JP5416003B2 - 半導体光導波路素子、半導体光導波路アレイ素子、およびその製造方法 - Google Patents
半導体光導波路素子、半導体光導波路アレイ素子、およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
はじめに、本発明の実施の形態1に係る半導体光導波路素子について説明する。図1は、本実施の形態1に係る半導体光導波路素子の模式的な平面図である。図1に示すように、この半導体光導波路素子100は、順次接続した、テーパー導波路であるスポットサイズ変換器110と、曲げ導波路120と、半導体能動光導波路である半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)130と、曲げ導波路140と、テーパー導波路であるスポットサイズ変換器150とを備えている。図1は、これらの導波路のコア層(または活性コア層)の幅方向の形状を示している。また、この半導体光導波路素子100は、光入射端面100aと、光出射端面100bとを有する。光入射端面100aと光出射端面100bとは、劈開により形成されており、表面に無反射コーティングが施されている。
つぎに、本実施の形態1に係る半導体光導波路素子100の製造方法の一例について、図6〜12を用いて説明する。はじめに、図6に示すように、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法を用いて、基板102上に下部クラッド層103、活性コア層131、上部クラッド層132を結晶成長する。
つぎに、本発明の実施の形態2に係る半導体光導波路アレイ素子について説明する。図13は、本実施の形態2に係る半導体光導波路アレイ素子の模式的な平面図である。図13に示すように、この半導体光導波路アレイ素子1000は、半導体光導波路素子200を配置間隔Pでアレイ状に配置したものである。半導体光導波路素子200の数は特に限定されないが、たとえば2〜128である。また、配置間隔Pは特に限定はされないが、100μm以下、たとえば50μm程度であれば半導体光導波路素子200を高密度に配置することができる。なお、配置間隔Pの下限としては、アレイ素子間のクロストーク低減や作製プロセス上のトレランス確保という点から、10μm以上で配置することが好ましい。
100a、1000a 光入射端面
100b、1000b 光出射端面
101、201 n側電極
102、202 基板
103、203 下部クラッド層
104 電流阻止層
104a 半絶縁層
104b n型InP層
105、112〜152、205、212〜272 上部クラッド層
110〜310、150〜350 スポットサイズ変換器
110a、150a 第1端部
110b、150b 第2端部
111、121、141、151、211、221、241〜271 コア層
120、140 曲げ導波路
130、230 SOA
131、231 活性コア層
133、233 コンタクト層
134、234 p側電極
220、240 直線導波路
260、270 接続導波路
262 上部クラッド層
1000 半導体光導波路アレイ素子
AA、PA 領域
CP 劈開位置
G1、G2 導波路形状
M1、M3 マスク
M2 ストライプパターン
P 配置間隔
T1、T2 層厚
W1 幅
Wg1、Wg2 開口幅
Wm1、Wm2 マスク幅
Claims (9)
- 基板上に形成された埋込型の半導体光導波路素子であって、
第1端部から第2端部に向かって幅と厚さとがテーパー状に減少するコア層を有するテーパー導波路である、前記第2端部における導波光のスポットサイズが前記第1端部における導波光のスポットサイズよりも大きいスポットサイズ変換器を備え、前記コア層は、前記第1端部における層厚と前記第2端部における層厚との層厚比が1.5〜2.5であり、前記第2端部における幅が0.5μm以上1.0μm以下であり、マスク幅が80μm以下の選択成長マスクを用いて選択成長によって形成したものであることを特徴とする半導体光導波路素子。 - 前記テーパー導波路のコア層は、前記層厚比が2〜2.5であり、前記第2端部における幅が0.8μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体光導波路素子。
- 前記第2端部において前記テーパー導波路に接続し、該第2端部と同一の幅であり、長さが15〜80μmであるコア層を有する直線状の接続導波路をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体光導波路素子。
- 前記接続導波路のコア層の長さが20〜60μmであることを特徴とする請求項3に記載の半導体光導波路素子。
- 2つの前記テーパー導波路と、
前記2つのテーパー導波路の前記各第1端部において前記各コア層に接続した活性コア層を有する半導体能動光導波路と、
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体光導波路素子。 - 前記2つのテーパー導波路は、曲げ導波路を介して前記半導体能動光導波路に接続しており、前記2つのテーパー導波路の前記各第2端部の端面が、当該半導体光導波路素子の光の入出射端面に対し傾斜していることを特徴とする請求項5に記載の半導体導波路素子。
- 2つ以上の請求項1〜6のいずれか一つに記載の半導体光導波路素子を100μm以下の間隔でアレイ状に配列したものであることを特徴とする半導体光導波路アレイ素子。
- 基板上に形成された埋込型の半導体光導波路素子の製造方法であって、
マスク幅が80μm以下の選択成長マスクを用いた選択成長によって、第1端部における層厚と第2端部における層厚との層厚比が1.5〜2.5になるように、前記第1端部から前記第2端部に向かって厚さがテーパー状に減少するコア層を形成する選択成長工程と、
前記厚さをテーパー状に形成したコア層を、前記第2端部における幅が0.5μm以上1.0μm以下になるように、前記第1端部から前記第2端部に向かって幅がテーパー状に減少する形状にエッチングするエッチング工程と、
を含み、前記第2端部における導波光のスポットサイズが前記第1端部における導波光のスポットサイズよりも大きいスポットサイズ変換器を前記半導体光導波路素子中に形成することを特徴とする半導体光導波路素子の製造方法。 - 請求項8に記載の製造方法によって、100μm以下の間隔でアレイ状に配列した半導体光導波路素子を製造することを特徴とする半導体光導波路アレイ素子の製造方法。
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