JPH037903A - 半導体光導波路 - Google Patents
半導体光導波路Info
- Publication number
- JPH037903A JPH037903A JP24603989A JP24603989A JPH037903A JP H037903 A JPH037903 A JP H037903A JP 24603989 A JP24603989 A JP 24603989A JP 24603989 A JP24603989 A JP 24603989A JP H037903 A JPH037903 A JP H037903A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- layer
- refractive index
- cladding layer
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 133
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 102
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 30
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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】
〔概要〕
半導体先導波路に係り、特に１μｍ帯光通信に適した半
導体先導波路に関し。
導体先導波路に関し。
半導体で構成され、光導波路層とクラッド層との屈折率
の差が極めて小さい半導体先導波路を提供することを目
的とし。
の差が極めて小さい半導体先導波路を提供することを目
的とし。
光を導波する光導波路層と、該光導波路層を挟んで設け
られ、該光導波路層より屈折率が小さいクラッド層とを
有する半導体先導波路において。
られ、該光導波路層より屈折率が小さいクラッド層とを
有する半導体先導波路において。
該光導波路層の格子定数が該クラッド層の格子定数より
小さい半導体先導波路、及び光を導波する光導波路層と
、該光導波路層を挟んで設けられ。
小さい半導体先導波路、及び光を導波する光導波路層と
、該光導波路層を挟んで設けられ。
該光導波路層より屈折率が小さいクラッド層とを有する
半導体先導波路において、該光導波路層及び該クラッド
層はＩｎＰと格子整合し、かつ咳光導波路層、該クラッ
ド層の少なくともどちらかがＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混
晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶である半導体光導
波路により構成する。
半導体先導波路において、該光導波路層及び該クラッド
層はＩｎＰと格子整合し、かつ咳光導波路層、該クラッ
ド層の少なくともどちらかがＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混
晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶である半導体光導
波路により構成する。
本発明は半導体光導波路に係り、特に１μｍ帯光通信に
適した半導体光導波路に関する。
適した半導体光導波路に関する。
近年、光通信システムの大容量化に伴い、光の強度のみ
ならず１周波数や位相をも使用するコヒーレント通信の
必要性が高まっている。そしてこのコヒーレント通信に
は、集積化によって光学系の小型化、高性能化、高信鯨
性化が図られる光電気集積回路（ＯＥＩＣ）が用いられ
、そこにおいては光を導波していく光導波路は不可欠な
ものとなっている。
ならず１周波数や位相をも使用するコヒーレント通信の
必要性が高まっている。そしてこのコヒーレント通信に
は、集積化によって光学系の小型化、高性能化、高信鯨
性化が図られる光電気集積回路（ＯＥＩＣ）が用いられ
、そこにおいては光を導波していく光導波路は不可欠な
ものとなっている。
長距離通信に適した波長１．３μｍ、あるいは１．５５
μｍのいわゆる１μｍ帯の光のコヒーレント通信におい
て用いられる光導波路は、一方で例えば同一のＩｎＰ基
板上に集積化された例えば受光素子Ｐ、ＩＮフォトダイ
オードと光結合され、他方で光ファイバと光結合される
。
μｍのいわゆる１μｍ帯の光のコヒーレント通信におい
て用いられる光導波路は、一方で例えば同一のＩｎＰ基
板上に集積化された例えば受光素子Ｐ、ＩＮフォトダイ
オードと光結合され、他方で光ファイバと光結合される
。
このとき、光ファイバはシングルモード用のものが用い
られ、そのコア部の屈折率はクラッド層のそれよりも最
大で０．３％大きい程度と、その屈折率の差は極めて僅
かである。従って、先導波路と光ファイバとの間の結合
損失を小さくするとともに、光導波路内でのシングルモ
ードを実現するためには、光導波路も光ファイバと同様
の構造であることが要求される。すなわち、光導波路に
おける光導波路層とクラッド層との屈折率の差が極めて
小さくなるような構造が要求される。
られ、そのコア部の屈折率はクラッド層のそれよりも最
大で０．３％大きい程度と、その屈折率の差は極めて僅
かである。従って、先導波路と光ファイバとの間の結合
損失を小さくするとともに、光導波路内でのシングルモ
ードを実現するためには、光導波路も光ファイバと同様
の構造であることが要求される。すなわち、光導波路に
おける光導波路層とクラッド層との屈折率の差が極めて
小さくなるような構造が要求される。
しかしながら、このように光導波路層とクラッド層との
