JPH0264604A - 光集積装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２個の平行な単一モード光ガイドを具え、一
方の光ガイドはその入力端に光信号を受信し、更にこの
信号をその２つのＴＥ及びＴＭ成分に分離する手段を具
え、一方の成分を一方のガイドを経て出力端に伝送する
と共に他方の成分を他方のガイドを経て出力端に伝送す
るようにしたＴＥ及びＴＭ偏波の分離器を含むオプトエ
レクトロニク集積半導体装置に関するものである。

本発明は特にホモダイン又はヘテロダイン検波用の装置
の製造に使用される。

特に、ホモダイン検波の目的は信号を所定周波数の局部
発振器の信号と混合して中間周波数を取り出すことにあ
る。この目的のためには、信号のＴＥ　（電気的横波）
成分とＴＭ（（ｆｆ電気的横波成分の両成分を得る必要
がある。実際上、ホモダイン検波においては合成電界の
強さを測定する必要があり、これは信号の電界と局部発
振器の電界の和の２乗値により表わされる。合成電界の
強さの表現には信号の電界と局部発振器の電界のスカラ
積が使用される。信号の電界のベクトルが局部発振器の
電界のベクトルに直角であるときは、情報はスカラ積に
含まれるために何の検波も起こり得ないこと明らかであ
る。このことは、処理すべき信号と局部発振器の信号の
両信号とも２成分ＴＥ及びＴＭに分解する必要があるこ
とを意味し、これはこれらの状態ではこのとき得られる
２つのスカラ積の少くとも一方が雰にならない場合が必
ず生ずるためである。

（従来の技術） 偏波ＴＥ及びＴ−を分離する装置は「アプライドフィジ
ックス　レターズ」Ｎα３６　（７）　、　１９８０年
４月１日、アメリカ物理学会発行、ｐｐ４９１−４９２
に発表されているオサム・ミカミの論文ｒＬ４Ｎｂ０３
　ｃｏｕｐｌｅｄｌＩＩａｖｅ　ｇｕｉｄｅｄ　ＴＥ／
ＴＭ　Ｍｏｄｅ　５ｐｌｉｔｔｅｒ　」から既知である
。

この装置はニオブ酸リチウムの基板内に完全にに埋置さ
れたチタン（Ｔｉ）の局部的拡散により形成された２個
の平行な光ガイドを具えている。

一方のガイドの表面には所定の長さＬｌ（結合長と称す
）に亘って金属層がこのガイド上に直接形成される。他
方のガイドの表面には第２の金属層が同じ長さに亘って
形成されるが、この場合にはこの金属層とこのガイドの
上面との間に誘電体層が介挿される。両金属層間に電位
差を印加することができ、このときこれら金属層は電極
を構成する。

この装置の動作は次の効果に基づいている。

２個のガイドを所定の長さに亘って平行に配置すると、
一方のガイドが所定のモードを伝送する場合、両ガイド
が平行である長さがこのモードに対する結合長に対応す
るならばこのモードは他方のガイドへと完全に移行する
ことが知られている。

この結合長は結合器を構成するこの構造内を伝搬し得る
対称モードと反対称モードの伝搬定数の差に反比例する
。

実際上、偏波ＴＥ及びＴ）１の各々に対し対称モード及
び反対称モードの伝搬定数は同一である。このことは、
ＴＥ及び門偏波を同一の２個のガイドで構成された結合
器で分離する場合には殆んど無限長の結合長が必要にな
ることを意味する。

これがため、上述の論文は非対称構造に基づくＴＥ及び
ＴＭ偏波の分離器を開示しており、この分離器では結合
器を、個々のガイドに対するＴＥ及びＴＭ偏波の伝搬定
数の点から見て、ＴＥ偏波に対し対称にすると共にＴＭ
偏波に対し非対称にしている。この構成はＴＥ偏波の特
性と付偏波の特性の相違に基づいている。光ガイドの表
面に金属層を直接配置すると、岨偏波の伝搬定数がこの
金属層の存在により強（変化するが、ＴＥ偏波の伝搬定
数はこの金属層の存在により僅かに影響されるだけであ
ることが確かめられている。

他方、２個の単一モードガイドを結合するためには各ガ
イド内の基本モードの伝搬定数が入力ガイド又は第１ガ
イド内及び結合により前記モードが移行する出力ガイド
又は第２ガイド内において実質的に同一である必要があ
ることが知られている。

