導波路105の接合界面近傍における構造(厚さ,組成)を設計どおりにするのは困難である。この結果、接合界面における反射として、1×10-5オーダの反射が残ってしまうことになる。
本発明の光導波路デバイスは、第1光導波路と、第1光導波路と異なる材料又は構造により形成され、第1光導波路に接合される第2光導波路と、第1光導波路と第2光導波路との接合界面の近傍で第1光導波路及び第2光導波路の幅を広くして形成される1×1多モード干渉導波路とを備え、1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する非対称1×1多モード干渉導波路であり、第1光導波路と第2光導波路との接合界面が、入力側から非対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.4〜0.6倍した位置にあることを特徴としている。
本発明の半導体デバイスは、半導体光増幅器と位相制御器とを集積した半導体デバイスであって、活性導波路と、活性導波路と異なる材料又は構造により形成され、活性導波路に接合される位相制御導波路と、活性導波路と位相制御導波路との間に設けられ、活性導波路と同一の材料又は構造により形成される活性導波路構造領域と、位相制御導波路と同一の材料又は構造により形成される位相制御導波路構造領域とを有する1×1多モード干渉導波路と、活性導波路と1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域の上方に設けられる活性導波路用電極と、位相制御導波路の上方に設けられる位相制御導波路用電極とを備え、半導体光増幅器が、活性導波路、1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域及び活性導波路用電極を含むものとして構成され、位相制御器が、位相制御導波路及び位相制御導波路用電極を含むものとして構成され、1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する非対称1×1多モード干渉導波路であり、活性導波路構造領域と位相制御導波路構造領域との接合界面が、入力側から非対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.4〜0.6倍した位置にあることを特徴としている。
本発明の半導体デバイスは、DFBレーザ、半導体光増幅器及び強度変調器を集積した半導体デバイスであって、活性導波路と、活性導波路と異なる材料又は構造により形成され、活性導波路に接合される強度変調導波路と、活性導波路と強度変調導波路との間に設けられ、活性導波路と同一の材料又は構造により形成される活性導波路構造領域と、強度変調導波路と同一の材料又は構造により形成される強度変調導波路構造領域とを有する1×1多モード干渉導波路と、活性導波路と1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域の上方に設けられる活性導波路用電極と、強度変調導波路の上方に設けられる強度変調導波路用電極とを備え、DFBレーザが、活性導波路及び活性導波路用電極を含むものとして構成され、半導体光増幅器が、1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域及び活性導波路用電極を含むものとして構成され、強度変調器が、強度変調導波路及び強度変調導波路用電極を含むものとして構成され、1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する非対称1×1多モード干渉導波路であり、活性導波路構造領域と強度変調導波路構造領域との接合界面が、入力側から非対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.4〜0.6倍した位置にあることを特徴としている。
1A 活性導波路
2A 位相制御導波路
2B 強度変調導波路
3 対称1×1MMI導波路
31 非対称1×1MMI導波路
4 接合界面
5 第1接合部
6 第2接合部
7a〜7d 端面
10 位相制御器集積型SOA
10A SOA部(SOA領域)
10B 位相制御器部(位相制御器領域)
10C 分離部(分離領域)
11 活性導波路用電極
12 位相制御導波路用電極
13 反射膜
14,24 無反射膜
15 n−InP層
16 MQW活性層
17 p−InP層
18,21 コンタクト層
19 N側電極
20 位相制御層
22 SiO2膜
23 変調器集積型DFBレーザ
23A DFBレーザ部(DFBレーザ領域)
23B 変調器部(変調器領域)
