JPH02281230A - 光ゲートマトリックススイッチ及びその製造方法 - Google Patents
光ゲートマトリックススイッチ及びその製造方法Info
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- JPH02281230A JPH02281230A JP10225889A JP10225889A JPH02281230A JP H02281230 A JPH02281230 A JP H02281230A JP 10225889 A JP10225889 A JP 10225889A JP 10225889 A JP10225889 A JP 10225889A JP H02281230 A JPH02281230 A JP H02281230A
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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］
本発明は画像通信に不可欠な情報分配機能を持つ光導波
ゲートマトリックススイッチに関する。
ゲートマトリックススイッチに関する。
［従来技術］
従来、光交換に用いる光ゲートマトリクススイッチは、
電子情報通信学会論文誌Ｃ（ｖｏｌ。
電子情報通信学会論文誌Ｃ（ｖｏｌ。
Ｊ７１−Ｃ，１９８８年） ｐ６８５−６９１に見られ
るように石英系光導波路回路に半導体レーザゲートをハ
イブリッドに集積化して製作したものであった。
るように石英系光導波路回路に半導体レーザゲートをハ
イブリッドに集積化して製作したものであった。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前述の従来技術では半導体レザの出射位
置と光導波路の端面を位置合わせするのが極めて困難で
あり、光ゲートへの挿入損が大きいという問題点を有し
ていた。更に、光導波路を形成した基板上に光ゲートの
ための電極をパターン状に製造する必要があり、工程数
が長く製造歩留りを上げることはむずかしいという問題
点を有していた。
置と光導波路の端面を位置合わせするのが極めて困難で
あり、光ゲートへの挿入損が大きいという問題点を有し
ていた。更に、光導波路を形成した基板上に光ゲートの
ための電極をパターン状に製造する必要があり、工程数
が長く製造歩留りを上げることはむずかしいという問題
点を有していた。
そこで本発明は、従来のこのような問題点を解決するも
ので、光導波路と光ゲートの間に挿入損がほとんどな（
、更に製造が極めて容易な光ゲートマトリックススイッ
チを供給することを目的としている。
ので、光導波路と光ゲートの間に挿入損がほとんどな（
、更に製造が極めて容易な光ゲートマトリックススイッ
チを供給することを目的としている。
［課題を解決するための手段］
上記問題点を解決するため本発明の集積型光ゲートマト
リックススイッチは、単結晶半導体基板上に分岐合流用
光導波路と光ゲートスイッチがモノリシックに集積され
、且つ前記分岐合流用光導波路がＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体から成り、前記光ゲートスイッチがｍ−ｖ族化合物
半導体から成る半導体レーザの両共振器端面に無反射コ
ーティングされたものであることを特徴としている。
リックススイッチは、単結晶半導体基板上に分岐合流用
光導波路と光ゲートスイッチがモノリシックに集積され
、且つ前記分岐合流用光導波路がＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体から成り、前記光ゲートスイッチがｍ−ｖ族化合物
半導体から成る半導体レーザの両共振器端面に無反射コ
ーティングされたものであることを特徴としている。
更に前記光導波路がＺｎＳｅから成る先導波層とＺｎＳ
ｘＳｅ１−ｘから成るクラッド層によって構成されてい
ることを特徴としている。
ｘＳｅ１−ｘから成るクラッド層によって構成されてい
ることを特徴としている。
更に前記光導波路が有機金属気相成長法を用いた選択的
エピタキシャル成長法によって形成されることを特徴と
している。
エピタキシャル成長法によって形成されることを特徴と
している。
［実 施 例］