これらの伝搬定数が所定のモードに対し同−又は実質的
に同一であるときは、このモードの２個のガイドの一方
から他方への完全な又は略々完全な伝達が得られる。こ
の結合器はこのモードに対し対称であると考えられる。

これに対しこれらの伝搬定数が相違する時は、伝達は部
分的に得られるのみで零のこともあり、この結合器はこ
のモードに対して非対称であると考えられる。

上述したＴＥ及び針偏波のそれぞれの特性から、出力ガ
イド又は第２ガイド上の金属層の存在により、ＴＭ偏波
に関するかぎり、この金属層が設けられたガイドの伝搬
定数が金属層が設けられていない第１ガイドの伝搬定数
と大きく相違することになる。他方、ＴＥ偏波に関する
限り一方及び他方のガイドの伝搬定数は略々同一のまま
になる。

この場合、入力ガイド又は第１ガイドから出力ガイド又
は第２ガイドへのＴＭ偏波の伝達は起らず、ＴＭ偏波は
入力ガイド内を伝搬し続けるが、鼎偏波の伝達は起り、
ＴＭ偏波は出力ガイド又は第２ガイド内に移行し、或は
２個の平行ガイド内を伝搬する。

ニオブ酸リチウム内におけるＴＥ偏波と律偏波との間の
特性の差はこの材料に特に現われる物理的現象による。

この現象は計型のプラズマモードの発生にあり、このモ
ードは構造の他の全てのモードの伝搬定数より著しく高
い実行伝搬定数を有し、入力ガイド上に金属層が存在す
るとき結合を非対称にする。

既知の装置では、第２の金属層は前記現象に影響を与え
ないように誘電体層上に配置している。

斯くして、第１及び第２金属層はＴＢ偏波の結合長を所
望の長さに調整するための電極として作用することがで
きる。

（発明が解決しようとする課題） 前記論文に記載された装置は７Ｅ／ＴＭ分離器の入力及
び出力ガイドが平行であるということで有利であるが、
この分離器はニオブ酸リチウムで形成されることが欠点
になる。即ち、この材料はこの分離器に一般に結合され
る集積回路と一緒に製造するオプトエレクトロニク回路
を形成し得る材料でない。

これがため、本発明の目的は、■−Ｖ材料上に集積する
ことができ、特に ・小形化でき、 ・超高速又は超高周波数集積回路と共通に製造でき、 ・これらの回路と同一の基板上に集積化でき、・電気通
信規格に対応する波長で動作でき、・最低の損失を有す
る ＴＥ及びＴＭ偏波の分離器を提供することにある。

これがため、これらの目的を達成するにはＧａＸＩｎ＋
−ＪＳｙＰ　ｌ−ｙのような■−■材料が特に好適な材
料である。

しかし、この材料では従来既知のニオブ酸リチウムから
成る平行ガイドを有するＴＥ／ＴＭ分離器の構造を非対
称にし得るプラズマモードの発生現象を得ることはでき
ず、従って■−■材料を用いることはできないことが確
かめられている。

（従来の技術） ＴＥ及びＴＭ偏波の他の分離器がｒｌＧＷＯ−８８Ｊの
会報ＭＥ３−１．　ｐｐ１０７〜１１０のエイ・ネイヤ
ー及びデイｉダングの論文ｒ　ｇｕｉｄｅｄ−ｗａｖｅ
　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｐｌｉｔｔｅｒ　ｂａｓ
ｅｄ　ｏｎ　ｔｗｏ−ｍｏｄｅ　１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎ
ｃｅ　Ｊから既知である。

この論文は上述の既知の装置と同様にニオブ酸リチウム
で造られるが異なる物理的原理に基づく装置を開示して
いる。この分離装置はバイモード、即ち対称モードと反
対称モードを伝達するように十分に大きな横方向寸法を
有する光ガイドで構成された中心部分を具えている。こ
の装置は更に小角度をなす２個の単一モード入力ガイド
を具えると共に同一の構造の２個の出力ガイドを具えて
いる。

