JPH03126911A - 光スイッチ及びその製造方法 - Google Patents
光スイッチ及びその製造方法Info
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- JPH03126911A JPH03126911A JP26565189A JP26565189A JPH03126911A JP H03126911 A JPH03126911 A JP H03126911A JP 26565189 A JP26565189 A JP 26565189A JP 26565189 A JP26565189 A JP 26565189A JP H03126911 A JPH03126911 A JP H03126911A
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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］
本発明は光通信に必要な、小型で高信頼性を有する導波
路型光スイッチに関する。
路型光スイッチに関する。
［従来技術］
従来、光通信に用いるマツハ・ツエンダ−型光スイッチ
は、ＧａＡｓ系のｐｎ接合型ダブルへテロ接合の光導波
路を用いて電流注入による屈折率変化を利用したマツハ
・ツエンダ−型光スイッチ、あるいはＬｉＮｂＯ２等の
強誘電体を用いて一次電気光学効果を利用したマツハ・
ツエンダ−型光スイッチであった。
は、ＧａＡｓ系のｐｎ接合型ダブルへテロ接合の光導波
路を用いて電流注入による屈折率変化を利用したマツハ
・ツエンダ−型光スイッチ、あるいはＬｉＮｂＯ２等の
強誘電体を用いて一次電気光学効果を利用したマツハ・
ツエンダ−型光スイッチであった。
［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、ＧａＡｓ系の化合
物半導体光導波路の場合、フリーキャリアによる散乱損
失により光の伝搬損が生ずるという問題や、精度良く加
工することが難しい為に、高速のスイッチングが難しい
という問題点を有していた。また、ＬｉＮｂ０ａ等の強
誘電体を用いた場合、光導波路がきれいな結晶層ではな
いために光学的損傷が起こる、あるいは特性のドリフト
が起こるというを問題点を有していた。
物半導体光導波路の場合、フリーキャリアによる散乱損
失により光の伝搬損が生ずるという問題や、精度良く加
工することが難しい為に、高速のスイッチングが難しい
という問題点を有していた。また、ＬｉＮｂ０ａ等の強
誘電体を用いた場合、光導波路がきれいな結晶層ではな
いために光学的損傷が起こる、あるいは特性のドリフト
が起こるというを問題点を有していた。
そこで本発明は、従来のこのような課題を解決するもの
で、低損失の光導波路により消光比が高く高速のスイッ
チングが可能で、更に製造が極めて容易なマツハ・ツエ
ンダ−型光スイッチを供給することを目的としている。
で、低損失の光導波路により消光比が高く高速のスイッ
チングが可能で、更に製造が極めて容易なマツハ・ツエ
ンダ−型光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光スイッチは、単結
晶半導体基板上に、二つのＹ分岐光導波路から成るマツ
ハ・ツエンダ−干渉計で構成された光スイッチに於て、
前記半導体基板が■−■属化金化合物半導体成り、前記
光導波路がｎ−ｖｒ族化合物半導体から成ることを特徴
としている。
晶半導体基板上に、二つのＹ分岐光導波路から成るマツ
ハ・ツエンダ−干渉計で構成された光スイッチに於て、
前記半導体基板が■−■属化金化合物半導体成り、前記
光導波路がｎ−ｖｒ族化合物半導体から成ることを特徴
としている。
更に、前記光導波路がＺｎＳｅから成る光導波層とＺｎ
５ｙＳｅ＋−ヶ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。
５ｙＳｅ＋−ヶ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性によって形成されることを特徴
としている。
的エピタキシャル成長性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光スイッチの基本構成部
を示す上面図である。（１０１）のｎ型ＧａＡｓ単結晶
基板上に（１０２）と（１０３）のＺｎＳＳｅから成る
光導波路が、図のように配置されている。一方の側から
光導波路に入射した光（１０４）は、Ｙ分岐導波路で二
つの光波に分けられる。一方の導波路上には（１０５）
の電極が設けられてあり、電圧を印加することによって
、−次の電気光学効果が起こ゛り位相定数に変調をかけ
ることができる。従って、もう一方のＹ分岐導波路で二
つの光波が合流するとき、適当な位相差がついていれば
（１０６）の出射光をオンしたりオフしたりするスイッ
チングが可能となる。第２図は、第１図のＡ−Ａ−に於
ける断面構造図である。 （２０１，）のｎ型にａＡｓ
基板上に、 （２０２） （２０３）のＺｎＳクラッ
ド層、（２０４）（２０５）のＺｎＳｅ光導波層、 （
２０６） （２０７）のＺｎＳクラッド層、（２０８
）のＺｎ５ｉ１．＠ｓｓ ｅ １１．９５埋め込み層、
（２０９）の上部電極、及び（２１０）の下部電極か
