JP5047704B2 - 光集積素子 - Google Patents
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Description
本発明は、以上に述べたBJ接続部に起因したリッジ構造型光集積素子作製に特有の課題を解決しようとするものである。
<実施例1>
第1の実施例は、既に述べたようにリッジ構造型変調器集積化光源に適用したものである。成長方法としては、有機金属気相成長(MOVPE:Metal-organic vapor phase epitaxy)法を用いた。III族元素の原料は、トリエチルガリウム(TEG)、トリメチルインジウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)を用いた。V族元素の原料には、アルシン(AsH3)とフォスフィン(PH3)を用いた。また、n型ドーパントとしてはジシラン(Si2H6)を、p型ドーパントとしてはジメチル亜鉛(DMZ)を用いた。尚、成長法としては、MOVPEのみに限定されるものではなく、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、化学ビーム成長(CBE: Chemical Beam Epitaxy)法、有機金属分子線エピタキシー(MOMBE: Metal-organic Molecular Beam Epitaxy)法などを用いても良い。
<実施例2>
第2の実施例は、本発明を短共振器DBRレーザに適用したものである。本レーザは、第66回応用物理学会学術講演会講演予稿集p.1016 青木等7p-ZN-18に報告されているように、共振器長を非常に短くして、低しきい値電流での高速動作を目指した新しい光源である。成長方法としては、ここでもMOVPE法を用いたが、それに限定されるものでは無く、同一の効果が得られれば他の手法でも良い。用いた原料は、実施例1と同様である。
レーザ部の長さ50μm、素子長200μmの素子は、100℃にて、10mAにて10GHzで動作した。また、長時間動作でも素子特性は劣化せず高い素子信頼性を示した。また、素子の作製歩留まりも高かった。
<実施例3>
第3の実施例は、本発明をアレイ型の光集積素子に応用した例である。図8に素子の鳥瞰図を示す。尚、本図では、簡易化のために窓部や電極部は省略した。本素子は、並列に並べた4チャンネルのレーザから出射した光を導波路を通して合波器で一つの導波路に収束させ、一つの変調器で変調する素子の例である。図8の803がレーザ部MQW層、807が変調器部MQW層であり、これらの間は合波器808と導波路810で接続されている。成長方法としては、ここでもMOVPE法を用いたが、それに限定されるものでは無く、同一の効果が得られれば他の手法でも良い。用いた原料は、実施例1に加え、Feのドーパントしてフェロセンを用いた。
102…レーザ部の多重量子井戸層、
103…導波路層、
104…変調器部の多重量子井戸層、
105…p+-InGaAsコンタクト層、
106…p-InPクラッド層、
107…回折格子、
201…n-InP基板、
202…p-InPキャップ層、
203…レーザ部の多重量井戸層、
204…絶縁体マスク、
205…InPキャップ層、
206…変調器部の多重量子井戸層、
207…絶縁体マスク、
208…InPキャップ層、
209…導波路層、
210…p+-InGaAsコンタクト層、
211…p-InPクラッド層、
212…絶縁体マスク、
301…InP基板、
302…導波路層、
303…InPキャップ層、
304…絶縁体マスク、
305…InPキャップ層、
306…多重量子井戸層、
401…n-InP基板、
402…レーザ部の多重量子井戸層、
403…バットジョイント保護層、
404…変調器部の多重量子井戸層、
405…p+-InGaAsコンタクト層、
406…p-InPクラッド層、
407…導波路層、
408…回折格子、
501…n-InP基板、
502…絶縁体マスク、
503…InPキャップ層、
504…導波路層、
505…変調器部の多重量子井戸層、
506…InPキャップ層、
507…バットジョイント保護層、
508…p+-InGaAsコンタクト層、
509…p-InPクラッド層、
510…絶縁体マスク、
511…レーザ部の多重量子井戸層、
601…InP基板、
602…導波路層、
603…バットジョイント保護層、
604…多重量子井戸層、
701…n-InP基板、
702…レーザ部の多重量子井戸層、
703…バットジョイント保護層、
704…回折格子、
705…p+-InGaAsコンタクト層、
706…p-InPクラッド層、
707…導波路層、
801…n-InP基板、
802…導波路層、
803…レーザ部の多重量子井戸層、
804…p-InPクラッド層、
805…p+-InGaAsコンタクト層、
806…バットジョイント保護層、
807…変調器部の多重量子井戸層、
808…合波器、
809…FeドープInP埋込層、
810…導波路層。
Claims (4)
- 半導体基板上に設けられ、少なくとも1箇所以上で光を発生、或いは吸収する多重量子井戸層を備えた第1の光導波路層と、光を伝搬させる半導体バルク多層膜を備えた第2の光導波路層との二つの光導波路層が突合せ接続方式により集積された光導波路領域と、
前記光導波路領域の上下にそれぞれ設けられ光を閉じ込める上側クラッド層と下側クラッド層とを有し、
前記上側クラッド層は、リッジ形状であり、
前記光導波路領域と前記上側クラッド層との間に、前記第1の光導波路層と前記第2の光導波路層との突合せ接続部を跨ぐようにInGaAsPにて形成された保護膜が形成されており、
前記保護膜は、前記第1の光導波路層の表面を覆うように、前記突合せ接続部から0.01μm以上10μm以下の範囲に延在していることを特徴とするリッジ導波路型光集積素子。 - 前記保護膜は、前記第2の光導波路層上の全面に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のリッジ導波路型光集積素子。
- 前記第1の光導波路層、及び前記第2の光導波路層を形成する材料は、In、Ga、Al、As、P、Sb、Nの中から選ばれるIII-V族化合物半導体であることを特徴とする請求項1に記載のリッジ導波路型光集積素子。
- 半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された光を発生、或いは吸収する多重量子井戸層を備えた第1の光導波路層、前記半導体基板の上に形成され、前記第1の光導波路と突合せ接続方式にて集積された光を伝搬させる半導体バルク多層膜を備えた第2の光導波路層、前記半導体基板の上に形成され、前記第2の光導波路と突合せ接続方式にて集積された光を発生、或いは吸収する多重量子井戸層を備えた第3の光導波路層にて形成された光導波路領域と、
前記光導波路領域の上下にそれぞれ設けられ光を閉じ込める上側クラッド層と下側クラッド層とを有し、
前記上側クラッド層は、リッジ形状であり、
前記光導波路領域と前記上側クラッド層との間に、前記第1の光導波路層と前記第2の光導波路層との第1突合せ接続部、および前記第2の光導波路層と前記第3の光導波路層との第2突合せ接続部を跨ぐようにInGaAsPで形成された保護膜が形成されており、
前記保護膜は、前記第1の光導波路層の表面を覆うように、前記第1突合せ接続部から0.01μm以上10μm以下の範囲に延在しており、かつ前記第3の光導波路層の表面を覆うように、前記第2突合せ接続部から0.01μm以上10μm以下の範囲に延在しており、かつ前記第2の光導波路層上の全面に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のリッジ導波路型光集積素子。
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