以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図は本発明の一実施例の集積型光ゲートマトリック
ススイッチの基本構成部分の一部ヲ示す構造斜視図であ
る。（１０１）のｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上に（１０２
）と（１０４）のＺｎＳＳｅから成る光導波路部と（１
０３）のＡｌＧａＡｓから成る半導体レーザダイオード
光ゲート部により構成されている。本発明に於いては構
成する結晶層がいずれもＧａＡｓ基板上に結晶成長可能
であるため光導波路部と光ゲート部をモノリシックに集
積することが出来る。また、 （１０３）の両端面は、
ＳｉＯ２により入射光（１０５）の波長に対して無反射
コーティングが施されている。
ススイッチの基本構成部分の一部ヲ示す構造斜視図であ
る。（１０１）のｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上に（１０２
）と（１０４）のＺｎＳＳｅから成る光導波路部と（１
０３）のＡｌＧａＡｓから成る半導体レーザダイオード
光ゲート部により構成されている。本発明に於いては構
成する結晶層がいずれもＧａＡｓ基板上に結晶成長可能
であるため光導波路部と光ゲート部をモノリシックに集
積することが出来る。また、 （１０３）の両端面は、
ＳｉＯ２により入射光（１０５）の波長に対して無反射
コーティングが施されている。
本実施例の場合には入射光の波長７８０ｎｍであり、レ
ーザダイオード光ゲートの活性層はＡ Ｉ 、Ｇａ１−
ｘＡｓ （ｘ＝０． １４）から成る。従って、光ゲ
ートに電流注入しない時は入射光は吸収され、電流注入
した時には光増幅されて光のオン、オフが行われる。
（１０２）、 （１０４）のリッジ型光導波路は後述す
るように有機金属気相成長法による選択成長法によって
形成できるので、種々のパターンにすることが出来る。
ーザダイオード光ゲートの活性層はＡ Ｉ 、Ｇａ１−
ｘＡｓ （ｘ＝０． １４）から成る。従って、光ゲ
ートに電流注入しない時は入射光は吸収され、電流注入
した時には光増幅されて光のオン、オフが行われる。
（１０２）、 （１０４）のリッジ型光導波路は後述す
るように有機金属気相成長法による選択成長法によって
形成できるので、種々のパターンにすることが出来る。
その結果光ゲートスイッチをモノリシックに集積したマ
トリ・ソクススイッチが実現可能となり導波光の光ゲー
トへの挿入損がほとんど無いものとなる。
トリ・ソクススイッチが実現可能となり導波光の光ゲー
トへの挿入損がほとんど無いものとなる。
第２図（ａ）は第１図のＡで示した光導波路部の断面構
造図である。第２図（ｂ）は第１図のＢで示した光ゲー
ト部の断面構造図である。まず光導波路部の断面構造か
ら説明する。第２図（ａ）にあるようにｎ型ＧａＡｓ基
板（２０１）の上に（２０２）のＺｎＳクラッド層、
（２０，３＞のＺｎＳｅ先導波層がストライブ状に形成
されている。
造図である。第２図（ｂ）は第１図のＢで示した光ゲー
ト部の断面構造図である。まず光導波路部の断面構造か
ら説明する。第２図（ａ）にあるようにｎ型ＧａＡｓ基
板（２０１）の上に（２０２）のＺｎＳクラッド層、
（２０，３＞のＺｎＳｅ先導波層がストライブ状に形成
されている。
その上にＺｎＳｅ、ｅｓＳｅ［］、ｅｓｓ２０４）が前
記先導波層を取り囲むように積層されている。ＺｎＳｅ
層の屈折率は２．５３、ＺｎＳ層の屈折率は２゜４０、
Ｚ ｎ Ｓ ｅ、ｅｓｓ ２１１．９５層の屈折率は２
．５２４である為、導波光は（２０３）のＺｎＳｅ届に
充分閉じ込められる。更に、ＺｎＳｅのバンドギャップ
は２．５８ｅＶと広く可視域の光に対して吸収損失のな
い先導波が可能である。次に光ゲート部の断面構造を説
明する。第２図（ｂ）にあるようにｎ型ＧａＡｓ基板（
２０１）の上に（２０５）のｎ型ＧａＡｓバッファー層
、（２，０６）のｎ型Ａ １ ａ、ｓＧ ａ ！１．５
Ａ Ｓクラッド層、 （２０７）のＡ ｌ １１．１４
Ｇ ａ ［］、８８Ａ Ｓ活性層、 （２０８）のｐ型
Ａ ｌ ｅ、ｓＧ ａ ｏ、ｓＡ ｓクラッド層、（２
０，９）のｐ型にａＡｓコンタクト層が順次積層されて
ありダブルへテロ接合ダイオードが形成されている。
記先導波層を取り囲むように積層されている。ＺｎＳｅ
層の屈折率は２．５３、ＺｎＳ層の屈折率は２゜４０、
Ｚ ｎ Ｓ ｅ、ｅｓｓ ２１１．９５層の屈折率は２