ＴＥ及びＴＭ酸成分分解し得る入力信号は１つの入力ガ
イドを経て中心部分に伝送され、ここで各成分ＴＥ及び
ＴＭに対する対称及び半対称成分への第１の分解が起る
。

中心部分又は中心ガイドに沿って各偏波に対し対称モー
ドと反対称モードとの間で干渉が生ずる。

中心ガイドの長さがＴＭ偏波の結合長に等しく、この結
合長がＴＥ偏波の結合長の２倍に等しい場合、中心ガイ
ドの長さの終端におけるＴＭ偏波の対称モードと反対称
モードが中心部分の入力端におけるそれらの位相状態に
対し反対の位相状態になり、この結果としてＴＭ偏波を
システムの光軸に対し入力ガイドと反対側に位置するガ
イドから取り出すことができる。ＴＥ偏波に対しては対
称モードと非対称モードは中心部分の終端において同相
になり、ＴＥ偏波は光軸に対し入力ガイドと同一側に位
置するガイドから取り出すことができる。

この論文から、動作点は、ＴＥ偏波の結合長を律偏波の
結合長の０．５倍に等しくするための中心部分の幅とガ
イド間の角度の関数として見つけ出すことができるとい
う教えを導くことができる。

（発明が解決しようとする課題） 斯る装置はその原理から■−■材料を用いることができ
る。しかし、この装置はその構造のためにいくつかの欠
点を有している。特に、ガイド間の角度がかなり臨界的
である。この角度が小さいと、出力ガイドの一方へ伝送
すべき一方の偏波に対応するエバネッセント波が他方の
出力ガイド内へ伝搬し、分離が不完全になる。この角度
が大きいと、中心部分から出力ガイドへ伝搬するための
モード変換が困難になり、かなりの損失を生ずる。

これがため、−膜内に言って、この既知の分離装置にお
いてはガイドが臨界的な角度をなす事実のために、２個
の出力パスのクロストーク及び分離の問題を満足させる
必要がある。

（課題を解決するための手段） これらの既知の構造の問題を解消するために、頭書に記
載した種類の装置において、 ・前記両ガイドを少くとも１つのヘテロ構造（Ｓ／Ｃ１
）と、その表面に設けられた、横寸法Ｗ及び高さｈを有
し且つ縁−縁間隔ｄで離間した２個の平行な導波用突条
（Ｒ）　とで構成し、 ・成分ＴＥ及び鮒を分離する前記手段は前記ヘテロ構造
の表面の導波用突条間を長さＤに亘って延在する金属層
で構成し、この長さＤは成分子Ｈの結合長Ｌｃ　（ＴＥ
）と Ｄ＝Ｌｃ　（Ｔ［ｉ） の関係にし、且つ装置の物理的パラメータを、Ｌｃ　（
ＴＥ）　＝２Ｌｃ　（ＴＭ） の関係（Ｌｃ　（ＴＭ）は成分ＴＭの結合長）を満足す
るように選択したことを特徴とする。

本発明の装置は特に平行ガイドの構造を維持し、従って
臨界角の形成が避けられる利点を有すると共に■−■材
料を用いて低損失を有するガイドの製造技術により製造
することができる利点を有する。

（実施例） 図面につき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１ａ図に線図的に示すように、本発明によるＴＥ及び
ＴＭ偏波の分離器は■−■材料の基板Ｓ上に形成され、
且つ ・この基板Ｓ上に集積されたそれぞれ横寸法Ｗを有する
と共に縁−縁間隔ｄで離間された■−■材料から成る２
個の平行な光ガイドＧ１及びＧ２と、・両光ガイドＧ１
及びＧ２間に配置された金属層１０と、を具えている。

この金属［１０はガイドの緑−縁間隔に一致する横寸法
ｄと、後に規定する縦寸法Ｄを有している。

ガイドＧ、及びＧ２の寸法及び特性はこれらガイドが単
一モードになる、即ち所定の波長に対し基本モード又は
零次モードを伝送するように選択する。

この装置の目的はガイドＧ１の入力端■１に供給された
光ビームの成分ＴＥ又はＴＭの一方をガイド貼を経て伝
送し続けてガイドＧ、の出力端Ｏ８に得ると共に他方の
成分をガイドＧ２へと移行させてガイドＧ２の出力端０
２に得て入力信号のＴＥ及びＴＭ酸成分分離することに
ある。

第２図の断面構造及び第３図の断面構造は■−■材料上
に集積された本発明のＴＥ及び罪偏波の分離器に好適な
光ガイドの製造方法を示すものである。

第２ａ及び２ｂ図は第１ａ図に示す本発明装置の第１の
実施例の場合におけるＩ−Ｉ線及び■−■線上の断面図
である。第３ａ及び３ｂ図は第１ａ図に示す本これらの
両実施例において、光ガイドは導波層Ｃ１上に、各ガイ
ドに対しその横寸法Ｗに比べて小さい高さ１１に亘って
突出した矩形断面の突条Ｒを設けて構成する。

