JPH03174503A - Optical wavelength filter and device using the same - Google Patents

Optical wavelength filter and device using the same

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JPH03174503A
JPH03174503A JP1314841A JP31484189A JPH03174503A JP H03174503 A JPH03174503 A JP H03174503A JP 1314841 A JP1314841 A JP 1314841A JP 31484189 A JP31484189 A JP 31484189A JP H03174503 A JPH03174503 A JP H03174503A
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light
grating
wavelength
layer
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Abstract

PURPOSE:To suppress a side robe by comprising one cycle of a grating of a chevron part that is a high refractive index area and a valley part that is a low refractive index area, and changing a ratio of chevron part to valley part in one cycle. CONSTITUTION:One cycle of the grating formed in either first and second waveguides 4, 6 or their peripheral areas is comprised of the chevron part that is the high refractive index area and the valley part that is the low refractive index area, and the ratio of chevron part to valley part is changed. It is enough to change the ratio so that the intensity of photocoupling between two waveguides can be changed in the progressive direction of light. Thereby, it is possible to suppress the side robe, and to improve the prevention of crosstalk between signal optical wavelength, and to increase the number of channels or wavelength multiplicity storable in a specific band.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、波長多重光情報伝送システム等において、光
波の分波もしくは合波な行なう為の光波長フィルクーな
いしそれを用いた光検出器、光増幅器などに関し、特に
方向性結合器を用い山部分と谷部外の割合が変化するグ
レーティングを備えた光波長フィルターないしそれを用
いた光検出器、光増幅器などに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical wavelength filter for demultiplexing or multiplexing light waves in a wavelength multiplexing optical information transmission system, or a photodetector using the same. The present invention relates to optical amplifiers and the like, and particularly to optical wavelength filters using directional couplers and equipped with gratings in which the ratio of peaks to valleys changes, and photodetectors and optical amplifiers using the same.

[従来の技術] 従来の方向性結合器を用いた光波長フィルターは、例え
ば、R,C,AlfernesS他:Applied 
 Physics  I、etters、33.P16
1 (1978)、特開昭61−250607あるいは
三木他、電子通信学会研究報告0QE81−129に記
載されているもののように、方向性結合器を構成する2
つの先導波路が同一基板上に形成されていた。
[Prior Art] An optical wavelength filter using a conventional directional coupler is, for example, as described in R. C. Alfernes S et al.: Applied
Physics I, etters, 33. P16
1 (1978), JP-A No. 61-250607, or Miki et al.
Two leading waveguides were formed on the same substrate.

第21図はこのような従来の光波長フィルターの構成を
示す図である。同図において、2つの導波路191,1
92は、図示の如く、線幅ないし高さW5、Ws 、屈
折率nt、02などが異なって形成されている為、夫々
の先導波路191.192を伝搬する導波光の波長と伝
搬定数との分散関係も異なっている。このとき、定数の
波長域の導波光に対して両溝波路の伝搬定数が一致し、
2つの導波路191,192間で光結合が起こる。つま
り、この特定の波長域の光のみが選択されて、導波路1
91,192間で光パワーを移行させることができる。
FIG. 21 is a diagram showing the configuration of such a conventional optical wavelength filter. In the figure, two waveguides 191, 1
92 are formed with different line widths or heights W5, Ws, refractive indexes nt, 02, etc. as shown in the figure, so that the wavelength and propagation constant of the guided light propagating through the respective leading waveguides 191 and 192 are different. The dispersion relationship is also different. At this time, the propagation constants of both groove waveguides match for guided light in a constant wavelength range,
Optical coupling occurs between the two waveguides 191 and 192. In other words, only light in this specific wavelength range is selected and the waveguide 1
Optical power can be transferred between 91 and 192.

また、2つの導波光の光電界分布が存在する領域のいず
れかに2つの導波路間の伝搬定数差を補償するグレーテ
ィングを形成しておき、上記従来例と同様に特定の波長
域の光のみを選択して導波路間で光パワーを移行する例
も知られている。
In addition, a grating that compensates for the difference in propagation constant between the two waveguides is formed in one of the regions where the optical electric field distribution of the two guided lights exists, and as in the conventional example above, only light in a specific wavelength range can be used. An example is also known in which optical power is transferred between waveguides by selecting .

こうして、従来、光パワーの移行を利用して、信号光と
特定波長の光波との間で合波ないし分波を行なう為に、
光波長フィルターが用いられていた。
In this way, conventionally, in order to perform multiplexing or demultiplexing between a signal light and a light wave of a specific wavelength by utilizing the optical power transition,
A light wavelength filter was used.

[発明が解決しようする課題] しかし乍ら、上記従来例で得られるフィルター特性では
、第22図に示す様に、中心波長を含む透過帯域(メイ
ンローブ)の両側に無視できない大きさのサイドローブ
が形成されていた。サイドローブの存在は、波長多重化
された光信号のクロストークを招いたり、クロストーク
を避ける為に十分な波長間隔を開ける必要性を生じさせ
1通信可能なチャネル数を低減させるなどといった素子
の性能向上の妨害要因となっていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, with the filter characteristics obtained in the conventional example described above, as shown in FIG. was formed. The existence of side lobes causes crosstalk in wavelength-multiplexed optical signals, and the need to maintain sufficient wavelength spacing to avoid crosstalk, reducing the number of channels that can be communicated. This was a factor that hindered performance improvement.

その対策として、例えば、R,C,Alferness
他:IEEE  Journa10f  Quantu
m  Electronics%QE−14,No、1
1.P、843 (1978)(第23図参照)に示す
様に、方向性結合器を構成する導波路193、t94の
間隔にテーバなつけることにより、光学的結合の強さを
光の進行方向に沿って変化させ、上述のサイドローブを
抑圧する提案がなされている。
As a countermeasure, for example, R, C, Alferness
Others: IEEE Journal10f Quantu
m Electronics%QE-14, No. 1
1. P, 843 (1978) (see Figure 23), by tapering the spacing between the waveguides 193 and t94 constituting the directional coupler, the strength of optical coupling can be adjusted in the direction of light propagation. Proposals have been made to suppress the above-mentioned sidelobes by varying the angle along the curve.

しかし、この方法では、第23図に示す様に導波路19
3を曲線状に形成するのが困難であり、また、積層型の
方向性結合器とする場合は更に製作の困難度が増すとい
う難点がある。
However, in this method, as shown in FIG.
3 is difficult to form into a curved shape, and when a laminated type directional coupler is used, the difficulty of manufacturing increases further.

従って1本発明の目的は、上記課題に鑑み、上述のサイ
ドローブを充分に抑圧しつつかつ作成も比較的簡単な構
成を有する光波長フィルター及びそれを用いた装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an optical wavelength filter that sufficiently suppresses the above-mentioned side lobes and is relatively simple to manufacture, and an apparatus using the same.

[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する本発明では、波長多重化された光の
中より特定の光波を波長選択する光波長フィルターにお
いて、前記波長多重化光が入射し伝搬する第1の導波路
と、前記特定光波が伝搬する第2の導波路と、該第1及
び第2の導波路及びその周辺領域のいずれかに形成され
たグレーティングとを具備し。
[Means for Solving the Problems] In the present invention that achieves the above object, in an optical wavelength filter that selects the wavelength of a specific light wave from wavelength-multiplexed light, the wavelength-multiplexed light enters and propagates. The device includes a first waveguide, a second waveguide through which the specific light wave propagates, and a grating formed in either of the first and second waveguides and their surrounding areas.

該グレーティングは、高屈折率領域である山部分と低屈
折率領域である谷部分とから1周期が構成され、該山部
分と谷部分の1周期に占める割合が変化している。
One period of the grating is composed of a peak portion that is a high refractive index region and a valley portion that is a low refractive index region, and the proportion of the peak portion and the valley portion in one period changes.

上記割合の変化の仕方には、構成ないし設計に応じて、
様々なものが可能で、要は第23図の従来例におけるサ
イドローブ抑圧の原理と同じく、2つの導波路間の光学
的結合の強さを光の進行方向に沿って変化させる様に上
記割合を変化させればよい。またグレーティングのピッ
チについても、必ずしも全グレーティング領域において
一定である必要はない。
The way the above ratio changes depends on the configuration or design.
Various configurations are possible, and the point is that, similar to the principle of sidelobe suppression in the conventional example shown in FIG. All you have to do is change. Furthermore, the pitch of the grating does not necessarily need to be constant over the entire grating area.

上記構成の光波長フィルターにおいて、上記第2の導波
路の伝搬光の光電変換を行なう光検出部を加えれば波長
多重化された光信号の中より特定の光波を分波して検出
する光検出器が構成され、上記第2の導波路を、ここに
光が入射されるときにその強度に応じたキャリアを生じ
る光吸収層とすればこの吸収層により入力光のうち特定
の光波のみを選択的に検出する光検出器が構成され、更
に、上記第2の導波路を、光増幅の行なわれる活性層と
し、グレーティングを、活性層と第1の導波路と平行な
同一平面内に距離を置いて、夫々、同一の選択波長を有
する如く、一対設け、そして一対のグレーティングの間
に注入電流が流れる様に電極を形成すれば、半導体レー
ザ構造の用いられた光増幅器が構成される[実施例] 第1図は本発明の第1実施例の構成を示す図である。
In the optical wavelength filter having the above configuration, if a photodetector section that performs photoelectric conversion of the light propagating in the second waveguide is added, a photodetector that demultiplexes and detects a specific light wave from the wavelength-multiplexed optical signal is added. If the second waveguide is a light absorption layer that generates carriers according to the intensity of light when it is incident there, this absorption layer will select only a specific light wave from the input light. The second waveguide is an active layer where optical amplification is performed, and the grating is arranged in the same plane parallel to the active layer and the first waveguide at a distance. An optical amplifier using a semiconductor laser structure is constructed by providing a pair of gratings, each having the same selected wavelength, and forming an electrode so that an injection current flows between the pair of gratings. Example] FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

先ず1本実施例の構造について説明する。First, the structure of this embodiment will be explained.