．５２４である為、導波光は（２０３）のＺｎＳｅ届に
充分閉じ込められる。更に、ＺｎＳｅのバンドギャップ
は２．５８ｅＶと広く可視域の光に対して吸収損失のな
い先導波が可能である。次に光ゲート部の断面構造を説
明する。第２図（ｂ）にあるようにｎ型ＧａＡｓ基板（
２０１）の上に（２０５）のｎ型ＧａＡｓバッファー層
、（２，０６）のｎ型Ａ １ ａ、ｓＧ ａ ！１．５
Ａ Ｓクラッド層、 （２０７）のＡ ｌ １１．１４
Ｇ ａ ［］、８８Ａ Ｓ活性層、 （２０８）のｐ型
Ａ ｌ ｅ、ｓＧ ａ ｏ、ｓＡ ｓクラッド層、（２
０，９）のｐ型にａＡｓコンタクト層が順次積層されて
ありダブルへテロ接合ダイオードが形成されている。
ｎ型ＧａＡｓ基板側とｐ型コンタクト層上には、各々オ
ーミック電極（２１，，０） （２，１１）が形成さ
れて活性層に電流注入できる。
ーミック電極（２１，，０） （２，１１）が形成さ
れて活性層に電流注入できる。
第３図は本発明の一実施例を示す集積型光ゲートマトリ
ックススイッチの主要構成部の製造工程図である。（３
０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に（３０２）のｎ型ＧａＡ
ｓバッファー層、（３０３）のｎ型Ａ １２．ｒ、Ｇ
ａ ９，６Ａ Ｓクラッド層、 （３０４）のＡ １
ｎ、＋ｔＧ ａ、ｅ、ｓｅＡ ｓ活性層、 （３０５）
のｐ型Ａ ｌ ［＋、５Ｇ ａ ｅ、ｓＡ ｓクラッド
層、（３０６）のｐ型ＧａＡｓコンタクト層を連続的に
結晶成長する（第３図（ｂ））。次に光ゲート部をパタ
ーニングし、Ｇ ａ Ａ ｓ基板が露出するまでエツチ
ングする。その際、塩素ガス等を用いたりアクティブイ
オンビームエソチング法によりエツチング側面が鏡面に
なるようにエツチングする（第３図（Ｃ））。その後、
ウェハ上全面にＳｉＯ２膜（３０９）を膜厚が導波光の
波長の１／４になるように形成する。その結果ダブルへ
テロ接合ダイオードの両側面は導波光をほとんど透過す
る共振器端面ができ、光ケートとして機能する。次に光
ゲート部以外の５ｉ０２膜に種々の形状のストライプパ
タンを作りそのパターン状に５ｉ０２を除去する。
ックススイッチの主要構成部の製造工程図である。（３
０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に（３０２）のｎ型ＧａＡ
ｓバッファー層、（３０３）のｎ型Ａ １２．ｒ、Ｇ
ａ ９，６Ａ Ｓクラッド層、 （３０４）のＡ １
ｎ、＋ｔＧ ａ、ｅ、ｓｅＡ ｓ活性層、 （３０５）
のｐ型Ａ ｌ ［＋、５Ｇ ａ ｅ、ｓＡ ｓクラッド
層、（３０６）のｐ型ＧａＡｓコンタクト層を連続的に
結晶成長する（第３図（ｂ））。次に光ゲート部をパタ
ーニングし、Ｇ ａ Ａ ｓ基板が露出するまでエツチ
ングする。その際、塩素ガス等を用いたりアクティブイ
オンビームエソチング法によりエツチング側面が鏡面に
なるようにエツチングする（第３図（Ｃ））。その後、
ウェハ上全面にＳｉＯ２膜（３０９）を膜厚が導波光の
波長の１／４になるように形成する。その結果ダブルへ
テロ接合ダイオードの両側面は導波光をほとんど透過す
る共振器端面ができ、光ケートとして機能する。次に光
ゲート部以外の５ｉ０２膜に種々の形状のストライプパ
タンを作りそのパターン状に５ｉ０２を除去する。
除去した部分には基板のＧａＡｓ面が露出している。ジ
メチルジンク（ＤＭＺｎ）、 ジメチルセレン（ＤＭ
Ｓ ｅ）及びジメチルサルファ（ＤＭＳ）を原料とする
減圧有機気相成長法を用いると前記ウェハの露出するＧ
ａＡｓ表面上にのみＺｎＳクラッド層（３０７）、Ｚｎ
Ｓｅ光導波層（３０８）がストライプ状に結晶成長する
（第３図（ｄ））。
メチルジンク（ＤＭＺｎ）、 ジメチルセレン（ＤＭ
Ｓ ｅ）及びジメチルサルファ（ＤＭＳ）を原料とする
減圧有機気相成長法を用いると前記ウェハの露出するＧ
ａＡｓ表面上にのみＺｎＳクラッド層（３０７）、Ｚｎ
Ｓｅ光導波層（３０８）がストライプ状に結晶成長する
（第３図（ｄ））。
その後、５ｉ０２を除去し全面にＺ ｎ Ｓ（＋、［１
５ｓ ｅ。
５ｓ ｅ。
、９５（３１１）を結晶成長し光ゲート上面にコンタク
トホールを開は注入電極（３０９）と（３１０）を形成
して第１図の基本形を製造することが出来る（第３図（
ｅ））。
トホールを開は注入電極（３０９）と（３１０）を形成
して第１図の基本形を製造することが出来る（第３図（
