JPH01202882A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
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- JPH01202882A JPH01202882A JP2679688A JP2679688A JPH01202882A JP H01202882 A JPH01202882 A JP H01202882A JP 2679688 A JP2679688 A JP 2679688A JP 2679688 A JP2679688 A JP 2679688A JP H01202882 A JPH01202882 A JP H01202882A
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体光回路と誘電体光回路の同一基板上集積
化を可能にしたハイブリッド形の光集積回路に関するも
のである。
化を可能にしたハイブリッド形の光集積回路に関するも
のである。
［従来の技術］
光集積回路として、半導体光回路と、元伝播損失の少な
い石英ガラスから成る光集積化が試みられてきたが、石
英ガラスの生成温度が高いため、半導体光回路との集積
化が難く、生成温度の低温化が図られているが、いまだ
集積化可能な段階に至っていない。
い石英ガラスから成る光集積化が試みられてきたが、石
英ガラスの生成温度が高いため、半導体光回路との集積
化が難く、生成温度の低温化が図られているが、いまだ
集積化可能な段階に至っていない。
また集積化可能になったとしても、他元材料に比べて屈
折率が低いため、光回路を構成する場合に必須となる曲
シ導波路等の寸法が長大となり、集積化した場合に部品
が大きくなる欠点を有する。
折率が低いため、光回路を構成する場合に必須となる曲
シ導波路等の寸法が長大となり、集積化した場合に部品
が大きくなる欠点を有する。
一方半導体のみによるモノリシックな集積化が試みられ
ているが、光伝播損失が太きく、動作時の光回路が温度
の影響を受は易く、かつ屈折率制御および加工が困難で
あるため光回路の製作が実現しにくい欠点を有する。
ているが、光伝播損失が太きく、動作時の光回路が温度
の影響を受は易く、かつ屈折率制御および加工が困難で
あるため光回路の製作が実現しにくい欠点を有する。
［発明が解決しようとする課題］
以上のように従来の光集積回路では、屈折率制御および
加工が困難で、動作時の光回路が温度の影響を受は易く
、かつ光伝播損失が大きくなる問題点があった。又、石
英ガラスを用いる場合には生成温度が高いため集積化が
困難であシ、かつ屈折率が大きいため部品が大きくなる
問題点があった。
加工が困難で、動作時の光回路が温度の影響を受は易く
、かつ光伝播損失が大きくなる問題点があった。又、石
英ガラスを用いる場合には生成温度が高いため集積化が
困難であシ、かつ屈折率が大きいため部品が大きくなる
問題点があった。
そこで、本発明は加工性に優れ、温度変化に対し動作が
安定で、光伝播損失が少なく、かつ小形なハイブリッド
形光集積回路を提供することを目的とする。
安定で、光伝播損失が少なく、かつ小形なハイブリッド
形光集積回路を提供することを目的とする。
［課題を解決するだめの手段と作用コ
本発明は上記目的を達成するために、半導体光回路と誘
電体光回路を同一基板上にモノリシックに集積化するた
め、半導体レーザが作製されている半導体基板をエツチ
ングすることで半導体レーザの端面が露出した構造とし
、これに１曲シ導波路、方向性結合器、光回折格子等か
ら成る誘電体光回路を作製するための誘電体多層膜をモ
ノリシックに形成した構成を最も主要な特徴とし、温度
変動に対し安定なレーザ発振を行わせるために誘電体に
回折格子を設け、半導体光回路と誘電体光回路の結合効
率を上げるために無反射膜あるいはブリュースタ角を用
いている。従来技術では、このように発光、受光素子等
を電気的に制御する光回路と、導波光を制御する光回路
をモノリシックに集積化することは困難であった。
電体光回路を同一基板上にモノリシックに集積化するた