本実施例は、GaAsである基板l上に、厚さ0.5μ
mのGaAsであるバッファ層2、厚さ1.5μmのA
 l a、s Gao、s Asであるクラッド層3、
GaAsとA l O,4G a。aAsとが交互に積
層されて多重量子井戸(MQW)とされた厚さ0.1μ
mの第1導波路4.厚さ0.8umのA l o、s 
G ao、sAsであるクラッド層5、GaASとAI
In this example, a 0.5 μm thick substrate is placed on a GaAs substrate l.
buffer layer 2 of GaAs with a thickness of 1.5 μm;
A cladding layer 3 of l a, s Gao, s As,
GaAs and A l O, 4G a. A multi-quantum well (MQW) with a thickness of 0.1 μm formed by alternately stacking aAs and
m first waveguide 4. A lo,s with a thickness of 0.8 um
Cladding layer 5 which is Gao, sAs, GaAS and AI
.

zGaa、aAsとが交互に積層されてMQWとされた
厚さ0.4μmの第2導波路6を分子線エピタキシャル
(MBE)法により順に成長させている0次に、フォト
レジストを用いたフォトリソグラフィー法によってレジ
ストマスク作製後1反応性イオンビームエツチング(R
TBE)により第2導波路6の上面の一部に深さ0.0
7μmのコラゲーションから成るグレーティング7を形
成する。
A second waveguide 6 with a thickness of 0.4 μm in which zGaa and aAs are alternately laminated to form an MQW is grown in order by molecular beam epitaxial (MBE) method, and then photolithography using a photoresist is performed. After fabricating a resist mask by the method, reactive ion beam etching (R
TBE), a part of the upper surface of the second waveguide 6 has a depth of 0.0
A grating 7 made of 7 μm collage is formed.

本実施例では、フィルタースペクトルのサイドローブを
抑圧する為、グレーティング7の結合係数を光の進行方
向に沿って、その中央部分から光の入射側及び伝搬側に
向かって略対称的に変化させている。つまり、グレーテ
ィング7のパターンを第1図に示す様に、ピッチAは一
定で、グレーティング7を構成する山と谷(或はライン
とスペース)の割合を光の進行方向に沿って変化させて
いる。山が高屈折率n2の部分であり、谷が低屈折率n
1の部分である。
In this embodiment, in order to suppress the sidelobes of the filter spectrum, the coupling coefficient of the grating 7 is changed approximately symmetrically from the central portion toward the light incident side and the light propagation side along the light traveling direction. There is. In other words, as shown in Figure 1, the pattern of the grating 7 is such that the pitch A is constant, and the ratio of peaks and valleys (or lines and spaces) that make up the grating 7 changes along the direction of light travel. . The peaks are areas with a high refractive index n2, and the valleys are areas with a low refractive index n2.
This is part 1.

続いて、グレーティング7形成後、スパッタリング法に
よりS i Ot 8をグレーティング7上に成膜する
0次に、再びフォトレジストを塗布し、導波光の横方向
閉じ込め用のストライブをバターニングした後、RIB
E法によりGaAs基板1が露出する位置までウェハー
をエツチングする。この際、ストライブの先端は、光入
力時に第1の導波路4のみに光を結合させる為に光の進
行方向に対して斜めにカットする。
Subsequently, after forming the grating 7, SiOt 8 is deposited on the grating 7 by a sputtering method. Next, photoresist is applied again, and stripes for lateral confinement of the guided light are patterned. R.I.B.
The wafer is etched using the E method until the GaAs substrate 1 is exposed. At this time, the tips of the stripes are cut obliquely with respect to the direction in which the light travels in order to couple the light only to the first waveguide 4 at the time of light input.

こうして、次に液相エピタキシャル(LPE)法により
Ala、s Gao、s Asを成長させ、ストライブ
を埋め込み、その後再び5tO2を全面に成膜する。こ
の結果、第1図に示す2つの導波路4.6が積層された
構造が得られる。
In this way, next, Ala, s Gao, and s As are grown by the liquid phase epitaxial (LPE) method, stripes are embedded, and then 5tO2 is deposited over the entire surface again. As a result, a structure in which two waveguides 4.6 are stacked as shown in FIG. 1 is obtained.

この様に、本実施例の光波長フィルターは、導波路(第
i導波路4.第2導波路6)が層方向に2層積層され、
これらによる方向性結合器が構成されている。各導波路
4.6は、厚さや組成が異なるように形成されているの
で、各々を導波する光の伝搬定数は異なるものとなる。
In this way, in the optical wavelength filter of this example, two waveguides (i-th waveguide 4, second waveguide 6) are laminated in the layer direction,
A directional coupler is constituted by these. Since each waveguide 4.6 is formed to have a different thickness and composition, the propagation constant of light guided through each waveguide will be different.

第2導波路6に形成されたグレーティング7は、光結合
される波長を選択する為のもので、そのピッチや山と谷
の割合の変化により選択される波長域が決定される。
The grating 7 formed in the second waveguide 6 is for selecting the wavelength to be optically coupled, and the selected wavelength range is determined by changes in the pitch and the ratio of peaks and valleys.

第2図は本実施例の導波モードの光電界分布を示す。縦
軸は光の電界強度分布を示し、横軸は第2導波路6の上
面を基準とした積層方向の距離を示す、この様に、本実
施例の導波路4.6における導波モードには、第1導波
路4を中心として成立する奇モード11と第2導波路6
を中心として成立する偶モード12があり、グレーティ
ング7はこの偶モード12と奇モード11とが重なり合
う部分(第2図の第2導波路6の左側の部分)に上記の
如き態様で形成されている。
FIG. 2 shows the optical electric field distribution in the waveguide mode of this example. The vertical axis shows the electric field intensity distribution of light, and the horizontal axis shows the distance in the stacking direction with respect to the top surface of the second waveguide 6. In this way, the waveguide mode in the waveguide 4.6 of this embodiment is the odd mode 11 established around the first waveguide 4 and the second waveguide 6.
There is an even mode 12 that is established around There is.

本実施例の動作について以下に説明する。The operation of this embodiment will be explained below.

今、波長0.8amから0.86μmに亙って波長多重
化された入力光14を、第1図に示す如く、第1導波路
4へ入力結合させる。2つの導波路4.6において成立
するモードには、前述した様に、偶モード12と奇モー
ドllがあるが、第1導波路4に人力された入力光14
は、第1導波路4を中心とする奇モード11として伝搬
してゆく、このとき、グレーティング7の存在しない領
域では奇モード11と偶モード12は伝搬定数が異なる
為、殆ど結合せず独立に近い形で伝搬する、しかし、グ
レーティング7の存在する領域では、奇モード11の伝
搬定数β。。と偶モード12の伝搬定数βmvanの間
に以下の関係が成立すれば、光パワーの移行が生じる。
Now, input light 14 wavelength-multiplexed over wavelengths from 0.8 am to 0.86 μm is coupled into the first waveguide 4 as shown in FIG. As mentioned above, the modes established in the two waveguides 4.6 include the even mode 12 and the odd mode 11, but the input light 14 manually applied to the first waveguide 4
propagates as an odd mode 11 centered on the first waveguide 4. At this time, in the region where the grating 7 does not exist, the odd mode 11 and the even mode 12 have different propagation constants, so they are hardly coupled and operate independently. However, in the region where the grating 7 is present, the propagation constant β of the odd mode 11 propagates in a close manner. . If the following relationship holds between the propagation constant βmvan of the even mode 12 and the propagation constant βmvan of the even mode 12, a shift in optical power occurs.

β、v1(え)−〇。、6 (尤)=2π/A・・・・
 (1) ここでえは光の波長であり、Aはグレーティング7のピ
ッチである。
β, v1(eh)-〇. , 6 (yield) = 2π/A...
(1) Here, E is the wavelength of light, and A is the pitch of the grating 7.

以上の様な光パワー移行が生じれば、入力光14が結合
した奇モード11の導波光は偶モード12の導波光に変
換される。従って。
When the optical power shift as described above occurs, the guided light of the odd mode 11 coupled with the input light 14 is converted to the guided light of the even mode 12. Therefore.

入力光14は最終的に第2導波路6を伝搬する光波とな
り選択出力光15となって出力される。他の波長の光は
、そのまま非選択出力光16として第1導波路4から出
力される。
The input light 14 finally becomes a light wave propagating through the second waveguide 6 and is output as a selected output light 15. Light of other wavelengths is output as is from the first waveguide 4 as non-selected output light 16.

ところで、このとき2つの導波路4.6を伝搬する光波
の結合の強さを表わす係数として結合器11 gがある
。この結合係数gは次の式で表わされる。
Incidentally, at this time, there is a coupler 11g as a coefficient representing the strength of coupling between the light waves propagating through the two waveguides 4.6. This coupling coefficient g is expressed by the following formula.

g” I teven (X) ” A+  (X) 
 ・εaaa  (X)dx・ ・・・ (2) ここで、Cevens C。aaは夫々偶モード12、
奇モード11の光の電界分布を表わしており、A1はグ
レーティング7のフーリエ係数の1字回折光に相当する
成分である。矩形波状のグレーティング7を仮定すれば
A+(x)は次式で表わされる。
g” I even (X) ” A+ (X)
・εaaa (X)dx・ ... (2) Here, Cevens C. aa is even mode 12,
It represents the electric field distribution of light in odd mode 11, and A1 is a component corresponding to the one-character diffracted light of the Fourier coefficient of grating 7. Assuming a rectangular wave grating 7, A+(x) is expressed by the following equation.

・ ・ ・ ・ (3) ここで、g=1 (βevenとβ。。の結合が1次回
折光により行なわれるので)であり、n2、nlは夫々
グレーティング7の山と谷を構成する材料の屈折率であ
り、Aはグレーティング7のピッチ、Wは谷の幅である
・ ・ ・ ・ (3) Here, g = 1 (because the coupling between βeven and β is performed by the first-order diffracted light), and n2 and nl are the refraction of the material constituting the peaks and valleys of the grating 7, respectively. where A is the pitch of the grating 7 and W is the width of the valley.