ｅ））。
第４図は前述した製造方法により製作した２×２光ゲー
トマトリツクススイツチの構成図である。 （４０１）
のｎ型ＧａＡｓ基板上に（４０２）のＺｎＳｅ系半導体
より成る光導波路部と（４０３）の４個のＧａＡｓ系半
導体より成る光ゲートスイッチから構成される。例えば
（４０４）の入射光は導波路によって分岐され通電する
光ゲートを選択することにより（４０５）の出射光は指
定一 したチャンネルから出射させることが出来る。前述した
ように光導波路のパターンは任意に形成できるのでＮＸ
Ｎマトリックススイッチの製作は同様の方法で容易に可
能である。
トマトリツクススイツチの構成図である。 （４０１）
のｎ型ＧａＡｓ基板上に（４０２）のＺｎＳｅ系半導体
より成る光導波路部と（４０３）の４個のＧａＡｓ系半
導体より成る光ゲートスイッチから構成される。例えば
（４０４）の入射光は導波路によって分岐され通電する
光ゲートを選択することにより（４０５）の出射光は指
定一 したチャンネルから出射させることが出来る。前述した
ように光導波路のパターンは任意に形成できるのでＮＸ
Ｎマトリックススイッチの製作は同様の方法で容易に可
能である。
本実施例に於いてはＧａＡｓ基板を用いた光ゲートで説
明したが、■ｎＰ基板を用いても同様の構成は実現可能
である。従って１．３あるいは１．５μｍ帯の波長の光
に対しても前述のＮＸＮ光ゲートマトリックススイッチ
が実現できる。
明したが、■ｎＰ基板を用いても同様の構成は実現可能
である。従って１．３あるいは１．５μｍ帯の波長の光
に対しても前述のＮＸＮ光ゲートマトリックススイッチ
が実現できる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、次のような効果を有
する。
する。
（１）、光ゲートスイッチと光導波路がモノリシックに
集積されている為、光ゲートへの入射損失がほとんど無
い。従ってノイズレベルが信号光に比べて小さくでき高
帯域のスイッチング特性が得られる。
集積されている為、光ゲートへの入射損失がほとんど無
い。従ってノイズレベルが信号光に比べて小さくでき高
帯域のスイッチング特性が得られる。
（２）、光ゲートを導波路に正確に位置合わせする必要
が無いため製造工程を極めて容易にし従って高い歩留り
でマトリックススイッチを得ることが出来る。
が無いため製造工程を極めて容易にし従って高い歩留り
でマトリックススイッチを得ることが出来る。
（３）、先導波層のｎ−ｖｒ族化合物半導体のバンドギ
ャップが広いために可視域から赤外域の広い範囲の光に
対して導波損失が少なく、これに依っても高帯域のスイ
ッチング特性が得られる。
ャップが広いために可視域から赤外域の広い範囲の光に
対して導波損失が少なく、これに依っても高帯域のスイ
ッチング特性が得られる。
（４）、光ゲートが電流注入によるスイッチングである
ため高速動作が可能である。
ため高速動作が可能である。
（５）、広い面積にわたって均一に光導波路と光ゲート
を形成できるので高密度に集積したマトリックススイッ
チが製造可能である。
を形成できるので高密度に集積したマトリックススイッ
チが製造可能である。
第１図は本発明の集積型光マトリックススイッチ−実施
例を示す主要斜視図。 第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明の集積型光マトリッ
クススイッチ−実施例を示す断面構造図であり、 （ａ
）は第１図のＡに於ける断面図、 （ｂ）は第１図のＢ
に於ける断面図。 第３図（ａ）〜（ｅ）は本発明の集積型光マトリックス
スイッチの一実施例に於ける製造工程図。 第４図は本発明の集積型光マトリックススイッチ−実施
例に於ける２×２マトリツクススイツチの構成図。 ・・・ＧａＡｓ単結晶基板 ・・・光導波路部 ・・・光ゲート部 ・・・入射光 ・・・出射光 ・・・ＺｎＳクラッド届 ・・・ＺｎＳｅ光導波層 ・・・Ｚｎ５ｘＳｅｌ−８ １０＋ＧａＡＳバッファ層 ・−−ｎ型ＡｌＧａＡｓク ラッド層 ・・・ＡＩ ＧａＡｓ活性層 （３０５）−・−１）型ＡＩ ＧａＡｓクラッド層 （３０６）−−・ｐ型ＧａＡｓコンタ クト層 （３１２） ・・・ｎ型オーミック電極（３１０）
・・・ｎ型オーミック電極・・・・・・・・ＳｉＯ２
膜 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三部（化１名） 効） （１ｏ）