第２ａ、　２ｂ及び２ｄ図の断面構造で示す第１の実施
例では、装置を２成分基板Ｓと、４成分導波層Ｃと、導
波突条が形成される２成分閉込め層Ｃ２とを具える二重
ヘテロ構造で構成する。

第３ａ、　３ｂ及び３ｄ図の断面構造で示す第２の実施
例では、装置を２成分基板Ｓと、４成分導波層Ｃ。

と、この導波層の表面に形成された導波突条Ｒとを具え
る単一ヘテロ構造で構成する。

第２ｄ及び３ｄ図は両実施例におけるガイドＧ１及びＧ
２の第１ａ図の■−■線上の断面図を示すと共にビーム
の断面を等エネルギー線で示している。これから、各ガ
イドの分離領域外ではビームは主として導波層内を伝搬
するが突条Ｒの機能がこの導波に不可欠であることがわ
かる。

上部突条を有するこクイ１のガイドは現在のところ最低
の損失を示すものである。但し、第２図の断面構造に対
応する二重ヘテロ構造システムの方が第３図の断面構造
に対応する単一ヘテロ構造システムよりも更に低損失で
ある。

しかし、本発明のＴＥ及びＴＭ偏波を分離する装置は両
実施例とも同一の原理に従って動作する。

第１及び第２の実施例において、ガイドＧ１及びＧ２間
及び従って突条Ｒ間の空間に形成される金属層はビーム
の波長の関数である複素屈折率を有し、これがこの金属
層の下側に位置する材料内の偏波の実効伝搬定数に影響
を及ぼす。

従来技術として述べた最初の論文の技術（プラズマモー
ドの発生に基づく）では■−■技術によってＴＥ及び門
偏波を分離することができず、他方前述した２番目の論
文の構造は固有の欠点のためにその使用を避ける必要が
あるため、本発明では■−■技術を使用してＴＥ及びＴ
Ｍ偏波を分離し得る新しい特性を求める必要がある。

本発明ではガイドＧＩ及び０２間に金属層を配置するた
めに、底分江の実効伝搬定数のｍが成分刊の実効伝搬定
数の皇歎皿より強く減少する。

この特性を利用して本発明の装置を得る。

従って、本発明の装置は最初の論文に使用されている特
性と全く異なる特性を利用していること明らかである。

即ち、最初の論文の技術では前述のプラズマモードを用
いるのに加えて、出力ガイドの表面に配置された金属層
がＴＥ偏波の実効伝搬定数の虚数部よりも側偏波の実効
伝搬定数の虚数部に強く作用する。実効伝搬定数の虚数
部は金属層による成分の吸収と直接関係する。この結果
、既知の装置ではＴＭ偏波の実効伝搬定数の虚数部に作
用する金属層が金属層によるこの成分の吸収を生じさせ
ることになる。これらの状態では、ＴＭ偏波は金属層に
より覆われたガイド内を伝搬できず、極めて僅かしか吸
収されなかったＴＭ偏波がこのガイド内を伝搬すること
ができることになる。

これに対し、本発明では金属層が虚数部ではなくて実数
部に作用し、この場合には従来と異なりＴＥ偏波が最も
強く影響を受ける。

ＴＥ及びＴＭ偏波の各々に及ぼされる影響（ＴＥ偏波へ
の影響の方が強い）は、 ・構造（単一又は二重ヘテロ構造）、 ・導波１ｃ＋の厚さ、 ・閉込め層Ｃ２が存在するとき（二重ヘテロ構造の場合
）はこの層の厚さ、 ・ガイドＧ１及びＧ２の突条の横寸法Ｗ、・ガイドの縁
−縁間隔ｄ又は金属層の横寸法、・突条Ｒの高さｈ、 ・金属層１０の複素屈折率、 に依存する。

各偏波ＴＥ又はＴＭの結合長Ｌｃは各偏波の対称モード
及び反対称モードに対する伝搬定数β、及びβ４と、末
尾の表Ｉの弐（１）及び（２）の関係を有する。

動作波長λ。及び考察中の構造の屈折率分布の関数とし
て計算により得られるこれら伝搬送定数βの決定につい
てはｒＴｏｐｉｃｓ　ｉｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ。