つまり、結合係数gは、この場合、グレーティング7の
ピッチ八に占める山と谷の割合に依存する。第3図は、
本実施例の構成による方向性結合器型光波長フィルター
において、グレーティング7の山と谷の割合を変化させ
たときの結合係数gの変化を表わしたグラフである。こ
の図示例では、山と谷の割合が0.75:0.25付近
で結合の強さは最大となり、それ以上でも以下でも結合
の強さは低下する。但し、この結合の強さが最大となる
山と谷の割合は導波路の構成により異なり、この例では
上記の割合であった。
That is, in this case, the coupling coefficient g depends on the proportion of peaks and valleys in the pitch of the grating 7. Figure 3 shows
7 is a graph showing a change in the coupling coefficient g when the ratio of peaks and valleys of the grating 7 is changed in the directional coupler type optical wavelength filter having the configuration of this embodiment. In this illustrated example, the strength of the bond reaches its maximum when the ratio of peaks to valleys is around 0.75:0.25, and the strength of the bond decreases as the ratio increases or decreases. However, the ratio of peaks and valleys at which the strength of this coupling is maximum varies depending on the configuration of the waveguide, and in this example, the ratio was as described above.

そこで5本実施例では、先ず、0.83μrnの光を中
心波長光として波長フィルタリングを行なう為、(1)
式よりピッチA=7゜8μmとし、またグレーティング
7を構成する山と谷の割合の変化を第1図の様にしてい
る。すなわち、グレーティング領域の中心で山と谷の割
合を0.7:0.3とし、周辺に行くに従って谷の割合
が次第に増大していき、両端では0.1:0.9となっ
ている。
Therefore, in this embodiment, first, in order to perform wavelength filtering using light of 0.83 μrn as center wavelength light, (1)
From the formula, the pitch A is set to 7° and 8 μm, and the ratio of peaks and valleys forming the grating 7 changes as shown in FIG. That is, the ratio of peaks to valleys is set to 0.7:0.3 at the center of the grating region, and the ratio of valleys gradually increases toward the periphery, becoming 0.1:0.9 at both ends.

この様に、山と谷の割合をグレーティング中心から周辺
にかけて変化させることにより、結合係数すなわち結合
の強さを第23図の従来例と同様な態様で変化させてい
る。
In this way, by changing the ratio of peaks and valleys from the center of the grating to the periphery, the coupling coefficient, that is, the strength of coupling, is varied in the same manner as in the conventional example shown in FIG. 23.

ここで、結合長ないし完全結合長りを説明して結合の強
さの分布の具体例を示す。
Here, the bond length or complete bond length will be explained and a specific example of the bond strength distribution will be shown.

導波光の進行方向を2方向と表わし、完全結合長をり、
z方向に変化する結合係数をG(z)とすると、 1L72 G (z)=π/2  ・ ・ ・ ・ (
4)となる。
The traveling direction of the guided light is expressed as two directions, and the complete coupling length is
If the coupling coefficient that changes in the z direction is G (z), then 1L72 G (z) = π/2 ・ ・ ・ ・ (
4).

ここでG (z)を分布させる関数をテーパー関係と呼
び、これをF (z)と置けばG(z)=Go−F(z
)・・・・ (5)(Go:定数) となる。但しF (z)はLで正規化されている。つま
り、l”” F (z)dz=L・・・・(6) 式(4)、(5)、(6)より完全結合長りが求められ
、GoL”π/2 、’、 L =π/2 G。
Here, the function that distributes G (z) is called the taper relationship, and if we set this as F (z), then G (z) = Go - F (z
)... (5) (Go: constant). However, F (z) is normalized by L. In other words, l""F (z)dz=L...(6) From equations (4), (5), and (6), the complete bond length is determined, and GoL"π/2,', L = π/2 G.

Goは本実施例では21.5cm−’なので、結合長り
はL=730 (um)である。
Since Go is 21.5 cm-' in this example, the bond length is L=730 (um).

そこで、本実施例では結合長730gm、結合の強さの
分布を表わすテーパー関数F(Z)を第4図に示すハミ
ング関数としている、このハミング関数は F (z)=1+0.852 ・cos (2πz/L
)で表わされる。
Therefore, in this example, the bond length is 730 gm, and the taper function F(Z) representing the bond strength distribution is the Hamming function shown in FIG. 4. This Hamming function is F (z) = 1 + 0.852 ・cos ( 2πz/L
).

以上の構成の結果1本実施例では、第1導波路4に入力
した光14のうち第2導波路6から出力される選択出力
光15のフィルタースペクトルは第5図の様になった。
As a result of the above configuration, in this embodiment, the filter spectrum of the selected output light 15 output from the second waveguide 6 out of the light 14 input to the first waveguide 4 is as shown in FIG.

比較の為に、第6図に、グレーティングの山と谷の割合
を一定として結合の強さをグレーティング領域に亙って
一定とした例のスペクトルを示す。第5図と第6図の比
較より、本実施例の構成によりサイドローブの抑圧が充
分に得られることが分かる。第5図のフィルタースペク
トルを見ると、半値全幅は55人であり。
For comparison, FIG. 6 shows a spectrum of an example in which the ratio of peaks and valleys of the grating is constant and the strength of coupling is constant over the grating region. From a comparison between FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that the configuration of this embodiment can sufficiently suppress side lobes. Looking at the filter spectrum in Figure 5, the full width at half maximum is 55.

メインローブの中心波長における透過光強度とそれから
1oOAilれた波長における透過光強度の比は約30
dBであることが分かるなお、第1図の構成において、
入出射端面には、flil反面に伴う効率の低下、リッ
プルの発生を抑圧する目的でZ r Oaから成る無反
射コーティングが施されている。
The ratio of the transmitted light intensity at the center wavelength of the main lobe to the transmitted light intensity at a wavelength 1oOAil away from it is approximately 30.
dB.In addition, in the configuration of Fig. 1,
An anti-reflection coating made of Z r Oa is applied to the input and output end faces for the purpose of suppressing the decrease in efficiency and the generation of ripples due to flil.

第7図は第2の実施例を示す。第2実施例では、第1実
施例と同様にして、GaAs基板21上に、厚さ0.5
amのGaAsであるバッファ層22、厚さ1.5μm
のA 1 。
FIG. 7 shows a second embodiment. In the second embodiment, in the same manner as in the first embodiment, a layer with a thickness of 0.5
buffer layer 22 of am GaAs, 1.5 μm thick
A 1 of.

s G ao、@ A sであるクラッド層23、Ga
AsとA10.4 Gao、s Asとが交互に積層さ
れたMQWから成る厚さ0.15μmの第1導波層24
、厚さ0.9umのA1.、sGa a、 s A S
であるクラッド層25、GaAsとAla、i Gao
、s Asとが交互に積層されたMQWから成る厚さ0
.5μmの第2導波層26をMBE法により成長させる
。次に、フォトレジストとRIBE法を用いて、第2導
波層26を深さ0.3amのグレーティング(不図示)
に切り込み、その後LPE法によりA 1 o、s G
 ao、s A S 27を再成長させグレーティング
の谷を埋め込む。続いて、GaAsをキャップ層28と
して成長させ、次にS i O*によるストライブを形
成した後、横方向の光閉じ込めを行なう為にストライブ
の両側にZn(又は、SL)等の不純物を熱拡散させる
。これにより第1導波磨24と第2導波M26の両側が
ディスオーダリングされ、ここに屈折率の低い領域29
が形成されて第7図の光波長フィルターが得られる。
s Gao, @ A s cladding layer 23, Ga
A first waveguide layer 24 with a thickness of 0.15 μm made of MQW in which As, A10.4 Gao, and As are alternately laminated.
, 0.9um thick A1. , sGa a, s A S
The cladding layer 25 is made of GaAs and Ala, iGao.
, S As
.. A second waveguide layer 26 with a thickness of 5 μm is grown using the MBE method. Next, using photoresist and the RIBE method, the second waveguide layer 26 is formed into a grating (not shown) with a depth of 0.3 am.
Then cut into A 1 o, s G by LPE method.
ao, s A S 27 is regrown to fill in the valleys of the grating. Next, GaAs is grown as a cap layer 28, and after forming stripes of SiO*, impurities such as Zn (or SL) are doped on both sides of the stripes to perform lateral optical confinement. Diffuse heat. As a result, both sides of the first waveguide polishing 24 and the second waveguide M26 are disordered, and there is a region 29 with a low refractive index.
is formed, and the optical wavelength filter shown in FIG. 7 is obtained.

両側に形成された低屈折率領域29により、第1導波層
24及び第2導波層26中の導波光は横方向に閉じ込め
られ、導波光の回折広がりによる損失が低減され、高効
率な光波長フィルターが得られる。
The guided light in the first waveguide layer 24 and the second waveguide layer 26 is confined in the lateral direction by the low refractive index regions 29 formed on both sides, reducing loss due to diffraction spread of the guided light, resulting in high efficiency. A light wavelength filter is obtained.

横方向閉じ込めは、第1、第2実施例の方法以外にもリ
ッジを形成する方法や、装荷法など、種々適用可能であ
る。
For the lateral confinement, various methods other than the methods of the first and second embodiments, such as a method of forming a ridge and a loading method, can be applied.

第2実施例では、グレーティングを構成する山(高屈折
率部分)と谷(低屈折率部分)の割合を、中心から周辺
にかけて0.6:0.4からl:0という如く山の割合
を増加させている。
In the second example, the ratio of peaks (high refractive index portions) and valleys (low refractive index portions) that make up the grating is varied from 0.6:0.4 to l:0 from the center to the periphery. It is increasing.

この構成により、グレーティング領域における結合係数
の変化は第8図に示す如きブラックマン関数状となって
いる。ブラックマン関数はF (z)=t+i、19・
cos (2zz/L)+0.19 ・cos 14x
z/L)で表わされる。
With this configuration, the change in the coupling coefficient in the grating region has a Blackman function shape as shown in FIG. The Blackman function is F (z) = t + i, 19.
cos (2zz/L)+0.19 ・cos 14x
z/L).