23C SOA部(SOA領域)
23D 分離部(分離領域)
25 回折格子層
26 n−InP層
27 MQW変調層
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態にかかる光導波路デバイス(光導波路素子)及び半導体デバイス(半導体素子)について、図1〜図10を参照しながら説明する。
本実施形態では、図1,2に示すように、1×1MMI導波路3は、入力ポートと出力ポートを幅方向中心位置に有する対称1×1MMI導波路として構成されている。
特に、本実施形態では、図1,2に示すように、2種類の光導波路1,2の接合界面4が、入力側から対称1×1MMI導波路3の長さLMMIを0.2〜0.3倍(0.2〜0.3LMMI)又は0.7〜0.8倍(0.7〜0.8LMMI)した位置にくるようにしている。
図3に示すように、MMI導波路3には、入力側及び出力側に光導波路1,2が接続されている。MMI導波路3は、その幅が入力側光導波路(入力導波路)1及び出力側光導波路(出力導波路)2の幅よりも広くなっており、横高次モードが発生するようになっている。入力導波路1から入射した光(入力光)は、MMI導波路3において多モードに分解されて伝播する。そして、特定の距離だけ伝播すると、分解されたモード同士が干渉し、再び、入射したときの単一横モードの光強度分布に戻るという自己結像現象が起こる。このため、自己結像する特定の距離に等しくなるようにMMI導波路3の長さLMMIを設計すれば、損失がほとんどなく、再び、入射したときの単一モードの光強度分布に戻すことができる。
そこで、図3中、破線で示すように、対称1×1MMI導波路3の長さLMMIの0.25倍(LMMI/4)のところに接合界面4がくるようにすると、接合界面4で反射された光は、対称1×1MMI導波路3の入力ポート(入力部)に戻るまでに、対称1×1MMI導波路3の長さLMMIの0.5倍(LMMI/2)だけ伝播することになる。
したがって、対称1×1MMI導波路3の場合には、対称1×1MMI導波路3の長さLMMIの0.25倍(LMMI/4)のところに接合界面4がくるようにすれば、入力導波路1に結合する反射光を少なくすることができ(反射光の光強度を低くすることができ)、反射光の影響を抑制することができる。
つまり、対称1×1MMI導波路3の長さLMMIの0.75倍(3LMMI/4)のところに接合界面4がくるようにすると、接合界面4で反射された光は、対称1×1MMI導波路3の入力ポートに戻るまでに、対称1×1MMI導波路3の長さLMMIの1.5倍(3LMMI/2)だけ伝播することになる。
ここで、図4は、対称1×1MMI導波路3において接合界面4の位置(MMI長に対する比)を変化させていった場合の入力導波路1へ戻される反射光の光強度(反射強度)を計算した結果を示す図である。また、図5は、図4の計算結果のうち特に反射が抑制されている位置を拡大して示す図である。なお、この計算では、接合界面4において6×10-5程度の反射があった場合を想定している。
したがって、本実施形態によれば、異種導波路を同一基板上に集積した光導波路デバイスを作製する場合に、接合界面4の位置を調整するだけで、光導波路の特性を補償しつつ、容易、かつ、確実に、接合界面4における反射光の影響を抑制できるという利点がある。この結果、異種導波路を同一基板上に集積した光導波路デバイスにおいて、安定した動作を実現できるようになる。
また、光強度分布のピーク間の距離(光強度が低い領域)を大きくすれば、より反射抑制効果が得られることになる。このため、光強度分布のピーク間の距離(光強度が低い領域)を大きくするために、対称1×1MMI導波路3の幅を広くするのも好ましい。但し、幅を広くすると、長さも長くしなくてはならないため、デバイスの大きさを小さくするという点からは好ましくない。
図6に示すように、位相制御器集積型SOA10は、電流注入によって利得を発生する活性導波路(第1光導波路,第1単一モード導波路,光導波路素子,半導体素子)1Aと、電流注入によって屈折率を変化させて位相を変化させうる位相制御導波路(第2光導波路,第2単一モード導波路,光導波路素子,半導体素子)2Aと、対称1×1MMI導波路3とを備え、これらの異なる材料又は構造の光導波路1A,2Aを1つのデバイスに集積した構造になっている。