め、半導体レーザが作製されている半導体基板をエツチ
ングすることで半導体レーザの端面が露出した構造とし
、これに１曲シ導波路、方向性結合器、光回折格子等か
ら成る誘電体光回路を作製するための誘電体多層膜をモ
ノリシックに形成した構成を最も主要な特徴とし、温度
変動に対し安定なレーザ発振を行わせるために誘電体に
回折格子を設け、半導体光回路と誘電体光回路の結合効
率を上げるために無反射膜あるいはブリュースタ角を用
いている。従来技術では、このように発光、受光素子等
を電気的に制御する光回路と、導波光を制御する光回路
をモノリシックに集積化することは困難であった。
［実施例］
以下図面を参照して本発明の実施例全詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を説明する断面図であっ
て、１は屈折率ｎ、を有する半導体基板、２はエッチン
グにより端面を形成した半導体レーザ、３は活性層、４
は半導体レーザの端面、５は半導体レーザの上表面、６
はエツチングで形成された半導体基板表面、７は３層か
らなる第１誘電体膜、８は第１誘電体膜の屈折率ｎ２を
有する第１層膜、９は第１誘電体膜の屈折率ｎ３を有す
る第２層膜、１０は第１誘電体膜の屈折率ｆ１２を有す
る第３ノー膜である。但しＪ ＞ ｎ２ ＞ ｎ５であ
る。即ち、屈折率ｎ１の半導体基板１に通常の半導体プ
ロセスで半導体レーザを作製し、ドライあるいはウェッ
ト処理によるエツチングを行い端面を形成し九半導体レ
ーザ２を得る。次に半導体レーザの端面４、半導体レー
ザの上表面５およびエツチングで形成された半導体基板
表面６を覆うようにスフ４ツタリングによる成膜あるい
はマイクロ波励起ＣＶＤによる成膜技術を用いて、半導
体基板１の温度１ｆｔ２００℃以下の条件で８１０□等
の第１層膜８、多成分ガラス（たとえばＣ−７０５９）
、酸化窒化シリコン、酸化タンタル等の第２層膜９．５
ＩＯ２等の第３層膜１０を形成する。第２層膜９は活性
層３の厚さ（！ ０．２μｍ）を包含する膜厚である必
要がある。
て、１は屈折率ｎ、を有する半導体基板、２はエッチン
グにより端面を形成した半導体レーザ、３は活性層、４
は半導体レーザの端面、５は半導体レーザの上表面、６
はエツチングで形成された半導体基板表面、７は３層か
らなる第１誘電体膜、８は第１誘電体膜の屈折率ｎ２を
有する第１層膜、９は第１誘電体膜の屈折率ｎ３を有す
る第２層膜、１０は第１誘電体膜の屈折率ｆ１２を有す
る第３ノー膜である。但しＪ ＞ ｎ２ ＞ ｎ５であ
る。即ち、屈折率ｎ１の半導体基板１に通常の半導体プ
ロセスで半導体レーザを作製し、ドライあるいはウェッ
ト処理によるエツチングを行い端面を形成し九半導体レ
ーザ２を得る。次に半導体レーザの端面４、半導体レー
ザの上表面５およびエツチングで形成された半導体基板
表面６を覆うようにスフ４ツタリングによる成膜あるい
はマイクロ波励起ＣＶＤによる成膜技術を用いて、半導
体基板１の温度１ｆｔ２００℃以下の条件で８１０□等
の第１層膜８、多成分ガラス（たとえばＣ−７０５９）
、酸化窒化シリコン、酸化タンタル等の第２層膜９．５
ＩＯ２等の第３層膜１０を形成する。第２層膜９は活性
層３の厚さ（！ ０．２μｍ）を包含する膜厚である必
要がある。
第２層膜９を導波する半導体レーザ２の導波光が半導体
基板１に漏洩するのを！ ０．１ ｄＢ／α以下に押え
るには、半導体レーザ２の導波光の波長λを１．５μｍ
、モードｔ−ＴＥｏ、 Ｃ−７０５９ガラスよ構成る第
２層膜９の膜厚Ｔを２μｍ、屈折率口、を１．５４、半
導体基板１の屈折率ｎ１を３．７５とすると、５ＩＯ２
よ構成る第１層膜８の屈折率＋１２を１．４６として必
要な第１層膜８の膜厚は２μｍ以上となる。
基板１に漏洩するのを！ ０．１ ｄＢ／α以下に押え
るには、半導体レーザ２の導波光の波長λを１．５μｍ
、モードｔ−ＴＥｏ、 Ｃ−７０５９ガラスよ構成る第
２層膜９の膜厚Ｔを２μｍ、屈折率口、を１．５４、半
導体基板１の屈折率ｎ１を３．７５とすると、５ＩＯ２
よ構成る第１層膜８の屈折率＋１２を１．４６として必
要な第１層膜８の膜厚は２μｍ以上となる。