第2実施例のフィルタースペクトルは第9図の様になり
、サイドローブの抑圧された様子が分かる。半値全幅は
73入であり、メインローブの中心波長での透過率とこ
れからlOO人離れた波長における透過率の比は30〜
35dB以上となっている。
The filter spectrum of the second embodiment is as shown in FIG. 9, and it can be seen that side lobes are suppressed. The full width at half maximum is 73, and the ratio of the transmittance at the center wavelength of the main lobe to the transmittance at a wavelength lOO people away from it is 30~
It is 35dB or more.

ところで、上記第1、第2実施例の結合係数のテーバ関
数の他にも、以下の様な分布がある。
Incidentally, in addition to the Taber function of the coupling coefficient in the first and second embodiments, there are the following distributions.

すなわち、レイズドコサイン関数、 F (z)=l+cos (2xz/L)−−・・・ 
(7) カイザー関数、 F (z) == [y/s i nh (y) ] 
r、  (y(1−(2z/L)” ) ”” )  
・・・ (8)などの関数分布でも同様にサイドローブ
を抑圧できる。
That is, the raised cosine function, F (z)=l+cos (2xz/L)---
(7) Kaiser function, F (z) == [y/s i nh (y)]
r, (y(1-(2z/L)") "")
... Function distributions such as (8) can similarly suppress side lobes.

上式の中で、Lは完全結合長、Zは導波路に沿った位置
を表わし、−L/2≦2≦L/2であり、γは任意の数
であり、■。は0次の第1種ベッセル関数である。
In the above equation, L is the complete coupling length, Z represents the position along the waveguide, -L/2≦2≦L/2, γ is an arbitrary number, and ■. is a zero-order Bessel function of the first kind.

また、上記実施例ではグレーティングは第2導波路6.
26に形成されているが、グレーティングを作製する位
置は、導波光の光電界分布(偶モード12、奇モード1
1)が共に存在する所ならいずれでもかまわない。ただ
し、結合効率がそれに応じて異なるので。
Further, in the above embodiment, the grating is connected to the second waveguide 6.
26, but the position where the grating is made is based on the optical electric field distribution of the guided light (even mode 12, odd mode 1
Any location is acceptable as long as 1) also exists. However, since the coupling efficiency varies accordingly.

結合長りを調整する必要がある。It is necessary to adjust the bond length.

なお、以上の各実施例はすべてG a A s /A 
lGaAs系材料から構成されていたが。
In addition, in each of the above examples, G a A s /A
It was constructed from lGaAs-based material.

無油、InGaAs/InGaPなどの他の化合物半導
体あるいはS t Ot / T i O2などのガラ
ス系材料、LLNbOx 、LiTa0z、BSOなと
の光学結晶などから構成することも可能であることは明
白である。
It is obvious that it is also possible to construct it from other compound semiconductors such as oil-free, InGaAs/InGaP, glass-based materials such as S t Ot / T i O2, optical crystals such as LLNbOx, LiTaOz, BSO, etc. .

M 10図は本発明の第3の実施例の構成を示す。FIG. M10 shows the configuration of a third embodiment of the present invention.

本実施例は、本発明による光波長フィルターの構造を用
いることにより、波長選択性を有する光検出器を集積化
して実現したものである。
This example is realized by integrating a photodetector having wavelength selectivity by using the structure of the optical wavelength filter according to the present invention.

まず1本実施例の構造について説明する。First, the structure of this embodiment will be explained.

nゝ−GaASである基板31上に、厚さ05μmのn
−GaAsであるバッファ層32、厚さ1.5μmのn
−A 1o、s Gao、sAsであるクラッド層33
.厚さ0.2μmのn−A10、s Gao、y As
である第1導波層34、厚さ0.84mのn −A l
 o、 s G ao、sAsであるクラッド層35.
i −GaASとi −A 1a、4Gao、s As
とが交互に積層されて多重量子井戸化された厚さ0.4
μmの第2導波層36を分子線エピタキシャル(M B
 E )法を用いて順に成長させる。その後、フォトリ
ソグラフィー法を用いて、深さ0.05μm、ピッチ7
.7umで、且つ山と谷の領域の割合が光の進行方向に
沿ってカイザー関数分布(上記(8)式)で変化するコ
ラゲーションより成るグレーティング37を第24波層
36の上面に長さ1.277mmに亙って形成する。
On the substrate 31 which is n-GaAS, a 05 μm thick n
- a buffer layer 32 of GaAs, with a thickness of 1.5 μm;
-A cladding layer 33 made of 1o, s Gao, sAs
.. n-A10, s Gao, y As with a thickness of 0.2 μm
The first waveguide layer 34 is n −A l with a thickness of 0.84 m.
A cladding layer 35.o, sGao, sAs.
i-GaAS and i-A 1a, 4Gao, s As
are alternately stacked to form a multi-quantum well with a thickness of 0.4
The second waveguide layer 36 with a thickness of μm is formed by molecular beam epitaxial (M B
E) Grow sequentially using the method. After that, using a photolithography method, a depth of 0.05 μm and a pitch of 7
.. A grating 37 made of a collage with a thickness of 7 um and whose ratio of peaks and valleys changes according to the Kaiser function distribution (formula (8) above) along the direction of light propagation is placed on the upper surface of the 24th wave layer 36 with a length of 1. It is formed over a length of .277 mm.

次に、この上に液相エピタキシャル(LPE)法を用い
てi  A 1 o、s G ao、s A Sである
クラッド層38、厚さ0.5gm(1)i−GaASで
あるキャップ層39を再成長させる。その後、グレーテ
ィング37と隣接する領域のクラッド層38及び第2導
波層36をエツチングによって除去する。更に、この陥
去部分に、厚さ0.1LLmの1−GaAsである吸収
層40、厚さ1.2μmのp−A1゜、s G ao、
s A Sであるクラッド層41、厚さ0.5μmのp
″″−GaAsであるキャップ層42をLPE法によっ
て再成長させ、続いて、キャップ層42上にCr / 
A uから成る電極43を形成し、基板31の裏面にA
uG e / A uから成る電極44を形成する。
Next, a cladding layer 38 of i A 1 o, s Gao, s A S and a cap layer 39 of i-GaAS with a thickness of 0.5 gm (1) are formed on this using a liquid phase epitaxial (LPE) method. regrow. Thereafter, the cladding layer 38 and second waveguide layer 36 in the region adjacent to the grating 37 are removed by etching. Further, in this recessed part, an absorption layer 40 of 1-GaAs with a thickness of 0.1 LLm, p-A1°, s Gao, with a thickness of 1.2 μm are formed.
s A cladding layer 41 with a thickness of 0.5 μm
The cap layer 42, which is ``''-GaAs, is regrown by LPE, and then Cr/GaAs is grown on the cap layer 42.
An electrode 43 made of Au is formed on the back surface of the substrate 31.
An electrode 44 made of uG e /A u is formed.

本実施例のものにおいては、第1導波層34に入力して
きた光46のうち、光波長フィルターで選択された波長
を有する光のみ、第2導波層36へ結合し、光検出部で
ある吸収層40で吸収される。光検出部は、p−1−n
構造となっており、電極43.44間には逆バイアスが
印加されている。そのため、吸収により生じたキャリア
は電流信号として検出される。
In this embodiment, out of the light 46 input to the first waveguide layer 34, only the light having the wavelength selected by the optical wavelength filter is coupled to the second waveguide layer 36 and is detected by the photodetector. It is absorbed by a certain absorbent layer 40. The photodetector is p-1-n
A reverse bias is applied between the electrodes 43 and 44. Therefore, carriers generated by absorption are detected as a current signal.

第11図は本実施例のものにおいて電気として取り出さ
れる信号光の波長特性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the wavelength characteristics of signal light extracted as electricity in this embodiment.

波長選択特性である一3dBの帯域幅すなわち半値全幅
は約78入であり、メインローブの中心波長での出力電
流とこれから100人離れた波長における出力電流の比
(すなわち波長間クロストーク)は約30dBであり、
サイドローブが充分抑圧されていることが分かる。
The -3 dB bandwidth, or full width at half maximum, which is a wavelength selection characteristic, is approximately 78 inputs, and the ratio of the output current at the center wavelength of the main lobe to the output current at a wavelength 100 wavelengths away from this (i.e., inter-wavelength crosstalk) is approximately 30dB,
It can be seen that the side lobes are sufficiently suppressed.

第12図は本発明の第4の実施例の構成を示す図である
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the present invention.

本実施例は、n” −GaAsである基板51上に、厚
さ0.56mのn−GaAsであるバッファ層52、厚
さ1.5μmのn−ALo、s G ao、s A S
であるクラッド層53、厚さ30人のn−GaAsと厚
さ70入のAI a、s G aa、s A Sとが交
互に積層された厚さ0.2μmの多重量子井戸(MQW
)である導波層54、厚さ0.7μmのn −A 1 
as G n o、 @ A Sであるクラッド層55
、厚さ0.4μmの1−GaAsである光吸収層56を
分子線エピタキシャル(MBE)法を用いて順に成長さ
せたものである。
In this embodiment, a buffer layer 52 of n-GaAs with a thickness of 0.56 m is formed on a substrate 51 of n''-GaAs, and n-ALo, s Gao, s A S with a thickness of 1.5 μm are formed on a substrate 51 of n''-GaAs.
The cladding layer 53 is a multiple quantum well (MQW) with a thickness of 0.2 μm, in which n-GaAs with a thickness of 30 μm and AI a, sGaa, and sAS with a thickness of 70 μm are alternately laminated.
), a waveguide layer 54 with a thickness of 0.7 μm n −A 1
cladding layer 55 that is as G no, @ A S
, a light absorption layer 56 made of 1-GaAs having a thickness of 0.4 μm was grown in sequence using the molecular beam epitaxial (MBE) method.

次に、フォトレジストを用いたフォトリグラフイー法に
よりレジストマスクを作成し、光吸収層56の上面にア
ンモニアと過酸化水素水を用いてエツチングを行ない、
深さ0゜2μm1ピッチ5.5μmで、且つグレーティ
ング57の山と谷の領域割合が光の進行方向に沿って上
記(7)式のレンズドコサイン関数分布のコラゲーショ
ンから成るグレーテインク57を長さLOOumに互っ
て形成する。
Next, a resist mask is created by a photolithography method using a photoresist, and the upper surface of the light absorption layer 56 is etched using ammonia and hydrogen peroxide solution.
The grating ink 57, which has a depth of 0°2 μm and a pitch of 5.5 μm, and in which the area ratio of peaks and valleys of the grating 57 is a collage of the lens docosine function distribution of equation (7) above, is lengthened along the direction of light propagation. Form each other into LOOum.