また、活性導波路1Aと位相制御導波路2Aとを対称1×1MMI導波路3を介して接続している。つまり、活性導波路1Aと位相制御導波路2Aとの接合界面4付近では、導波路が対称1×1MMI構造になっている。ここでは、対称1×1MMI導波路3は、幅を8μm程度とし、長さ(MMI長)を180μm程度としている。なお、MMI導波路3の長さは、MMI導波路3及びMMI導波路3の外側の材料の屈折率、入出力導波路としての活性導波路1A及び位相制御導波路2Aの幅、MMI導波路3の幅を決定すると、理論的に最適な設計が存在する。例えば、多モード干渉導波路に関する文献として、B.Lucaset al, Journal of Lightwave Technology, vol.13, No4, 1995を参照。
また、図7,図8に示すように、各導波路1A,2Aを含む領域にそれぞれ独立に電流を注入できるように、各導波路1A,2Aを含む領域の上方の素子表面(デバイス表面)に、互いに分離された電極(ここではP側電極)11,12が形成されている。つまり、図7,図8に示すように、活性導波路1Aを含む領域の上方の素子表面には、活性導波路用電極11が形成されており、位相制御導波路2Aを含む領域の上方の素子表面には、位相制御導波路用電極12が形成されている。
まず、活性導波路1Aは、例えばn型InP基板上に、n型InPバッファ層、1.55μm帯歪MQW層(Multiple Quantum Well;多重量子井戸層)+SCH(SeparateConfinement Heterostructure;分離閉じ込めヘテロ構造)層(InGaAsP層)、p型InPクラッド層、p型InGaAsPコンタクト層、p型InGaAsコンタクト層を順に積層した層構造になっている。つまり、活性導波路1Aは、図8に示すように、n−InP層(n型InP基板,n型InPバッファ層)15、MQW活性層(1.55μm帯歪MQW層+SCH層)16、p−InP層(p型InPクラッド層)17、コンタクト層(p型InGaAsPコンタクト層,p型InGaAsコンタクト層)18を順に積層した層構造になっている。
一方、位相制御導波路2Aは、例えばn型InP基板上に、n型InPバッファ層、1.3μm組成InGaAsPコア層、p型InPクラッド層、p型InGaAsPコンタクト層、p型InGaAsコンタクト層を順に積層した層構造になっている。つまり、位相制御導波路2Aは、図8に示すように、n−InP層(n型InP基板,n型InPバッファ層)15、位相制御層(1.3μm組成InGaAsPコア層)20、p−InP層(p型InPクラッド層)17、コンタクト層(p型InGaAsPコンタクト層,p型InGaAsコンタクト層)21を順に積層した層構造になっている。
なお、MQW活性層16及び位相制御層20への電流狭窄構造としては、例えばpn−BH構造(Buried Heterostructure;埋込ヘテロ構造)を用いれば良い。
なお、ここでは、位相制御導波路2Aを、電流注入によって屈折率を変化させて位相を変化させるものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、電圧印加又は温度調節によって屈折率を変化させて位相を制御しうるものとして構成しても良い。この場合、位相制御導波路2Aの層構造は上述のものと同じで良いが、電圧印加による場合には電極に電圧を印加するように構成する必要がある。また、温度調節による場合には、例えば、デバイス全体の温度を調節できるようにする、位相制御導波路2Aの直上に薄膜ヒータを設けるなど、温度調節可能な構成にする必要がある。
図9に示すように、変調器集積型DFBレーザ[MI(Modulator Integrated)−DFB]23は、レーザ光源であるDFBレーザ部(DFBレーザ領域,半導体素子)23Aと、電圧印加によって吸収係数を変えることによって光(ここではDFBレーザからの出射光)の強度を変調しうる電界吸収型変調器部(変調器領域,半導体素子)23Bと、電流注入によって利得を発生するSOA部(SOA領域,半導体素子)23Cとを1つのデバイスに集積した構造になっている。なお、電界吸収型変調器部23Bと、SOA部23Cとの間には、上述の位相制御器集積型SOA10の場合と同様に、分離部(分離領域)23Dが形成されている。
なお、それぞれの導波路の構造については、上述の位相制御器集積型SOA10の場合と同じである。
次に、上述のように構成される変調器集積型DFBレーザ23の層構造について、図10(図9のb−b′で示す破線に沿う模式的断面図)を参照しながら説明する。