Ｖｏｌ、７　、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　
ＪのｒＴｈｅｏｒｙ　ｏｆＤｉｅｍｅｃｔｒｉｃ　Ｗａ
ｖｅ　Ｇｕｉｄｅｓ　（Ｈ，Ｗａｇｅｍｎｉｋ）Ｊの章
を参照されたい。

これらの種々のパラメータにより、ガイドＧ、の入力端
１．に供給される信号の成分ＴＥ、　ＴＩ’ｌの各々は
成分ＴＭに対する結合長Ｌｃ　（ＴＭ）及び成分（ＴＩ
Ｅ）に対する結合長Ｌｃ　（ＴＭ）の終点で他方のガイ
ドＧ２へと移行することになる。

上述したように、偏波ＴＥの伝搬定数の実数部はＴＭＯ
伝搬定数の実数部より強く影響され、この結果を結合領
域における対称及び反対称モードに適用することができ
る。

本発明によれば、斯る構造の平行ガイド（方向性結合器
）におけるＴＥ及びＴＭの結合長は対称及び反対称モー
ドの伝搬定数の実数部の差に反比例するので、ＴＭの結
合長よりもＴＥの結合長を調整することによって しｃ（ＴＥ）＝　　２Ｌｃ（ＴＭ） を得ることができる。

種々のパラメータをＬｃ（ＴＥ）＝　２Ｌｃ（ＴＭ）の
関係が得られるように固定することにより、本発明の構
造では長さし直ＴＭ）の終点において成分ＴＭがガイド
Ｇ２内へ完全に移行すると共に、成分ＴＥが一部分だけ
ガイドＧ２に移行することが達成される。

長さ２Ｌｃ　（ＴＭ）の終点では成分子旧よガイドＧ、
に戻る。このとき成分ＴＥはガイドＧ２内に完全に移行
するので偏波ＴＥ及びＴＭの分離が得られ、本発明の目
的が達成される。

分離された偏波の各々を維持するために、金属層１０の
終端は結合長Ｌｃ　（ＴＥ）と一致させて、Ｄ＝　　Ｌ
ｃ（ＴＥ）＝　　２Ｌｃ（ＴＭ）にする必要がある。

この場合、偏波ＴＥ及びＴＭの伝搬は第１ｂ図に破線で
示すように行なわれる。

上述した２つのタイプの構造（単一ヘテロ構造及び二重
ヘテロ構造）の実施例を以下に記載する。

Ｉ：ニ　ヘーロ　。の 第２８及び２ｂ図に断面図で示すこの実施例はＩｎＰの
基板Ｓを具え、この基板はｎ゛導電型又は半絶縁性の基
板とすることができる。

この基板はＩｎＰの固体ブロックからウェファを切り出
すことにより得ることができ、ＩｎＰのブロックは例え
ば液体カプセル式チョクラルスキー法により形成するこ
とかできる。

本例装置は４次分■−■材料、例えばＧａｘＩｎＡｓ　
ｙＰ’＋　−ｙであって濃度Ｘ及びｙがｙ・　０．５ ×・０．４３５ｙ の関係にある材料の厚さｅｍを有する導波Ｎ　ｃ　＋を
具える。

禁制帯エネルギーと関連する波長は１．２２μｍである
。この実施例に従って設計される装置は実際の電気通信
規格に対応する波長λ。・１．５５μｍ、即ち臨界波長
から十分離れた波長で動作するものとする。

本例装置はガイドＧ、及びＧ２の高さｈを有する突条Ｒ
が形成された厚さＣ２を有するＩｎＰの２成分層Ｃ２を
具える。

基板Ｓ上の層Ｃ１及びＣ２の形成はＭＯＣＶＤ又はＣＶ
Ｄと称される方法に従ってエピタキシャル成長により行
なうことができる。突条Ｒの形成は閉じ込み層Ｃｇの上
面から深さｈに亘るｌ？ＩＥエツチングにより行なうこ
とができる。

４次分層Ｃ１は第２ｄ図に等エネルギー線で示されるよ
うに導波層である。この層ＣＩの厚さｅ、は、・基本モ
ード（０次）の伝搬に十分な厚さにする必要がある、 ・高次モードの伝搬を避けるために厚くしすぎてではな
らない、 という条件に基づいて選択する。