引き続き第１誘電体膜７を通常の半導体プロセスを用い
て加工することで曲シ導波路、方向性結合器、光回折格
子等が形成され、導波光を制御する光回路を構成でき、
これまでにできなかった発光、受光素子等を電気的に制
御する光回路と、導波光を制御する光回路を同一基板に
モノリシックに構成するハイブリッド形の光集積回路を
実現できる。
て加工することで曲シ導波路、方向性結合器、光回折格
子等が形成され、導波光を制御する光回路を構成でき、
これまでにできなかった発光、受光素子等を電気的に制
御する光回路と、導波光を制御する光回路を同一基板に
モノリシックに構成するハイブリッド形の光集積回路を
実現できる。
第２図は本発明の第２の実施例を説明する断面図であっ
て、１１は第１誘電体膜の端面である。
て、１１は第１誘電体膜の端面である。
第２図中、第１図と同一部分は同一符号を付してその説
明を省略する。第１の実施例と同様に第１層膜８を形成
した後、エッチングにより半導体レーザの上表面５の部
分と半導体レーザの端面４の一部分の第１層膜８を除去
する。この工程を繰返して第２図の構成を得る。この際
第３層膜１０は半導体レーザの上表面５にオーバラソゾ
してもかまわない。この構成では、第１の実施例で生じ
る第１Ｊ５Ｊ膜８の反射波で発生する共振モードがなく
なるため、必要とする波長λの導波光を効率良く得るこ
とができる。
明を省略する。第１の実施例と同様に第１層膜８を形成
した後、エッチングにより半導体レーザの上表面５の部
分と半導体レーザの端面４の一部分の第１層膜８を除去
する。この工程を繰返して第２図の構成を得る。この際
第３層膜１０は半導体レーザの上表面５にオーバラソゾ
してもかまわない。この構成では、第１の実施例で生じ
る第１Ｊ５Ｊ膜８の反射波で発生する共振モードがなく
なるため、必要とする波長λの導波光を効率良く得るこ
とができる。
第３図は本発明の第３の実施例を説明する断面図であっ
て、１２は回折格子、１３は第２誘電体膜である。第３
図中、第２図と同一部分は同一符号を付してその説明を
省略する。第２の実施例における第１誘電体膜７の形成
を行う前に、例えばチタンの酸化膜、タンタルの酸化膜
、窒素の酸化膜等の半導体レーザ光の反射を防止する無
反射コート用の第２誘電体膜１３を、従来の無反射コー
ト膜作製技術によ多形成する。引き続き第１誘電体膜７
の形成を行うが、第２層膜９を形成後回折格子１２の加
工を行い第３層膜１０を形成する工程が、第２の実施例
における第１誘電体膜の形成と異なる。この構成では、
第２誘電体膜１３の作用により半導体レーザの端面４で
の半導体レーザ光の反射がなくなり、回折格子１２によ
って決まる反射波長で半導体レーザは共振する。第１誘
電体膜７は第１の実施例で述べたように、５ｌｏ２およ
び多成分ガラス（Ｃ−７０５９）等の訪導体であり、半
導体基板１を１．Ｐとして熱伝導率を比較すると、５Ｉ
Ｏ２＝ ０．０１４Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇ 、 ＩｎＰ ＝
０．６８Ｗ／ｃｍ ・ｄｅｇでろり１桁以上小さな値
である。従って半導体レーザ部分の発熱の影響を受けに
くく、半導体に比べ熱的な変動の少ない回折格子間隔を
保つことができるため、安定な共振波長を得ることがで
きる。
て、１２は回折格子、１３は第２誘電体膜である。第３
図中、第２図と同一部分は同一符号を付してその説明を
省略する。第２の実施例における第１誘電体膜７の形成
を行う前に、例えばチタンの酸化膜、タンタルの酸化膜
、窒素の酸化膜等の半導体レーザ光の反射を防止する無
反射コート用の第２誘電体膜１３を、従来の無反射コー
ト膜作製技術によ多形成する。引き続き第１誘電体膜７
の形成を行うが、第２層膜９を形成後回折格子１２の加
工を行い第３層膜１０を形成する工程が、第２の実施例
における第１誘電体膜の形成と異なる。この構成では、
第２誘電体膜１３の作用により半導体レーザの端面４で
の半導体レーザ光の反射がなくなり、回折格子１２によ
って決まる反射波長で半導体レーザは共振する。第１誘
電体膜７は第１の実施例で述べたように、５ｌｏ２およ
び多成分ガラス（Ｃ−７０５９）等の訪導体であり、半