まず、DFBレーザ領域23Aを構成する活性導波路1A(幅の狭い部分のみ)は、例えばn型InP基板上に、n型InPバッファ層、n型InGaAsP回折格子層、n型InPバッファ層、1.55μm帯歪MQW層+SCH層(InGaAsP層)、p型InPクラッド層、p型InGaAsPコンタクト層、p型InGaAsコンタクト層を順に積層した層構造になっている。つまり、DFBレーザ領域23Aを構成する活性導波路1Aは、図10に示すように、n−InP層(n型InP基板,n型InPバッファ層)15、回折格子層25、n−InP層26、MQW活性層(1.55μm帯歪MQW層+SCH層)16、p−InP層(p型InPクラッド層)17、コンタクト層(p型InGaAsPコンタクト層,p型InGaAsコンタクト層)18を順に積層した層構造になっている。
そして、このような層構造の活性導波路1Aの領域には、電流Ipを注入するために、図10に示すように、その上面にP側電極(活性導波路用電極)11が形成されており、下面にN側電極(共通電極)19が形成されている。
このように、MMI導波路3の一部を構成する活性導波路1Aは、DFBレーザ部23Aからの出射光を増幅するSOAとして機能するようになっている。
なお、MQW活性層16及びMQW変調層27への電流狭窄構造としては、例えばSI−BH構造(Semi-insulating Buried Heterostructure;半絶縁性埋込ヘテロ構造)を用いれば良い。
したがって、本実施形態にかかる本変調器集積型DFBレーザ23によれば、DFBレーザ部23A及びSOA部23Cを構成する活性導波路1Aと、変調器部23Bを構成する強度変調導波路2Bとの接合界面4における反射を抑制することができるため、DFBレーザ部23Aへの反射戻り光によるレーザ発振の不安定化を抑制することができる。この結果、安定したレーザ発振動作を実現することが可能となる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態にかかる光導波路デバイス(光導波路素子)及び半導体デバイス(半導体素子)について、図11〜図14を参照しながら説明する。
本実施形態では、図11に示すように、1×1MMI導波路31は、入力側の光導波路(入力導波路)1と出力側の光導波路(出力導波路)2とが幅方向中心位置からずれた位置に接続されている(即ち、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する)非対称1×1MMI導波路として構成されている。つまり、非対称1×1MMI導波路31では、入力導波路1及び出力導波路2が幅方向中心位置を挟んで対称な位置に接続されている。MMI導波路31において、入力導波路1が幅方向中心位置からずれた位置に接続されていると、出力側において、幅方向中心位置を挟んで対称な位置で結像することになるため、非対称1×1MMI導波路31では、出力導波路2は、入力導波路1に対して、MMI導波路31の幅方向中心位置を挟んで対称な位置に接続されることになる。
このように、本実施形態では、2種類の単一モード導波路1,2の接合界面4の位置が、入力側から非対称1×1MMI導波路31の長さLMMIを0.4〜0.6倍(好ましくは0.5倍)した位置にくるようにすることで、MMI導波路における自己結像という現象を利用して接合界面4における反射光の影響を抑制するようにしている。
この場合、接合界面4で反射された光の非対称1×1MMI導波路31の入力ポートにおける光強度分布は、図12中、点線で示すように、出力導波路2に結合する出力光の光強度分布と同じになり、入力導波路1が接続されている非対称1×1MMI導波路31の幅方向中心位置における光強度が低くなる。
ここで、図13は、非対称1×1MMI導波路31において接合界面4の位置(MMI長に対する比)を変化させていった場合の入力導波路1へ戻される反射光の光強度(反射強度)を計算した結果を示す図である。なお、この計算では、接合界面40において6×10-5程度の反射があった場合を想定している。
したがって、本実施形態によれば、異種導波路を同一基板上に集積した光導波路デバイスを作製する場合に、接合界面4の位置を調整するだけで、光導波路の特性を補償しつつ、容易、かつ、確実に、接合界面4における反射光の影響を抑制できるという利点がある。この結果、異種導波路を同一基板上に集積した光導波路デバイスにおいて、安定した動作を実現できるようになる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態にかかる光導波路デバイス(光導波路素子)及び半導体デバイス(半導体素子)について、図15(a)〜図19を参照しながら説明する。
本実施形態では、1×1MMI導波路3A,31Aの入力側及び出力側の端面7a〜7dを、導波路長手方向に垂直な面(第1実施形態及び第2実施形態の入力側及び出力側の端面)に対して所定の角度範囲内の傾斜角を有するものとして構成することで、端面7a〜7dが斜めになるようにしている。なお、端面7a〜7dを斜めにする加工は、ドライエッチングをする際のSiO2マスクのパターンを斜めにするだけでよいので、容易に実現することができる。