ら構成されている。
を示す上面図である。（１０１）のｎ型ＧａＡｓ単結晶
基板上に（１０２）と（１０３）のＺｎＳＳｅから成る
光導波路が、図のように配置されている。一方の側から
光導波路に入射した光（１０４）は、Ｙ分岐導波路で二
つの光波に分けられる。一方の導波路上には（１０５）
の電極が設けられてあり、電圧を印加することによって
、−次の電気光学効果が起こ゛り位相定数に変調をかけ
ることができる。従って、もう一方のＹ分岐導波路で二
つの光波が合流するとき、適当な位相差がついていれば
（１０６）の出射光をオンしたりオフしたりするスイッ
チングが可能となる。第２図は、第１図のＡ−Ａ−に於
ける断面構造図である。 （２０１，）のｎ型にａＡｓ
基板上に、 （２０２） （２０３）のＺｎＳクラッ
ド層、（２０４）（２０５）のＺｎＳｅ光導波層、 （
２０６） （２０７）のＺｎＳクラッド層、（２０８
）のＺｎ５ｉ１．＠ｓｓ ｅ １１．９５埋め込み層、
（２０９）の上部電極、及び（２１０）の下部電極か
ら構成されている。
ＺｎＳｅ層の屈折率は２．５３、ＺｎＳ層の屈折率は２
．４０、Ｚ ｎ Ｓ ｅ、ｅｓｓ ｅ ｅ、ｓｓ層の屈
折率は２．５２４である為、導波光は（２０４）のＺｎ
Ｓｅ層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
損失のない光導波が可能である。 （２０９）と（２１
０）の電極間に電圧をかけると、ＺｎＳｅの屈折率が変
わり、各導波路の位相定数を変えることができる。また
、ＺｎＳｅの比誘電率は８．１と低く、浮遊容量の値が
小さい。その結果、高速のスイッチング動作が可能とな
る。
．４０、Ｚ ｎ Ｓ ｅ、ｅｓｓ ｅ ｅ、ｓｓ層の屈
折率は２．５２４である為、導波光は（２０４）のＺｎ
Ｓｅ層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
損失のない光導波が可能である。 （２０９）と（２１
０）の電極間に電圧をかけると、ＺｎＳｅの屈折率が変
わり、各導波路の位相定数を変えることができる。また
、ＺｎＳｅの比誘電率は８．１と低く、浮遊容量の値が
小さい。その結果、高速のスイッチング動作が可能とな
る。
第３図は本発明の一実施例を示す光スイッチの製造工程
図である。（３０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に（３０２
）のＳｉＯ２膜を０．１〜０．４μｍの膜厚で成膜する
（第３図（ａ））。次に第１図にみられるような光導波
路のパターン状に前記５ｉＯ２ＪＩＩをエツチング除去
する（第３図（Ｃ））ここで第３図（ｂ）は、上面図第
３図（ｃ）のＡ−Ａ−に於ける断面構造を示す。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（ＤＭＳｅ）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ＧａＡｓ表面上
にのみ第一のＺｎＳクラ・２ド層（３０３）、ＺｎＳｅ
光導波層（３０４）、第二のＺｎＳクラッド層（３０５
）がストライブ状に結晶成長する（第３図（ｄ））。そ
の後、ＳｉＯ２を除去し全面にＺ ｎ Ｓ ｓ、ｅｓｓ
ｅ ９．９５ （３０６）を結晶成長する（第３図（
ｅ））。次に、導波路上に電極（３０７）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（ｇ）
）。ここで第３図（ｆ）は、上面図第３図（ｇ）のＢ−
Ｂ −に於ける断面構造を示したものである。
図である。（３０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に（３０２
）のＳｉＯ２膜を０．１〜０．４μｍの膜厚で成膜する
（第３図（ａ））。次に第１図にみられるような光導波
路のパターン状に前記５ｉＯ２ＪＩＩをエツチング除去
する（第３図（Ｃ））ここで第３図（ｂ）は、上面図第
３図（ｃ）のＡ−Ａ−に於ける断面構造を示す。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（ＤＭＳｅ）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ＧａＡｓ表面上
にのみ第一のＺｎＳクラ・２ド層（３０３）、ＺｎＳｅ
光導波層（３０４）、第二のＺｎＳクラッド層（３０５
）がストライブ状に結晶成長する（第３図（ｄ））。そ
の後、ＳｉＯ２を除去し全面にＺ ｎ Ｓ ｓ、ｅｓｓ
ｅ ９．９５ （３０６）を結晶成長する（第３図（
ｅ））。次に、導波路上に電極（３０７）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（ｇ）
）。ここで第３図（ｆ）は、上面図第３図（ｇ）のＢ−
Ｂ −に於ける断面構造を示したものである。
〔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）、光導波路が、単結晶のＩｆ−ＶＩ属化合物半導
体薄膜で構成されているため、光の伝搬損失が少なく、
従ってノイズレベルが信号光に比べて小さくでき消光比
の高いスイッチング特性が得られる。
体薄膜で構成されているため、光の伝搬損失が少なく、
従ってノイズレベルが信号光に比べて小さくでき消光比