例を示す主要斜視図。 第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明の集積型光マトリッ
クススイッチ−実施例を示す断面構造図であり、 （ａ
）は第１図のＡに於ける断面図、 （ｂ）は第１図のＢ
に於ける断面図。 第３図（ａ）〜（ｅ）は本発明の集積型光マトリックス
スイッチの一実施例に於ける製造工程図。 第４図は本発明の集積型光マトリックススイッチ−実施
例に於ける２×２マトリツクススイツチの構成図。 ・・・ＧａＡｓ単結晶基板 ・・・光導波路部 ・・・光ゲート部 ・・・入射光 ・・・出射光 ・・・ＺｎＳクラッド届 ・・・ＺｎＳｅ光導波層 ・・・Ｚｎ５ｘＳｅｌ−８ １０＋ＧａＡＳバッファ層 ・−−ｎ型ＡｌＧａＡｓク ラッド層 ・・・ＡＩ ＧａＡｓ活性層 （３０５）−・−１）型ＡＩ ＧａＡｓクラッド層 （３０６）−−・ｐ型ＧａＡｓコンタ クト層 （３１２） ・・・ｎ型オーミック電極（３１０）
・・・ｎ型オーミック電極・・・・・・・・ＳｉＯ２
膜 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三部（化１名） 効） （１ｏ）
Claims (3)
- （１）単結晶半導体基板上に分岐合流用光導波路と光ゲ
ートスイッチがモノリシックに集積され、且つ前記分岐
合流用光導波路がII−VI族化合物半導体から成り、前記
光ゲートスイッチがIII−Ｖ族化合物半導体から成る半
導体レーザの両共振器端面に無反射コーティングされた
ものであることを特徴とする光ゲートマトリックススイ
ッチ。 - （２）前記光導波路がＺｎＳｅから成る光導波層とＺｎ
Ｓ＿ｘＳｅ＿１＿−＿ｘから成るクラッド層によって構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光ゲートマトリックススイッチ。 - （３）前記光導波路が有機金属気相成長法を用いた選択
的エピタキシャル成長法によって形成されることを特徴
とする光ゲートマトリック ススイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10225889A JPH02281230A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 光ゲートマトリックススイッチ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10225889A JPH02281230A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 光ゲートマトリックススイッチ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02281230A true JPH02281230A (ja) | 1990-11-16 |
Family
ID=14322566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10225889A Pending JPH02281230A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 光ゲートマトリックススイッチ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02281230A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191287A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 光スイッチ |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP10225889A patent/JPH02281230A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191287A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 光スイッチ |
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