つまり、上述の第1実施形態及び第2実施形態のように、1×1MMI導波路3,31の入力側及び出力側の端面が導波路長手方向に対して垂直になっていると、図4,図5,図13の計算結果から分かるように、接合界面4の位置を変えた場合の反射強度が細かく振動してしまう。これは、1×1MMI導波路3,31の内部での干渉(例えば1×1MMI導波路3,31の入力側の端面や出力側の端面での反射による干渉など)が原因であると考えられる。
ここで、図16は、端面7a〜7dを斜めにした対称1×1MMI導波路3Aにおいて接合界面4の位置(MMI長に対する比)を変化させていった場合の入力導波路1へ戻される反射光の光強度(反射強度)を計算した結果を示す図である。また、図17は、図16の計算結果のうち特に反射が抑制されている位置を拡大して示す図である。なお、この計算では、接合界面4において6×10-5程度の反射があった場合を想定している。
ここで、傾斜角は、例えば10度〜80度の範囲とするのが好ましい。下限は、1×1MMI導波路3A,31Aの内部での共振効果を抑制するために必要な角度として規定される。このため、共振効果を十分に抑制することができるように、端面7a〜7dの角度を10度以上としている。一方、上限は、1×1MMI導波路3A,31AがMMI導波路として機能する(入力導波路1での光強度分布が出力導波路2で再現される)ために必要な角度として規定される。このため、出力導波路2に入る出力光の光強度が小さくなり、デバイス(素子)の損失が増えないようにするために、端面7a〜7dの角度を80度以下としている。
つまり、上述の第1実施形態のものでは、図5の計算結果から分かるように、例えば接合界面4の位置を、MMI導波路3の長さLMMIの0.26倍の位置にし、反射強度を10-8台まで抑制しようとする場合に、その位置が少しずれてしまうと、反射強度を10-6台までしか抑制することができず、所望の反射強度(10-8台)が得られないことになる。これに対し、本実施形態のものでは、図17の計算結果から分かるように、例えば接合界面4の位置を、MMI導波路3の長さLMMIの0.26倍の位置にし、反射強度を10-7台まで抑制しようとする場合に、その位置が少しずれてしまったとしても、反射強度を10-7台まで抑制することができ、所望の反射強度(10-7台)が得られることになる。
なお、上述の実施形態では、1×1MMI導波路3A,31Aの入力側及び出力側の端面7a〜7dの全てを斜めにしているが、これに限られるものではない。例えば、対向する端面のうち、いずれか一方のみを斜めにするようにしても良い。つまり、入力側の端面7a及び出力側の端面7bのうち、いずれか一方のみを斜めにしても良いし、入力側の端面7d及び出力側の端面7cのうち、いずれか一方のみを斜めにしても良い。また、4つの端面7a〜7dのうち、いずれか1つを斜めにするだけでも、斜めにしない場合と比べれば、反射強度の細かい振動を抑制するという効果は得られる。
この場合、上述の第1実施形態の位相制御器集積型SOAや本変調器集積型DFBレーザに含まれる対称1×1MMI導波路3に代えて、図18に示すように、上述のように構成される対称1×1MMI導波路3Aを備えるものとして構成すれば良い。
なお、その他の構成は上述の第1実施形態の位相制御器集積型SOAや本変調器集積型DFBレーザと同じであるため、ここでは説明を省略する。
Claims (14)
- 第1光導波路と、
前記第1光導波路と異なる材料又は構造により形成され、前記第1光導波路に接合される第2光導波路と、
前記第1光導波路と前記第2光導波路との接合界面の近傍で前記第1光導波路及び前記第2光導波路の幅を広くして形成される1×1多モード干渉導波路とを備え、
前記1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置に有する対称1×1多モード干渉導波路であり、
前記第1光導波路と前記第2光導波路との接合界面が、前記入力側から前記対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.2〜0.3倍又は0.7〜0.8倍した位置にあることを特徴とする、光導波路デバイス。 - 第1光導波路と、
前記第1光導波路と異なる材料又は構造により形成され、前記第1光導波路に接合される第2光導波路と、
前記第1光導波路と前記第2光導波路との接合界面の近傍で前記第1光導波路及び前記第2光導波路の幅を広くして形成される1×1多モード干渉導波路とを備え、