導体基板１を１．Ｐとして熱伝導率を比較すると、５Ｉ
Ｏ２＝ ０．０１４Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇ 、 ＩｎＰ ＝
０．６８Ｗ／ｃｍ ・ｄｅｇでろり１桁以上小さな値
である。従って半導体レーザ部分の発熱の影響を受けに
くく、半導体に比べ熱的な変動の少ない回折格子間隔を
保つことができるため、安定な共振波長を得ることがで
きる。
第４図は本発明の第４の実施例を説明するための平面図
であって、１２は回折格子、１４はブリュースタ角（θ
）、１５はレーザ光の入射光、１６は反射光、１７は屈
折光である。第４図中、第２図と同一部分は同一符号を
付してその説明を省略する。第１の実施例において、半
導体基板１に作製された半導体レーザの端面をエツチン
グによ多形成する際、半導体レーザの端面４に対して入
射するレーザ光の入射光１５がブリュースタ角（θ）１
４となるように端面４を形成し、引き続き第３の実施例
で述べた第１誘電体膜７の形成を行う。
であって、１２は回折格子、１４はブリュースタ角（θ
）、１５はレーザ光の入射光、１６は反射光、１７は屈
折光である。第４図中、第２図と同一部分は同一符号を
付してその説明を省略する。第１の実施例において、半
導体基板１に作製された半導体レーザの端面をエツチン
グによ多形成する際、半導体レーザの端面４に対して入
射するレーザ光の入射光１５がブリュースタ角（θ）１
４となるように端面４を形成し、引き続き第３の実施例
で述べた第１誘電体膜７の形成を行う。
この構成では、ブリュースタ角（θ）１４の作用によシ
半導体レーザの端面４での反射光１６を半導体レーザの
反対側の端面へ導波させないため、第３の実施例で示し
た第２誘電体膜を必要としないで第３の実施例と同一の
効果を得ることができる。
半導体レーザの端面４での反射光１６を半導体レーザの
反対側の端面へ導波させないため、第３の実施例で示し
た第２誘電体膜を必要としないで第３の実施例と同一の
効果を得ることができる。
［発明の効果］
以上説明したように、発光、受光素子等を電気的に制御
する光回路と導波光を制御する光回路を２００℃以下の
低温でモノリシックにかつ光結合効率の良い集積化がで
きるため、半導体基板に電気的に制御される光回路を、
光伝播損失が少なくかつ温度変化に対して安定な第１誘
電体膜に導波光を制御する光回路を加工性良く小形に作
製することで高機能な光合分波回路部品等を得ることが
できる。さらに第１誘電体膜を機能性ガラスで形成する
ことによシ新たな光回路を構成できる等の利点がある。
する光回路と導波光を制御する光回路を２００℃以下の
低温でモノリシックにかつ光結合効率の良い集積化がで
きるため、半導体基板に電気的に制御される光回路を、
光伝播損失が少なくかつ温度変化に対して安定な第１誘
電体膜に導波光を制御する光回路を加工性良く小形に作
製することで高機能な光合分波回路部品等を得ることが
できる。さらに第１誘電体膜を機能性ガラスで形成する
ことによシ新たな光回路を構成できる等の利点がある。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す断面図、第４図は本発明の第４の実
施例を示す平面図である。 １・・・屈折率ｎ１ を有する半導体基板、２・・・エ
ツチングにより端面を形成した半導体レーザ、３・・・
活性層、４・・・半導体レーザの端面、５・・・半導体
レーザの上表面、６・・・エツチングで形成された半導
体基板表面、７・・・３層からなる第１誘電体膜、８・
・・第１Ｒ電体膜の屈折率ｎ！を有する第１層膜、９・
・・第１銹電体膜の屈折率ｎ３を有する第２層膜、１０
・・・第１誘電体膜の屈折率ｎ！を有する第３１１１膜
、１１・・・第１誘電体膜の端面、１２・・・回折格子
、１３・・・第２誘電体膜、１４・・・ブリュースタ角
（θ）、１５・・・レーザ光の入射光、１６・・・反射
光、１７・・・屈折光 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第３図