これらの条件に基づいて厚さｅｍは ０．１５μｍ　＜ｅｍ＜０．６μｍ にする。

しかし、厚さｅ、が大きいほどこの導波層内を伝搬する
波のエバネッセント部分が増大する。他方、厚さｅ、が
大きいと金属層が成分子Ｈに及ぼす影響が減少する。

これらの観察から、層Ｃ１の厚さｅｍはｅ＋＝０．２５
μｍ が最適であることが導かれた。

同様に、成分刊への十分な影響を保証しつつ成分付の損
失を最低にするためには、導波層Ｃ１と金属層１０との
間隔である厚さｅ２−６はｅｘ−ｈ＝０．１５μｍ が最適であることが導かれた。

以上から、偏波ＴＥ及びＴＨの分離構造の全てのパラメ
ータが結合長Ｌｃ　（ＴＥ）及びＬｃ　（ＴＭ）の決定
に影響を与え、これらの全ての最適パラメータと結合長
を末尾の表■の行Ａに示しである。

これらの条件の下では、結合長Ｌｃ　（ＴＥ）とＬｃ　
（ＴＭ）との比を示す第２ｃ図の曲線から、所望の条件
Ｌｃ（ＴＥ）＝　２Ｌｃ（ＴＭ） はガイドの縁−縁間隔ｄが ｄさ２．６５μｍ 即ち、２．５μｍ＜　ｄ　＜２．７５μｍのときに満足
されることがわかる。

成分子Ｈに対する結合長は Ｌｃ　（ＴＥ）　”　３６００　ｕ　ｍ成分子Ｈに対す
る結合長は Ｌｃ（ＴＭ）　”１８００μｍ である。

これから、装置上に形成される金属層１０の長りは Ｄ＝　　Ｌｃ（ＴＥ）＝３６００μｍ，にする。

これらの結果は金属層として、例えば真空蒸着により堆
積した金層を用いる場合に得られた。この金層は０．２
〜０．３μｍの厚さにするのが好ましい。

金は動作波長λ。である１、５５μｍの波長において ｎ１１＝　　０．１４　＋　ｔ　ｘ８．５２で表わされ
る複素屈折率を有する。実数部が大きすぎない屈折率を
有するならば他の金属を用いることもできる。

上述した種々のパラメータに依存する装置の性能はこれ
らのパラメータを最適にする場合にのみ最適にし得るこ
とを示すために、表■の行Ｂに、導波層ＣＩをもっと厚
＜　Ｌ（ｅ、＝０．４μｍ且つ閉込め層Ｃ２をもっと薄
くした（ｅ２＝０．１−　ｈ　）場合における条件Ｌｃ
　（ＴＥ）　＝２Ｌｃ　（ＴＭ）を満足する結合長Ｌｃ
　（ＴＥ）及びＬｃ　（ＴＭ）を示しである。

これらの条件の下ではＤを Ｄ”１５０００μｍ にする必要があるがために装置の寸法が著しく大きくな
る。

■：　−ヘテロ　１の この実施例では、基板Ｓ及び層Ｃ３を実施例Ｉと同一の
技術及び同一の材料で形成することができる。

閉込め層Ｃ２は存在せず（ｅｚ＝０）、突条Ｒは４成分
層Ｃ３内に、例えばＲＩＨによりエツチングする。第３
ｄ図は斯る構造を有するガイド内の光ビームの等エネル
ギー線を示すものである。

表■の行Ｃに、結合長Ｌｃ（ＴＥ）及びＬｃ　（ＴＭ）
間に課された条件を満足する種々の最適パラメータと結
合長Ｌｃ　（ＴＥ）及びＬｃ　（ＴＭ）とを示しである
。

第３ｅ図の曲線は、 ｄさ２．４５μｍ 即ち２．２５μ＜　ｄ　＜２．５μｍ に対し条件が満足されることを示している。

金属層の長さＤは Ｄ　＝９８００μｍ−Ｌｃ（ＴＥ） に選択する必要がある。

従って、これらの実施例のどちらを選択するかは、 二重ヘテロ構造は構造が複雑であるが、小形（９８００
μｍに対し３６００μｍ）であり、即ち集積化し易く、
低損失である利点を有する。