の高いスイッチング特性が得られる。
（２）、導波路の持つ浮遊容量が小さいために、高速の
スイッチング動作が可能である。
スイッチング動作が可能である。
（３）、先導波層のＩＴ−Ｖｌ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。
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。
（４）、光導波路が、選択的結晶成長方法によって形成
できるため、精密な形状の加工がきわめて容易に行うこ
とができる。従って、前記高速光スイッチが、歩留り高
く製造することが可能である。
できるため、精密な形状の加工がきわめて容易に行うこ
とができる。従って、前記高速光スイッチが、歩留り高
く製造することが可能である。
第１図は本発明の光スイッチの一実施例を示す上面図。
第２図は本発明の光スイッチの一実施例を示す断面構造
図であり、第１図のＡ−Ａ−に於ける断面図。 第３図（ａ）〜（ｇ）は本発明の光スイッチの一実施例
に於ける製造工程図。 （１０１） （１０２） （１０４） （１０５） （１０６） （２０２） （２０４） （２０６） （２０１） （３０１） ・・・ＧａＡｓ単結晶基板 （１０３） ・・・光導波路部 ・入射光 ・上部電極 ・出射光 （２０３） （３０３） ・・・ＺｎＳクラッド層 （２０５）（３０４） ・・・ＺｎＳｅ光導波層 （２０７） （３０５） ・ ・ ・ＺｎＳｎＳクララ層 （２０８） （３０６） ｎＳｇ ｓＳ ｅ ａ、９６ 埋め込み層 （２０９） （３０７ン 上部電極 （２１，０） （３０８） 下部電極 以上
図であり、第１図のＡ−Ａ−に於ける断面図。 第３図（ａ）〜（ｇ）は本発明の光スイッチの一実施例
に於ける製造工程図。 （１０１） （１０２） （１０４） （１０５） （１０６） （２０２） （２０４） （２０６） （２０１） （３０１） ・・・ＧａＡｓ単結晶基板 （１０３） ・・・光導波路部 ・入射光 ・上部電極 ・出射光 （２０３） （３０３） ・・・ＺｎＳクラッド層 （２０５）（３０４） ・・・ＺｎＳｅ光導波層 （２０７） （３０５） ・ ・ ・ＺｎＳｎＳクララ層 （２０８） （３０６） ｎＳｇ ｓＳ ｅ ａ、９６ 埋め込み層 （２０９） （３０７ン 上部電極 （２１，０） （３０８） 下部電極 以上
Claims (3)
- （１）単結晶半導体基板上に、二つのＹ分岐光導波路か
ら成るマッハ・ツェンダー干渉計で構成された光スイッ
チに於て、前記半導体基板がIII−Ｖ属化合物半導体か
ら成り、前記光導波路がII−VI族化合物半導体から成る
ことを特徴とする光スイッチ。 - （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請求項１記載の光スイッ
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
とする請求項１記載の光スイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26565189A JPH03126911A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 光スイッチ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26565189A JPH03126911A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 光スイッチ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126911A true JPH03126911A (ja) | 1991-05-30 |
Family
ID=17420098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26565189A Pending JPH03126911A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 光スイッチ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03126911A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7555127B2 (en) | 2002-02-22 | 2009-06-30 | Nec Corporation | Quantum cryptography key distribution system and method |
-
1989
- 1989-10-12 JP JP26565189A patent/JPH03126911A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7555127B2 (en) | 2002-02-22 | 2009-06-30 | Nec Corporation | Quantum cryptography key distribution system and method |
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