次に、液相エピキシャル(LPE)法を用いてp−A1
0、s Gao、i Asであるクラッド層58を再成
長させ、さらにp” −GaASであるキャップ層59
を成長させる。最後に基板51の裏面にAu−Geであ
るコンタクト層(不図示)とAuである電極60を成膜
させ、キャップ層59の上面にはCrであるコンタクト
層(不図示)とAuである電極61を成膜させる。この
ようにしてp−1−n型フォトダイオードである光検出
器を作製した0本実施例の光検出器は上述の様に構成さ
れることにより、層方向に積層された導波層54と光吸
収層56とが方向性結合器を形成するものである。導波
層54と光吸収層56とは組成が異なるものとされ、層
厚も異なるものとされているので、各々を導波する光の
伝搬定数も異なるものとなる。光吸収層56の上面に形
成されるグレーティング57は、その格子ピッチ及び山
と各領域の割合の変化により方向性結合が行なわれる光
を選択する。
Next, p-A1 was
A cladding layer 58 of 0, s Gao, i As is regrown, and a cap layer 59 of p''-GaAS is grown.
grow. Finally, a contact layer (not shown) made of Au-Ge and an electrode 60 made of Au are formed on the back surface of the substrate 51, and a contact layer (not shown) made of Cr and an electrode made of Au are formed on the top surface of the cap layer 59. 61 is formed into a film. A photodetector which is a p-1-n type photodiode was fabricated in this way.The photodetector of this embodiment is constructed as described above, and the waveguide layer 54 laminated in the layer direction. The light absorption layer 56 forms a directional coupler. Since the waveguide layer 54 and the light absorption layer 56 have different compositions and layer thicknesses, the propagation constants of light guided through each layer also differ. The grating 57 formed on the upper surface of the light absorption layer 56 selects light to be directionally coupled by changing the grating pitch and the ratio of peaks to each region.

次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

本実施例の電極60.61間に逆バイアスを印加した状
態とし、波長0.Olumきざみの波長0.78μmか
ら0.88μmの光よりなる信号光64を端面結合を用
いて導波層54へ入射させる。入力結合された信号光6
4は、第2図に示すような本光検出器内で成立する偶、
奇モード12.11のうち、導波層54に中心強度を有
する奇モード11となり、伝搬していく。この奇モード
11の光電界強度分布11は、第2図示するように光吸
収層56に殆どおよんでいないため、吸収層56での吸
収による伝搬損失は極めて少ない上述した様に特定の波
長で(1)式の関係が満足されれば、奇モード11の光
は偶モード12に変換され、光吸収層56に中心強度が
移行する。本実施例の場合、格子ピッチAは5.5μm
とされ、0.83μmの波長が検出される。こうして光
吸収層56に移行した導波光は吸収され、電子と正札を
生じ、光電流として外部に検出される。第13図は検出
される光の波長分布を示す図である。
In this example, a reverse bias is applied between the electrodes 60 and 61, and the wavelength is 0. Signal light 64 consisting of light having a wavelength of 0.78 μm to 0.88 μm in Olum increments is made incident on the waveguide layer 54 using end face coupling. Input coupled signal light 6
4 is a contingency that is established in this photodetector as shown in FIG.
Among the odd modes 12 and 11, the odd mode 11 has a central intensity in the waveguide layer 54 and propagates. The optical field strength distribution 11 of this odd mode 11 hardly extends to the light absorption layer 56 as shown in the second figure, so the propagation loss due to absorption in the absorption layer 56 is extremely small.As mentioned above, at a specific wavelength ( If the relationship of equation 1) is satisfied, the light in the odd mode 11 is converted to the even mode 12, and the center intensity is transferred to the light absorption layer 56. In the case of this example, the grating pitch A is 5.5 μm
, and a wavelength of 0.83 μm is detected. The guided light thus transferred to the light absorption layer 56 is absorbed, generates electrons and a genuine tag, and is detected externally as a photocurrent. FIG. 13 is a diagram showing the wavelength distribution of detected light.

半値全幅64人でサイドローブが充分抑圧された鋭い波
長選択が行なわれている様子が把める。
With a full width at half maximum of 64, it can be seen that the sidelobes are sufficiently suppressed and sharp wavelength selection is performed.

なお、本実施例では、グレーティング57を用いた方向
性結合器としての完全結合長(結合効率が最大となる結
合領域の長さ)262μmに達しない10ogmの長さ
でグレーティング57の領域を設定したが、これは光検
出器の応答性を考慮した上でのことであり、受光面積の
増大による応答性の劣化が許せるなら、完全結合長にグ
レーティング領域の長さを近付ければ光の吸収効率は更
に増大する。
In this example, the area of the grating 57 was set at a length of 10 ogm, which did not reach the complete coupling length (the length of the coupling region where the coupling efficiency is maximized) of 262 μm as a directional coupler using the grating 57. However, this is based on consideration of the responsivity of the photodetector, and if the deterioration of the responsivity due to the increase in the light-receiving area is acceptable, the light absorption efficiency can be improved by making the length of the grating region closer to the perfect coupling length. will further increase.

また、本実施例による素子をグレーティングのピッチや
山と谷の割合の変化を変えて複数個1、縦列接続すれば
、複数の波長を有する信号光を同時検出可能な集積型光
検出器が作成することができる。
Furthermore, if a plurality of elements according to this embodiment are connected in series by changing the grating pitch and peak-to-valley ratio, an integrated photodetector capable of simultaneously detecting signal light having multiple wavelengths can be created. can do.

第14図は本発明の第5の実施例の構成を示す図である
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention.

本実施例は横型に形成されたp−1−n構造により光検
出を行なうものである。
In this embodiment, photodetection is performed using a horizontally formed p-1-n structure.

本実施例の構造は、半絶縁性GaAsである基板7i上
に、厚さ0.5μmの1−GaAsであるバッファ層7
2、厚さ1.5μmのi −A 1 a、 s G a
 o、 s A Sであるクラッド層73、厚さ50人
の1−GaAs層およびA l a、s G ao、+
i A Sが交互に積層されたMQWである厚さ0.2
μmの導波層74、厚さ0.75μmの1−ALo、s
 Gao、s Asであるクラッド層75、厚さ0.3
μmの1−GaAsである光吸収層76を順に成膜させ
る。次に、第12図に示した第4の実施例と同様の工程
により、光吸収層76の上面に深さ0.05μmで結合
の強さのテーパーのついたコラゲーション状のグレーテ
ィング77を作成する。コラゲーションのピッチは46
μm、グレーティング領域の長さは2゜Oumとした。
In the structure of this embodiment, a buffer layer 7i made of 1-GaAs with a thickness of 0.5 μm is placed on a substrate 7i made of semi-insulating GaAs.
2. i-A 1 a, s Ga with a thickness of 1.5 μm
o, s A cladding layer 73, a 1-GaAs layer with a thickness of 50 and Al a, s Gao, +
i A S is alternately laminated MQW thickness 0.2
μm waveguide layer 74, 0.75 μm thick 1-ALo,s
Cladding layer 75 of Gao,s As, thickness 0.3
A light absorption layer 76 made of 1-GaAs with a thickness of μm is sequentially formed. Next, by a process similar to that of the fourth embodiment shown in FIG. 12, a collage-like grating 77 with a tapered coupling strength of 0.05 μm in depth was created on the upper surface of the light absorption layer 76. do. Collagation pitch is 46
The length of the grating region was 2° Oum.

この後、厚さ1.5μmのi−A 1 o、s G a
a、i A Sであるクラッド層78を成長させ、さら
に5iiN4である保護層79を成膜させる。
After this, i-A 1 o, s Ga with a thickness of 1.5 μm
A cladding layer 78 made of a, i AS is grown, and a protective layer 79 made of 5iiN4 is further formed.

次に、保護層79の上面に幅2μmの間隔をおいてZn
とSiとを両側に熱拡散させ、n型領域80.n型領域
81を形成させる。
Next, Zn is deposited on the upper surface of the protective layer 79 at intervals of 2 μm in width.
and Si on both sides to form an n-type region 80. An n-type region 81 is formed.

この後、n型領域80の上部にp′″−GaASである
キャップ層82.Cr/Auである電極83を作成し、
n型領域81の上部にはn”−GaAsであるキャップ
層84、Au−G e / A uである電極85を作
成する。
After that, a cap layer 82 made of p′″-GaAS and an electrode 83 made of Cr/Au are formed on the top of the n-type region 80.
A cap layer 84 made of n''-GaAs and an electrode 85 made of Au-Ge/Au are formed on the n-type region 81.

こうして作製された横型p−1−n構造に対して、逆バ
イアスを印加した状態で、第4の実施例と同様、入力光
に対する検出強度の波長特性を観察した。その結果、第
4の実施例と同様に良好な波長選択性が得られた。
With a reverse bias applied to the lateral p-1-n structure thus fabricated, the wavelength characteristics of the detected intensity with respect to input light were observed in the same way as in the fourth example. As a result, good wavelength selectivity was obtained as in the fourth example.

本実施例の構造は半絶縁性基板71を用いているため、
他の素子との電気的分離が容易で、複数個の光検出器を
集積する場合や、検出用アンプ、発光素子あるいは制御
用ドライバとの集積化においても有利である。
Since the structure of this embodiment uses a semi-insulating substrate 71,
Electrical separation from other elements is easy, and it is advantageous when integrating a plurality of photodetectors, or when integrating a detection amplifier, a light emitting element, or a control driver.

第15図は本発明の第6の実施例の構成を示す図である
FIG. 15 is a diagram showing the configuration of a sixth embodiment of the present invention.