・単一ヘテロ構造は構造が簡単であり、エピタキシで形
成すべき層の厚さは臨界的でないが、長さが大きく集積
化が容易でなく損失も高くなる点に基づく。

■−■材料の層の成長方法及びエツチング方法は例えば
フランス国特許第８８８５０３号及び同第８８８５０４
号から得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明のＴＥ及びＴＭ偏波分離装置の上面図
、 第１ｂ図はこの装置におけるこれら偏波と関連するビー
ムの進路を記号的に示す図、 第２ａｌ１９は本発明装置の第１の実施例の第１ａ図の
１−１線上の断面図、 第２ｂ図は同じ（その■−■線上の断面図、第２ｃ図は
この実施例において構造の種々のパラメータが好適値で
ある場合におけるガイド間の縁−縁間隔ｄの関数として
のＴＥ偏波の結合長とＴＭ偏波の結合長との比Ｌｃ　（
ＴＥ）　／Ｌｃ　（ＴＭ）の変化を示す図、第２ｄ図は
斯る構造のガイド内のビームの等エネルギー線を示す図
、 第３ａ図は本発明装置の第２の実施例の第１ａ図の１−
１線上の断面図、 第３ｂ図は同じくその■−■線上の断面図、第３ｃ図は
この第２実施例におけるガイド間の縁−縁間隔ｄの関数
としてのＴＥ及びぴ偏波の結合長の比Ｌｃ　（ＴＥ）　
／Ｌｃ　（ＴＭ）の変化を示す図、第３ｄ図は斯る構造
のガイド内のビームの等エネルギー線を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２個の平行な単一モード光ガイド（Ｇ＿１及びＧ＿
   ２）を具え、一方の光ガイドはその入力端に光信号を受
   信し、更にこの信号をその２つのＴＥ及びＴＭ成分に分
   離する手段を具え、一方の成分（ＴＥ）を一方のガイド
   を経て出力端に伝送すると共に他方の成分（ＴＭ）を他
   方のガイドを経て出力端に伝送するようにしたＴＥ及び
   ＴＭ偏波の分離器を含むオプトエレクトロニク集積半導
   体装置において、前記両ガイドは少くとも１つのヘテロ
   構造（Ｓ／Ｃ＿１）と、その表面に設けられた２個の平
   行な導波用突条とで構成し、成分ＴＥ及びＴＭを分離す
   る前記手段は前記ヘテロ構造の表面の導波用突条間を長
   さＤに亘って延在する金属層で構成し、この長さＤを成
   分ＴＥの結合長Ｌｃ（ＴＥ）と Ｄ＝Ｌｃ（ＴＥ） の関係にする共に、装置の物理的パラメータを Ｌｃ（ＴＥ）＝２Ｌｃ（ＴＭ） の関係（Ｌｃ（ＴＭ）は成分ＴＭの結合長）を満足する
   ように選択してあることを特徴とするオプトエレクトロ
   ニク集積半導体装置。 前記ガイド（Ｇ＿１及びＧ＿２）は二重ヘテロ構造（Ｓ
   ／Ｃ＿１／Ｃ＿２）で構成したことを特徴とする請求項
   １記載の装置。 前記ヘテロ構造は厚さｅ＿１を有する導波層Ｃ＿１を形
   成するIII−Ｖ化合物の４成分層と閉込め層を形成する
   III−Ｖ化合物の２成分層とを具えていることを特徴と
   する請求項２記載の装置。 前記４成分化合物は一般式Ｇａ＿ｘＩｎ＿１＿−＿ｘＡ
   ｓ＿ｙＰ＿１＿−＿ｙを有するものであり、２成分化合
   物はＩｎＰであることを特徴とする請求項３記載の装置
   。 前記４成分化合物Ｇａ＿ｘＩｎ＿１＿−＿ｘＡｓ＿ｙＰ
   ＿１＿−＿ｙの濃度ｙ及びｘは ｙ＝０．５ ｘ＝０．４３５ｙ であることを特徴とする請求項４記載の装置。 ６、前記金属層は厚さｅ＿ｍを有する金（Ａｕ）の層で
   あることを特徴とする請求項５記載の装置。 ７、単一ヘテロ構造では前記突条（Ｒ）の高さｈは、こ
   れら突条が形成される４成分層Ｃ＿１の厚さよりも小さ
   い値を有していることを特徴とする請求項５又は６記載
   の装置。 ８、前記条件 Ｄ＝Ｌｃ（ＴＥ）＝２Ｌｃ（ＴＭ） を動作周波数λ＿０＝１．５５μｍで満足させるために