前記1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する非対称1×1多モード干渉導波路であり、
前記第1光導波路と前記第2光導波路との接合界面が、前記入力側から前記非対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.4〜0.6倍した位置にあることを特徴とする、光導波路デバイス。 - 前記第1光導波路と前記第2光導波路との接合界面が、導波路方向に対して垂直であることを特徴とする、請求項1又は2記載の光導波路デバイス。
- 前記1×1多モード干渉導波路が、入力側又は出力側の端面が斜めになるように構成されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光導波路デバイス。
- 前記入力側又は出力側の端面が、前記1×1多モード干渉導波路の長手方向に垂直な面に対して10〜80度の範囲内の傾斜角を有するものとして構成されることを特徴とする、請求項4記載の光導波路デバイス。
- 前記第1光導波路が、電流注入によって利得を発生しうる活性導波路であり、
前記第2光導波路が、電流注入,電圧印加又は温度調節によって屈折率を変化させて位相を制御しうる位相制御導波路であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路デバイス。 - 前記第1光導波路が、電流注入によって利得を発生しうる活性導波路であり、
前記第2光導波路が、電圧印加によって吸収係数を変化させて光の強度を変調しうる強度変調導波路であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路デバイス。 - 前記第1光導波路が、電流非注入時には吸収が大きく、電流注入時に利得を発生しうる活性導波路であり、
前記第2光導波路が、電圧非印加時又は電流非注入時には吸収が小さいパッシブ導波路であり、
前記活性導波路に対する電流注入のための活性導波路用電極と、
前記パッシブ導波路に対する電流注入又は電圧印加のためのパッシブ導波路用電極とを備え、
前記活性導波路用電極が、前記1×1多モード干渉導波路上にも形成されている一方、前記パッシブ導波路用電極が、前記1×1多モード干渉導波路上には形成されていないことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路デバイス。 - 半導体光増幅器と位相制御器とを集積した半導体デバイスであって、
活性導波路と、
前記活性導波路と異なる材料又は構造により形成され、前記活性導波路に接合される位相制御導波路と、
前記活性導波路と前記位相制御導波路との間に設けられ、前記活性導波路と同一の材料又は構造により形成される活性導波路構造領域と、前記位相制御導波路と同一の材料又は構造により形成される位相制御導波路構造領域とを有する1×1多モード干渉導波路と、
前記活性導波路と前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域の上方に設けられる活性導波路用電極と、
前記位相制御導波路の上方に設けられる位相制御導波路用電極とを備え、
前記半導体光増幅器が、前記活性導波路、前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域及び前記活性導波路用電極を含むものとして構成され、
前記位相制御器が、前記位相制御導波路及び前記位相制御導波路用電極を含むものとして構成され、
前記1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置に有する対称1×1多モード干渉導波路であり、
前記活性導波路構造領域と前記位相制御導波路構造領域との接合界面が、前記入力側から前記対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.2〜0.3倍又は0.7〜0.8倍した位置にあることを特徴とする、半導体デバイス。 - 前記1×1多モード干渉導波路の位相制御導波路構造領域が、前記半導体光増幅器と前記位相制御器とを電気的に分離する分離領域として機能することを特徴とする、請求項9記載の半導体デバイス。
- DFBレーザ、半導体光増幅器及び強度変調器を集積した半導体デバイスであって、
活性導波路と、
前記活性導波路と異なる材料又は構造により形成され、前記活性導波路に接合される強度変調導波路と、
前記活性導波路と前記強度変調導波路との間に設けられ、前記活性導波路と同一の材料又は構造により形成される活性導波路構造領域と、前記強度変調導波路と同一の材料又は構造により形成される強度変調導波路構造領域とを有する1×1多モード干渉導波路と、