本実施例は、波長分波検出機能に加えてFETIII造
による増幅機能を付加したものである。
In this embodiment, in addition to the wavelength demultiplexing detection function, an amplification function using a FET III structure is added.

まず、構造について説明する。First, the structure will be explained.

本実施例は、第5の実施例と同様に半絶縁性GaAsで
ある基板91上に、厚さ0.5μmの1−GaAsであ
るバッファ層92、厚さ1.5gmのi −A 1 o
、s Gaa、s Asであるクラッド層93、第5の
実施例の導波層74と同様に構成された厚さ0.2μm
の導波層94.厚さ0.6μmのt −A l o、s
Asであるクラッド層95をMBE法を用いて順次形成
される。この上面に第4実施例と同様に結合の強さにテ
ーパーのついたコラゲーション状のグレーティング96
を形成し、続いて、厚さ0.4μmのn−GaAs(ド
ーピング濃度〜I X 1017cm−”)である光吸
収層97を再成長させた後に、スパッタリングにより厚
さ0.3μmのSi、N、である絶縁膜98を成膜させ
る。
In this example, as in the fifth example, a buffer layer 92 of 1-GaAs with a thickness of 0.5 μm is formed on a substrate 91 of semi-insulating GaAs, and an i-A 1 o layer with a thickness of 1.5 gm is formed on a substrate 91 of semi-insulating GaAs.
, s Gaa, s As, and a cladding layer 93 having a thickness of 0.2 μm and having the same structure as the waveguide layer 74 of the fifth embodiment.
waveguide layer 94. t −A lo,s with a thickness of 0.6 μm
A cladding layer 95 made of As is sequentially formed using the MBE method. On this upper surface, a collage-like grating 96 tapered to increase the bonding strength is provided as in the fourth embodiment.
Then, after regrowing a light absorption layer 97 of n-GaAs (doping concentration ~I x 1017 cm-'') with a thickness of 0.4 μm, a layer of Si, N with a thickness of 0.3 μm is formed by sputtering. , an insulating film 98 is formed.

次に、図示するように光吸収層97上にソース電極lO
O、ゲート電極101、ドレイン電極102を作成し、
FET構造とする。
Next, as shown in the figure, a source electrode lO is placed on the light absorption layer 97.
O, create a gate electrode 101 and a drain electrode 102,
It has an FET structure.

ソース電極lOOおよびドレイン電極102はAu−G
eを下敷き層とするAu電極とされ、ゲート電極10t
はAIにより形成されている。
The source electrode lOO and the drain electrode 102 are Au-G
e is an Au electrode with an underlying layer, and the gate electrode 10t
is formed by AI.

本実施例の動作は前実施例と同様であり、導波層94に
入射したが光が、グレーティング96領域でモード変換
され、光吸収層97で吸収される。吸収された結果生じ
たキャリアは増幅され、ドレイン電流として検出される
The operation of this embodiment is similar to that of the previous embodiment, and the light incident on the waveguide layer 94 is mode-converted in the grating 96 region and absorbed by the light absorption layer 97. Carriers generated as a result of absorption are amplified and detected as drain current.

本実施例では波長検出機能に加えてFET構造による増
幅機能が付加されるため、検出感度に優れた光検出器が
得られる。
In this embodiment, in addition to the wavelength detection function, an amplification function using the FET structure is added, so that a photodetector with excellent detection sensitivity can be obtained.

本実施例においても、グレーティング96の形成される
層は、光吸収層97.導波層94を中心に成立する導波
モード(偶モード12および奇モード11)が重なり合
う領域ならばいずれでも良い。
Also in this embodiment, the layers on which the grating 96 is formed are the light absorption layers 97. Any region where the waveguide modes (even mode 12 and odd mode 11) established around the waveguide layer 94 overlap may be used.

第16図は本発明の第7の実施例の構成を示す図、第1
7図はそのA−A’綿断面図である。
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the seventh embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view taken along line AA'.

本実施例は、n−GaAsである基板lll上に、n−
GaAsであるバッファ層112、厚さ1.5umのn
−A10、s Gao、ASである第1クラッド層11
3、ノンドープGaASqA1o、s Gao、s A
sとが交互に積層されて多重量子井戸(MQW)とされ
た厚さO,,2gmの導波路114、n−AL。
In this example, n-
Buffer layer 112 of GaAs, 1.5 um thick n
- First cladding layer 11 that is A10, s Gao, AS
3. Non-doped GaASqA1o, s Gao, s A
A waveguide 114 with a thickness of O, 2 gm and an n-AL formed by alternately stacking s and s to form a multiple quantum well (MQW).

s G ao、s A sである第2クラッド層115
、ノンドープGaASとA10.4 Gao、a AS
とが交互に積層されてMQWとされた厚さ0.4μmの
活性層116を順に成長させる。ここまでの結晶成長方
法は有機金属気相成長法(MO−CVD法)を用いたが
、分子線エピタキシャル法(MBE法)を用いても良い
。活性層116を形成後、その上面に光増幅を行なう信
号光の波長に適し同一の選択波長を有する2つのグレー
ティング117、l18を間隔を置いてフォトリソグラ
フィーによりそれぞれ形成する0次に、この上部に厚さ
1.5umのp−L10、s Gao、s Asである
第3クラッド層119、厚さ0.2μmのp”−GaA
sであるキャップ層120゜絶縁層121を順に形成さ
せ、さらに、キャップ層120の上面の、グレーティン
グ117および118の間に相当する部分にはp型電極
122を、基板111の裏面にはn型電極123を設け
る。この第3クラッド層119およびキャップ層120
の作成には液相エピタキシャル法(LPE法)を用いた
が1M0−CVD法を用いても良い。
s G ao, s A s second cladding layer 115
, non-doped GaAS and A10.4 Gao,a AS
An active layer 116 having a thickness of 0.4 .mu.m and having a thickness of 0.4 .mu.m is grown in order by forming an MQW layer by alternately stacking the active layers. Although the crystal growth method used up to this point has been the metal organic chemical vapor deposition method (MO-CVD method), a molecular beam epitaxial method (MBE method) may also be used. After forming the active layer 116, two gratings 117 and 118 having the same selected wavelength suitable for the wavelength of the signal light to be optically amplified are formed on the upper surface thereof by photolithography at intervals. Third cladding layer 119 of p-L10, s Gao, s As with a thickness of 1.5 um, p"-GaA with a thickness of 0.2 um
A cap layer 120° and an insulating layer 121 are formed in this order, and a p-type electrode 122 is formed on the upper surface of the cap layer 120 in a portion corresponding to between gratings 117 and 118, and an n-type electrode 122 is formed on the back surface of the substrate 111. An electrode 123 is provided. This third cladding layer 119 and cap layer 120
Although the liquid phase epitaxial method (LPE method) was used for the production, the 1M0-CVD method may also be used.

次に、導波路114を三次元構造のものとするために導
波路114の両側を、第17図に示すように第1クラッ
ド層113に至るまでウェットエッヂングによって取り
除き、この部分にp−A 1 o、s G ao、s 
Asである埋め込み層125とn−A 1 o、a G
ao、s Asである埋め込み層126をLPE法によ
って成長させ、埋め込み構造とする。
Next, in order to make the waveguide 114 a three-dimensional structure, both sides of the waveguide 114 are removed by wet etching down to the first cladding layer 113, as shown in FIG. o,s G ao,s
A buried layer 125 of As and n-A 1 o, a G
A buried layer 126 made of ao, s As is grown by the LPE method to form a buried structure.

以上のように2層導波路(導波路114゜活性!116
)を有する本実施例のものに。
As described above, the two-layer waveguide (waveguide 114° active! 116
) in this example.

波長0.8gmから0.86gmまで0.001μmき
ざみの複数のレーザ光が重畳された人力光128を導波
路114へ人力結合させる。ここで本実施例では、0.
83umの光を中心波長とし、波長フィルタリングを行
なう為、(1)式よりA=9μm、完全結合長りは(6
)式より250μmとし、山と谷のgI域の割合が光の
進行方向に沿って第8図に示すブラックマン関数分布で
変化している。こうして結合の変化しているグレーティ
ング117により導波路114から活性層116に移行
した信号光は、電極122下部の活性層116がゲイン
を有するレーザ増幅部である為、伝搬中に増幅される。
Manually coupled light 128 in which a plurality of laser beams with wavelengths from 0.8 gm to 0.86 gm in steps of 0.001 μm are superimposed is manually coupled to the waveguide 114 . Here, in this embodiment, 0.
Since the center wavelength of light is 83 um and wavelength filtering is performed, from equation (1), A = 9 μm and the complete coupling length is (6
) is set to 250 μm, and the ratio of the gI region between peaks and valleys changes along the direction of propagation of light according to the Blackman function distribution shown in FIG. 8. The signal light transferred from the waveguide 114 to the active layer 116 by the grating 117 whose coupling has changed in this manner is amplified during propagation because the active layer 116 below the electrode 122 is a laser amplification section having gain.

活性層116を伝搬し、増幅された信号光は活性層11
6上に形成されたグレーティング118により前述した
如く再び導波路114と結合して入出力導波路114よ
り出力される。
The signal light propagates through the active layer 116 and is amplified.
As described above, the light is coupled to the waveguide 114 again by the grating 118 formed on the waveguide 6, and is output from the input/output waveguide 114.

この様にグレーティング117とグレーティングl18
の間だけに電流注入を行なうことにより、この区間以外
の活性層116の領域は吸収導波路と成るので、増幅さ
れた信号光に不必要な信号人力が無くなると共に、増幅
器から生ずる信号波長以外の自然放出光を除去すること
が出来る。あるいは、グレーティング117と118の
間取外はエツチングにより除去しても同様な効果が得ら
れる。
In this way, grating 117 and grating l18
By injecting current only during this period, the region of the active layer 116 other than this section becomes an absorption waveguide, which eliminates unnecessary signal power for the amplified signal light and eliminates signal wavelengths other than those generated from the amplifier. Spontaneous emission light can be removed. Alternatively, the same effect can be obtained by removing the gap between gratings 117 and 118 by etching.

第18図、第i9図は本発明の第8の実流例の構成を示
す図である。
FIG. 18 and FIG. i9 are diagrams showing the configuration of an eighth actual flow example of the present invention.