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す断面図、第４図は本発明の第４の実
施例を示す平面図である。 １・・・屈折率ｎ１ を有する半導体基板、２・・・エ
ツチングにより端面を形成した半導体レーザ、３・・・
活性層、４・・・半導体レーザの端面、５・・・半導体
レーザの上表面、６・・・エツチングで形成された半導
体基板表面、７・・・３層からなる第１誘電体膜、８・
・・第１Ｒ電体膜の屈折率ｎ！を有する第１層膜、９・
・・第１銹電体膜の屈折率ｎ３を有する第２層膜、１０
・・・第１誘電体膜の屈折率ｎ！を有する第３１１１膜
、１１・・・第１誘電体膜の端面、１２・・・回折格子
、１３・・・第２誘電体膜、１４・・・ブリュースタ角
（θ）、１５・・・レーザ光の入射光、１６・・・反射
光、１７・・・屈折光 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第３図
Claims (4)
- （１）エッチングにより露出した屈折率ｎ＿１の半導体
基板に作製された半導体レーザの端面と、該半導体レー
ザの上表面と、エッチングで露出した半導体基板表面を
覆う屈折率ｎ＿２、ｎ＿３およびｎ＿２から成る３層の
第１誘電体膜（但しｎ＿１＞ｎ＿２＞ｎ＿３）とを具備
することを特徴とする光集積回路。 - （２）３層の第１誘電体膜の端面が、半導体レーザの端
面と端面結合することを特徴とする請求項１記載の光集
積回路。 - （３）３層の第１誘電体膜の第２層膜に回折格子を有し
、かつ半導体レーザの端面と３層の第１誘電体膜の間に
半導体レーザ光の反射を防止する第２誘電体膜を有する
ことを特徴とする請求項２記載の光集積回路。 - （４）３層の第１誘電体膜の第２層膜に回折格子を有し
、かつ半導体レーザの端面がブリュースタ角を有するこ
とを特徴とする請求項２記載の光集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2679688A JPH01202882A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2679688A JPH01202882A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 光集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01202882A true JPH01202882A (ja) | 1989-08-15 |
Family
ID=12203283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2679688A Pending JPH01202882A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01202882A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472382B1 (ko) * | 1997-12-05 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 평면도파로형광회로모듈및그제조방법 |
| JP2017073546A (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 側面発光レーザ光源、及びそれを含む三次元映像取得装置 |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP2679688A patent/JPH01202882A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472382B1 (ko) * | 1997-12-05 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 평면도파로형광회로모듈및그제조방법 |
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