   、構造のパラメータが次のデータ： ｅ＿１＝０．５０μｍ，ｈ＝０．１μｍ ｅ＿２＝０，Ｗ＝３μｍ（突条の横寸法） ２．２５μｍ＜ｄ＜２．５μｍ（突条間の縁−縁間隔） Ｄ≒９８００μｍ ｅ＿ｍ≒０．２〜０．３μｍ を満足していることを特徴とする請求項７記載の装置。 ９、二重ヘテロ構造では２成分材料の上側閉込め層（Ｃ
   ＿２）が４成分材料の導波層の厚さｅ＿１に略々等しい
   厚さｅ＿２を有し、且つ上側閉込め層（Ｃ＿２）に形成
   された前記突条（Ｒ）の高さｈがこの閉込め層（Ｃ＿２
   ）の厚さの半分以下であることを特徴とする請求項５又
   は６記載の装置。 １０、前記条件 Ｄ＝Ｌｃ（ＴＥ）＝２Ｌｃ（ＴＭ） を動作波長λ＿０＝１．５５μｍで満足させるために、
   構造のパラメータが次のデータ： ｅ＿１＝０．２５μｍ，ｈ＝０．１μｍ ｅ＿２＝０．２５μｍ，Ｗ＝３μｍ（突条の横寸法）２
   ．５μｍ＜ｄ＜２．７５μｍ（突条間の縁−縁間隔）Ｄ
   ≒３６００μｍ ｅ＿ｍ≒０．２〜０．３μｍ を満足していることを特徴とする請求項９記載の装置。 １１、請求項１〜１０項の何れかに記載のオプトエレク
   トロニク集積半導体装置を製造する方法において、少く
   とも、 （ａ）液体カプセル式チョクラルスキー法のような引上
   げ法により得られたリン化インジウムＩｎＰの固体ブロ
   ックから切り出して得られたウェファのような半絶縁性
   又はｎ＾＋導電型のＩｎＰの基板（Ｓ）を形成する工程
   と、（ｂ）一般式Ｇａ＿ｘＩｎ＿１＿−＿ｘＡｓ＿ｙＰ
   ＿１＿−＿ｙを有し、濃度ｘ及びｙがｙ＝０．５及びｘ
   ＝０．４３５ｙである材料の層（Ｃ＿１）を前記基板上
   に、ＭＯＣＶＤ又はＣＶＤのようなエピタキシャル成長
   法により厚さｅ＿１に亘ってエピタキシャル成長して形
   成する工程と、を具えることを特徴とするオプトエレク
   トロニク集積半導体装置の製造方法。 １２、更に、 （ｃ）上側エピタキシャル層をＲＩＥのようなエッチン
   グ法によりエッチングして横寸法ｗ及び高さｈを有する
   と共に互いに縁−縁間隔ｄで離間して平行に延在する２
   個の突条（Ｒ）を形成する工程と、 （ｄ）突条（Ｒ）間に金（Ａｕ）の層を真空蒸着のよう
   な堆積方法により長さＤ及び厚さｅ＿ｍに亘って堆積す
   る工程と、 を具えることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３、請求項８に記載の装置を得るために、エピタキシ
   ャル層（Ｃ＿１）は厚さ ｅ＿１＝０．５μｍ を有し、且つ突条はこの層を深さｈ＝０．１μｍに亘っ
   てエッチングして Ｗ＝３μｍ２．２５μｍ＜ｄ＜２．５μｍ を満足するようにし、且つ金層は長さ Ｄ≒９８００μｍ 及び厚さ ｅ＿ｍ≒０．２〜０．３μｍ を有することを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４、前記の工程（ｂ）と（ｃ）との間に、（ｂ）Ｉｎ
   Ｐの層（Ｃ＿２）をＭＯＣＶＤ又はＣＶＤのようなエピ
   タキシャル成長方法により形成する工程 を具えることを特徴とする請求項１２記載の方法。 １５、請求項１０記載の装置を得るために、エピタキシ
   ャル層（Ｃ＿１）は厚さｅ＿１＝０．２５μｍを有し、
   エピタキシャル層（Ｃ＿１）は厚さｅ＿２＝０．２５μ
   ｍを有し、且つ突条（Ｒ）は後者の層を深さ０．１μｍ
   に亘ってエッチングして ｗ＝３μｍ ２．５μｍ＜ｄ＜２．７５μｍ を満足するようにし、且つ金層は長さ Ｄ≒３６００μｍ 及び厚さ ｅ＿ｍ≒０．２〜０．３μｍ を有することを特徴とする請求項１２記載の方法。