本実施例は、第7の実施例では埋め込み層125.12
6によって行なわれていた横方向の光閉じ込めを、その
両側をエツチングによって削除することにより行なうも
のである、なお1本実施例の構成は第7の実施例とはほ
ぼ同様のものであり、同じものには同一番号を付してい
る。
In this embodiment, in the seventh embodiment, the buried layer 125.12
The lateral light confinement that was performed in the seventh embodiment is achieved by etching both sides of the light confinement.The structure of this embodiment is almost the same as that of the seventh embodiment, The items are given the same number.

本実施例のものにおいては、第3クラッド層119を作
成後、その両側をフォトリングラフィを用いた反応性イ
オンエツチング法(RIBE法もしくはRIE法)によ
って第2クラッド層115(第1クラッド層113でも
良い)に達するまでにエツチングし、図示するような三
次元導波路116を形成させる、次に、第3クラッド層
119と逆の導電形であるp型不純物の熱拡散をエツチ
ング端面に行なって不純物拡散層131を形成させ、さ
らに同様の熱拡散を第19図に示すように活性層116
の入出力端面に施して不純物拡散層132を形成させる
In this example, after forming the third cladding layer 119, the second cladding layer 115 (the first cladding layer 113 ) to form a three-dimensional waveguide 116 as shown in the figure.Next, thermal diffusion of p-type impurity, which has the opposite conductivity type to the third cladding layer 119, is performed on the etched end surface. An impurity diffusion layer 131 is formed, and similar thermal diffusion is performed to form an active layer 116 as shown in FIG.
An impurity diffusion layer 132 is formed on the input/output end faces of the impurity diffusion layer 132.

不純物拡散層131.132は、活性層l16と導波路
114の両端の無秩序化を図るものである。その理由に
ついて以下に述べる。本実施例のような三次元導波路を
形成した場合、活性層116の両端に無数の界面準位が
存在するため、注入キャリアが界面準位を介して再結合
し、無効な注入キャリアが増加するとともに、導波路1
14から移行した信号光が吸収されてしまう。
The impurity diffusion layers 131 and 132 aim to disorder the active layer l16 and both ends of the waveguide 114. The reason for this will be explained below. When a three-dimensional waveguide as in this example is formed, since countless interface states exist at both ends of the active layer 116, injected carriers recombine via the interface states, and invalid injected carriers increase. At the same time, the waveguide 1
The signal light transferred from 14 is absorbed.

本実施例のものにおいては、不純物拡散層131によっ
て活性層116および導波路114の導波光と垂直な向
きに対する超格子構造の無秩序化が行なわれ、不純物拡
散層132によって活性層116の導波光と平行な向き
に対する超格子構造の無秩序化が行なわれているので、
活性層116に不要な光が入力されなくなると同時に、
増幅領域に生じる信号波長以外の自然放出光を散乱させ
ることが出来、これが光増幅された信号光と共に外部へ
放出されることを防ぐことが出来る。
In this embodiment, the impurity diffusion layer 131 causes the superlattice structure to be disordered in the direction perpendicular to the waveguide light of the active layer 116 and the waveguide 114, and the impurity diffusion layer 132 causes the waveguide light of the active layer 116 to become disordered. Since the superlattice structure is disordered in parallel directions,
At the same time, unnecessary light is no longer input to the active layer 116.
Spontaneous emission light having a wavelength other than the signal wavelength generated in the amplification region can be scattered, and this can be prevented from being emitted to the outside together with the optically amplified signal light.

このように、本実施例のものにおいては、第7の実施例
のものよりも結晶の成長を少なくすることができ、また
、導波路幅の制御も熱拡散の時間によって行なわれる為
、微妙な制御を行なうことが可能と成る。
In this way, in this example, crystal growth can be reduced compared to that in the seventh example, and since the waveguide width is also controlled by the thermal diffusion time, subtle changes can be made. It becomes possible to perform control.

第20図は本発明の第9図の実施例の構成を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing the configuration of the embodiment of FIG. 9 of the present invention.

本実施例は第7および第8の実施例と異なり、活性層1
46迄の、基板141、バッファ層142、第1クラッ
ド層143、導波路144および第2クラッド層145
は全て不純物をドーピングしないノンドープGaAsと
AlGaAsで成膜を行なったものである。成膜後、活
性層146上にグレーティング(不図示)を作製し、n
形の第3クラッド層147とキャップ層148を再成長
させる。
This embodiment differs from the seventh and eighth embodiments in that the active layer 1
46, the substrate 141, the buffer layer 142, the first cladding layer 143, the waveguide 144 and the second cladding layer 145
All of the films were formed using non-doped GaAs and AlGaAs without doping any impurities. After film formation, a grating (not shown) is formed on the active layer 146, and n
The third cladding layer 147 and cap layer 148 are regrown.

この後、拡散マスクとして5i31’J4膜を形成させ
、更にフォトリソグラフィーにより約6μm幅のストラ
イブを形成させてアンモニア水と過酸化水素水より成る
エッチャントにより選択的にn−GaAsキャップ層1
48をエツチングした。次に両側のキャップH148上
に対してZnAsとサンプルを真空封管し、650℃、
2.5h熱拡散を行ない不純物拡散層149を形成させ
る。この時の拡散フロントは、第1クラッド層143ま
で到達するものとしており、導波路144および活性層
146共にZnにより無秩序化し、三次元導波路を形成
させる。然る後、拡散マスクを除去し、キャップ層14
8に拡散したp形層をエツチングによって除去し、p形
電極151形成後、絶縁膜(SiO□)を形成しフォト
リソブラフイーによりスルーホールを形成しn形電極1
52の形成を行なう。
After that, a 5i31'J4 film was formed as a diffusion mask, and stripes with a width of about 6 μm were formed by photolithography, and an n-GaAs cap layer 1 was selectively formed using an etchant consisting of aqueous ammonia and hydrogen peroxide.
48 was etched. Next, ZnAs and the sample were vacuum-sealed onto caps H148 on both sides, and heated at 650°C.
Thermal diffusion is performed for 2.5 hours to form an impurity diffusion layer 149. The diffusion front at this time is assumed to reach the first cladding layer 143, and both the waveguide 144 and the active layer 146 are disordered by Zn to form a three-dimensional waveguide. After that, the diffusion mask is removed and the cap layer 14 is removed.
After removing the p-type layer diffused in 8 by etching and forming the p-type electrode 151, an insulating film (SiO□) is formed and a through hole is formed by photolithography to form the n-type electrode 1.
52 is formed.

本実施例において素子性能は前述の第7および第8の実
施例と大差はない。しかし、本実施例は活性層146ま
でをノンドープ層としているため、光集積回路等を製作
するあたり、素子設計に自由度が増す。
The device performance of this embodiment is not much different from that of the seventh and eighth embodiments described above. However, in this embodiment, since the layers up to the active layer 146 are non-doped layers, the degree of freedom in device design increases when manufacturing optical integrated circuits and the like.

このように、本実施例のものにおいては結晶成長時に2
つの導波路(活性層146および導波路144)を成膜
方向に製作することにより導波路間隔を精度良く設定す
ることができ、かつ、山と谷の領域割合が光の進行方向
に沿って特定の関数分布で変化したグレーティングを併
用しているため、入射光が入力される導波路144と活
性層146との間におけるクロストークが小さくなると
ともに結晶成長の設計やグレーティングの設計が容易な
ものとなるのでデバイスの最適化が容易となる0以上述
べてきたように、上記第7から第9の実施例において、
入出力導波路、活性層を超格子構造であるMQWとして
いたが、熱論通常の薄膜導波路でも良い。また、入出力
導波路を活性層の上部に設けた構造にする事も可能であ
る。
In this way, in this example, 2
By manufacturing two waveguides (active layer 146 and waveguide 144) in the film-forming direction, the waveguide spacing can be set accurately, and the area ratio of peaks and valleys can be specified along the direction of light propagation. Since a grating whose function distribution is changed is also used, crosstalk between the waveguide 144 into which incident light is input and the active layer 146 is reduced, and crystal growth design and grating design are facilitated. As described above, in the seventh to ninth embodiments,
Although the input/output waveguide and the active layer are made of MQW having a superlattice structure, they may be made of a conventional thin film waveguide. It is also possible to have a structure in which the input/output waveguide is provided above the active layer.

あた、複数の波長に対して光増幅を行なわせるために、
複数の異なる周期を持ち結合の強さにテーパーのついた
一対のグレーティングを多数対(各組の選択皺長が各々
異なる)設けても良い。
Also, in order to perform optical amplification for multiple wavelengths,
A large number of pairs of gratings having a plurality of different periods and tapered coupling strengths may be provided (each set having a different selected wrinkle length).

[発明の効果] 本発明は1以上説明した様に構成されているので、以下
に記載する効果を奏する。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it produces the effects described below.

先ず、サイドローブの抑圧を実現する事により、信号光
波長間のクロストーク防止を向上させ、且つ特定の帯域
に収めることができるチャネル数或は波長多重度を増加
させることができる。その為、同一時間内で伝送可能な
情報機を増加させられる。
First, by suppressing side lobes, it is possible to improve crosstalk prevention between signal light wavelengths and increase the number of channels or wavelength multiplexing that can be accommodated in a specific band. Therefore, the number of information devices that can be transmitted within the same time can be increased.

また、この製造プロセスは成膜によるものであり、集積
化に適している為、光IC,0EIC(光電子IC)に
好適であり、光情報伝送、幹線系、加入者系あるいは光
LANといった光通信、光コンピユーテイングに広く応
用する事が可能である。
In addition, this manufacturing process is based on film formation and is suitable for integration, so it is suitable for optical ICs, OEICs (optoelectronic ICs), and optical communications such as optical information transmission, trunk lines, subscriber systems, and optical LAN. , it can be widely applied to optical computing.