前記活性導波路と前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域の上方に設けられる活性導波路用電極と、
前記強度変調導波路の上方に設けられる強度変調導波路用電極とを備え、
前記DFBレーザが、前記活性導波路及び前記活性導波路用電極を含むものとして構成され、
前記半導体光増幅器が、前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域及び前記活性導波路用電極を含むものとして構成され、
前記強度変調器が、前記強度変調導波路及び前記強度変調導波路用電極を含むものとして構成され、
前記1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置に有する対称1×1多モード干渉導波路であり、
前記活性導波路構造領域と前記強度変調導波路構造領域との接合界面が、前記入力側から前記対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.2〜0.3倍又は0.7〜0.8倍した位置にあることを特徴とする、半導体デバイス。 - 前記1×1多モード干渉導波路の強度変調導波路構造領域が、前記半導体光増幅器と前記強度変調器とを電気的に分離する分離領域として機能することを特徴とする、請求項11記載の半導体デバイス。
- 半導体光増幅器と位相制御器とを集積した半導体デバイスであって、
活性導波路と、
前記活性導波路と異なる材料又は構造により形成され、前記活性導波路に接合される位相制御導波路と、
前記活性導波路と前記位相制御導波路との間に設けられ、前記活性導波路と同一の材料又は構造により形成される活性導波路構造領域と、前記位相制御導波路と同一の材料又は構造により形成される位相制御導波路構造領域とを有する1×1多モード干渉導波路と、
前記活性導波路と前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域の上方に設けられる活性導波路用電極と、
前記位相制御導波路の上方に設けられる位相制御導波路用電極とを備え、
前記半導体光増幅器が、前記活性導波路、前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域及び前記活性導波路用電極を含むものとして構成され、
前記位相制御器が、前記位相制御導波路及び前記位相制御導波路用電極を含むものとして構成され、
前記1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する非対称1×1多モード干渉導波路であり、
前記活性導波路構造領域と前記位相制御導波路構造領域との接合界面が、前記入力側から前記非対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.4〜0.6倍した位置にあることを特徴とする、半導体デバイス。 - DFBレーザ、半導体光増幅器及び強度変調器を集積した半導体デバイスであって、
活性導波路と、
前記活性導波路と異なる材料又は構造により形成され、前記活性導波路に接合される強度変調導波路と、
前記活性導波路と前記強度変調導波路との間に設けられ、前記活性導波路と同一の材料又は構造により形成される活性導波路構造領域と、前記強度変調導波路と同一の材料又は構造により形成される強度変調導波路構造領域とを有する1×1多モード干渉導波路と、
前記活性導波路と前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域の上方に設けられる活性導波路用電極と、
前記強度変調導波路の上方に設けられる強度変調導波路用電極とを備え、
前記DFBレーザが、前記活性導波路及び前記活性導波路用電極を含むものとして構成され、
前記半導体光増幅器が、前記1×1多モード干渉導波路の活性導波路構造領域及び前記活性導波路用電極を含むものとして構成され、
前記強度変調器が、前記強度変調導波路及び前記強度変調導波路用電極を含むものとして構成され、
前記1×1多モード干渉導波路が、入力ポート及び出力ポートを幅方向中心位置からずれた位置に有する非対称1×1多モード干渉導波路であり、
前記活性導波路構造領域と前記強度変調導波路構造領域との接合界面が、前記入力側から前記非対称1×1多モード干渉導波路の長さを0.4〜0.6倍した位置にあることを特徴とする、半導体デバイス。
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