更に、請求項5,6による本発明によれば、波長選択機
能を光検出器に兼備させる事が可能で、かつ、波長分解
能に優れ、集積化に適した光検出器を実現することがで
きる効果がある。また、本発明による素子は波長多重通
信システムに適用する光検出器として好適であり、他の
機能素子との集積化も容易である。
Further, according to the present invention according to claims 5 and 6, it is possible to provide a photodetector with a wavelength selection function, and it is possible to realize a photodetector that has excellent wavelength resolution and is suitable for integration. effective. Further, the device according to the present invention is suitable as a photodetector applied to a wavelength division multiplexing communication system, and can be easily integrated with other functional devices.

請求項8に記載のものにおいては、入力光中に含まれた
特定波長の信号光を波長選択性および光結合効率良く光
増幅することができる効果がある。この場合の光増幅は
同一素子内で行なわれる為、他の部品と組合わせる必要
がなくなり、従来行なわれた光軸調整は不要となる。ま
た、活性層と導波路とは同一面に構成されない為、これ
らを成長させる際の制御が1原子層オーダーで可能な結
晶成長法を用いることが出来、各導波路層厚、組成、不
純物量や種類を制御可能なことから極めて精度高く、か
つ再現性に優れたものとなり、製造を容易なものとする
ことができる効果がある。
According to the eighth aspect of the present invention, there is an effect that the signal light of a specific wavelength contained in the input light can be optically amplified with high wavelength selectivity and optical coupling efficiency. Since optical amplification in this case is performed within the same element, there is no need to combine it with other parts, and optical axis adjustment, which was conventionally performed, is no longer necessary. In addition, since the active layer and the waveguide are not formed on the same plane, it is possible to use a crystal growth method that allows control when growing them on the order of one atomic layer, and the thickness, composition, and amount of impurities in each waveguide layer can be controlled. Since the type and type can be controlled, it has extremely high precision and excellent reproducibility, and has the effect of facilitating manufacturing.

請求項9に記載のものにおいては、上記効果に加え、増
幅された信号光に不要な光が混ざる事を更に防止するこ
とができる効果がある。
In addition to the above-described effects, the ninth aspect of the present invention has the effect of further preventing unnecessary light from being mixed with the amplified signal light.

請求項10に記載のものにおいては、上記効果に加え、
複数の波数の信号光を増幅することができる効果がある
In the thing according to claim 10, in addition to the above effects,
This has the effect of being able to amplify signal lights of multiple wave numbers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例を示す面図、第2図は第1
実施例の導波モード光電界分布を示す図、第3図はグレ
ーティングのピッチの中で谷の幅が占める割合と完全結
合長ないし結合係数の関数を示す例の図、第4図は第1
実施例のグレーティングの結合係数の空間的変化を示す
図、第5図は第1実施例のフィルタースペクトルを示す
図、第6図は従来のグレーティングのフィルタースペク
トルを比較の為に示す図、第7図は第2実施例の構成を
示す図、第8図は第2実施例のグレーティングの結合係
数の空間的変化を示す図、第9図は第2実施例のフィル
タースペクトルを示す図、第10図は第3実施例を示す
側面図、第11図は第3実施例のフィルタースペクトル
を示す図、第12図は第4実施例を示す側面図、第13
図は第4実施例のフィルタースペクトルを示す図、第1
4図は第5実施例を示す図、第15図は第6実施例を示
す図、第16図は第7実施例を示す側面図、第17図は
第7実施例を示す第16図のA−A’ 線断面図、第1
8図は第8実施例を示す正面図、第19図は第8実施例
を示す側面図、第20図は第9実施例を示す正面図、第
21図は従来例の説明図、第22図は従来例のフィルタ
ースペクトルを示す図、第23図は他の従来例の説明図
である。 1.21.31.51.71.91% 111141・
・・・・基板、4.24.34.54.74.94.1
14.144・・・・・第1導波路、6.26.36・
・・・・第2導波路、7.27.37.57.77.9
7゜ 1 17゜ グレーティン グ、 40. 56. 76. 97 ・ ・光吸 収層。 16、 46 ・活性層
FIG. 1 is a plan view showing the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view showing the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the waveguide mode optical electric field distribution of the example. Figure 3 is an example diagram showing the ratio of the valley width to the pitch of the grating and the function of the perfect coupling length or coupling coefficient.
FIG. 5 is a diagram showing the spatial variation of the coupling coefficient of the grating of the example. FIG. 5 is a diagram showing the filter spectrum of the first example. FIG. 6 is a diagram showing the filter spectrum of the conventional grating for comparison. 8 is a diagram showing the spatial variation of the coupling coefficient of the grating in the second embodiment. FIG. 9 is a diagram showing the filter spectrum of the second embodiment. The figure is a side view showing the third embodiment, FIG. 11 is a diagram showing the filter spectrum of the third embodiment, FIG. 12 is a side view showing the fourth embodiment, and FIG.
The figure shows the filter spectrum of the fourth embodiment.
4 shows the fifth embodiment, FIG. 15 shows the sixth embodiment, FIG. 16 shows a side view of the seventh embodiment, and FIG. 17 shows the seventh embodiment. A-A' line sectional view, 1st
8 is a front view showing the eighth embodiment, FIG. 19 is a side view showing the eighth embodiment, FIG. 20 is a front view showing the ninth embodiment, FIG. 21 is an explanatory diagram of the conventional example, and FIG. The figure shows a filter spectrum of a conventional example, and FIG. 23 is an explanatory diagram of another conventional example. 1.21.31.51.71.91% 111141・
... Board, 4.24.34.54.74.94.1
14.144...First waveguide, 6.26.36.
...Second waveguide, 7.27.37.57.77.9
7゜1 17゜ grating, 40. 56. 76. 97 ・・Light absorption layer. 16, 46 ・Active layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、波長多重化された光の中より特定の光波を波長選択
する光波長フィルターにおいて、前記波長多重化光が入
射し伝搬する第1の導波路と、前記特定光波が伝搬する
第2の導波路と、該第1及び第2の導波路及びその周辺
領域のいずれかに形成されたグレーティングとを具備し
、該グレーティングは、高屈折率領域である山部分と低
屈折率領域である谷部分とから1周期が構成され、該山
部分と谷部分の1周期に占める割合が変化していること
を特徴とする光波長フィルター。 2、前記山部分と谷部分の1周期に示す割合は、グレー
ティングの中央部分から光の入射側及び伝搬側に向かっ
て略対称的に変化している請求項1記載の光波長フィル
ター。 3、前記第1及び第2の導波路は半導体層が積層された
形態である請求項1記載の光波長フィルター。 4、前記第1及び第2の導波路は、各々を中心とする導
波モードが異なる様に、その屈折率や厚さなどが異なる
ものである請求項1記載の光波長フィルター。 5、請求項1、2、3又は4記載の光波長フィルターと
前記第2の導波路の伝搬光の光電変換を行なう光検出部
を具備し、該光検出部で波長多重化された光信号の中よ
り特定の光波を分波して検出することを特徴とする光検
出器。 6、請求項1、2、3又は4記載の光波長フィルターを
具備し、前記第2の導波路が、ここに光が入射されると
きにその強度に応じたキャリアを生じる光吸収層であり
、該光吸収層により波長多重化された入力光のうち特定
の光波のみを選択的に検出することを特徴とする光検出
器。 7、前記光吸収層上にソース電極、ゲート電極、ドレイ
ン電極が形成されてFET構成を具備し、光吸収層で生
じたキャリアが増幅されてドレイン電流として検出され
る請求項6記載の光検出器。 8、請求項1、2、3又は4記載の光波長フィルターを
具備し、前記第2の導波路が、光増幅の行なわれる活性
層であり、前記グレーティングが、該活性層と前記第1
の導波路と平行な同一面内に距離を置いて、夫々、同一
の選択波長を有する如く、一対設けられ、更に該一対の
グレーティングの間に注入電流が流れる様に形成された
電極を具備することを特徴とする半導体レーザ構造が用
いられた光増幅器。 9、前記活性層の終端部が無秩序化されている請求項8
記載の光増幅器。 10、前記一対のグレーティングが複数組形成され、各
組の選択波長が各々異なる請求項8記載の光増幅器。
[Claims] 1. In an optical wavelength filter that selects the wavelength of a specific light wave from wavelength-multiplexed light, a first waveguide into which the wavelength-multiplexed light enters and propagates; The grating includes a second waveguide for propagation, and a grating formed in either the first or second waveguide or a peripheral area thereof, and the grating has a peak portion that is a high refractive index region and a low refractive index region. 1. An optical wavelength filter characterized in that one period is composed of a valley portion which is a ratio region, and the ratio of the peak portion and the valley portion to one period is changed. 2. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the ratio of the peak portions to the valley portions in one period changes approximately symmetrically from the central portion of the grating toward the light incidence side and the light propagation side. 3. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the first and second waveguides are formed by stacking semiconductor layers. 4. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the first and second waveguides have different refractive indexes, thicknesses, etc. so that the waveguide modes centered on each waveguide are different. 5. An optical signal comprising the optical wavelength filter according to claim 1, 2, 3, or 4 and a photodetector that performs photoelectric conversion of the light propagating in the second waveguide, and that is wavelength-multiplexed by the photodetector. A photodetector characterized by separating and detecting a specific light wave from within. 6. The optical wavelength filter according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the second waveguide is a light absorption layer that generates carriers according to the intensity of light when it is incident thereon. A photodetector, characterized in that it selectively detects only a specific light wave out of input light wavelength-multiplexed by the light absorption layer. 7. Photodetection according to claim 6, wherein a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are formed on the light absorption layer to provide an FET configuration, and carriers generated in the light absorption layer are amplified and detected as a drain current. vessel. 8. The optical wavelength filter according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the second waveguide is an active layer in which optical amplification is performed, and the grating is connected to the active layer and the first waveguide.
A pair of gratings are provided at a distance in the same plane parallel to the waveguide, each having the same selection wavelength, and further provided with an electrode formed so that an injection current flows between the pair of gratings. An optical amplifier using a semiconductor laser structure characterized by the following. 9. Claim 8, wherein the terminal end of the active layer is disordered.
The optical amplifier described. 10. The optical amplifier according to claim 8, wherein a plurality of sets of the pair of gratings are formed, and each set has a different selection wavelength.
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