屈折率の差が０．３％と極めて小さいため。
屈折率の差が０．３％と極めて小さいため。
通常、化合物半導体を用いて実現することが極めて困難
であった。例えば、 Ｉｎ１−ｘ ＧａＸＡｓ、 Ｐ
＋−ｙの４元混晶を光導波路層とクラッド層の材料とし
て用いた場合、格子定数を合わせながら屈折率の差を０
．３％にするためには、 Ｇａの組成比Ｘを調整して格
子定数を基板に合わせながら、 Ａｓの組成比ｙをｔｊ
１節して屈折率を変える。
であった。例えば、 Ｉｎ１−ｘ ＧａＸＡｓ、 Ｐ
＋−ｙの４元混晶を光導波路層とクラッド層の材料とし
て用いた場合、格子定数を合わせながら屈折率の差を０
．３％にするためには、 Ｇａの組成比Ｘを調整して格
子定数を基板に合わせながら、 Ａｓの組成比ｙをｔｊ
１節して屈折率を変える。
例えば９次式
％式％）
が成立するようにしながら、０．３％の屈折率差を実現
するために、 Ｇａの組成比ＸとＡｓの組成比ｙをそれ
ぞれ０．５％以下の精度で調節して光導波路層とクラッ
ド層を形成しなければならない。２つの元素の比をそれ
ぞれ０．５％以下の精度で調節しながら多層構造を製造
することは現在の半導体技術では事実上不可能であり、
半導体材料で作られた半導体光導波路は現在までのとこ
ろ実現されていない。
するために、 Ｇａの組成比ＸとＡｓの組成比ｙをそれ
ぞれ０．５％以下の精度で調節して光導波路層とクラッ
ド層を形成しなければならない。２つの元素の比をそれ
ぞれ０．５％以下の精度で調節しながら多層構造を製造
することは現在の半導体技術では事実上不可能であり、
半導体材料で作られた半導体光導波路は現在までのとこ
ろ実現されていない。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので。
半導体で構成され、光導波路層とクラッド層との屈折率
の差が極めて小さい半導体光導波路を提供することを目
的とする。
の差が極めて小さい半導体光導波路を提供することを目
的とする。
上記課題は、光を導波する光導波路層と、該光導波路層
を挟んで設けられ、該光導波路層より屈折率が小さいク
ラッド層とを有する半導体先導波路において、該光導波
路層の格子定数が該クラッド層の格子定数より小さい半
導体先導波路、及び光を導波する光導波路層と、該光導
波路層を挟んで設けられ、！ｆ光導波路層より屈折率が
小さいクラッド層とを有する半導体光導波路において、
該光導波路層及び該クラッド層はＩｎＰと格子整合し。
を挟んで設けられ、該光導波路層より屈折率が小さいク
ラッド層とを有する半導体先導波路において、該光導波
路層の格子定数が該クラッド層の格子定数より小さい半
導体先導波路、及び光を導波する光導波路層と、該光導
波路層を挟んで設けられ、！ｆ光導波路層より屈折率が
小さいクラッド層とを有する半導体光導波路において、
該光導波路層及び該クラッド層はＩｎＰと格子整合し。
かつ該光導波路層、該りラッド層の少なくともどちらか
がＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂ
の４元混晶である半導体光導波路によって解決される。
がＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂ
の４元混晶である半導体光導波路によって解決される。
本発明では、まず第１の手段として、光導波路層の格子
定数をクラッド層の格子定数より小さくすることにより
、光導波路層の屈折率をクラッド層の屈折率より僅かに
大きくしている。
定数をクラッド層の格子定数より小さくすることにより
、光導波路層の屈折率をクラッド層の屈折率より僅かに
大きくしている。
積層された半導体層の間に格子不整合がある場合、その
格子不整合により生ずる歪みによりバンドギャップ、ひ
いては屈折率が変化する。ある半導体層の格子定数が小
さくて周囲の半導体層から引張り力を受ける場合、バン
ドギャップは小さくなり、屈折率は大きくなる。逆に、
ある半導体層の格子定数が大きくて周囲の半導体層から
圧縮力を受ける場合、バンドギャップは大きくなり、屈
折率は小さ（なる。それゆえ、光導波路層の格子定数を
クラッド層の格子定数より僅かに小さくなるようにすれ
ば、光導波路層とクラッド層との屈折率の差が極めて小
さい半導体光導波路を提供することができる。
格子不整合により生ずる歪みによりバンドギャップ、ひ
いては屈折率が変化する。ある半導体層の格子定数が小
さくて周囲の半導体層から引張り力を受ける場合、バン
ドギャップは小さくなり、屈折率は大きくなる。逆に、
ある半導体層の格子定数が大きくて周囲の半導体層から
圧縮力を受ける場合、バンドギャップは大きくなり、屈
折率は小さ（なる。それゆえ、光導波路層の格子定数を
クラッド層の格子定数より僅かに小さくなるようにすれ
ば、光導波路層とクラッド層との屈折率の差が極めて小
さい半導体光導波路を提供することができる。
次に第２の手段として、光導波路層及びクラッド層をＩ
ｎＰと格子整合させながら、光導波路層。
ｎＰと格子整合させながら、光導波路層。
クラッド層の少なくともどちらかがＡｌＧａ１ｎＡｓの
４元混晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶であるよう
にする。光導波路層とクラッド層を構成する材料の少な
くともどちらかをＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶或いはＡ
ｌＧａＡｓＳｂの４元混晶とする場合は、４元の組成比
を調節することによりＩｎＰと格子整合させつつ。
４元混晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶であるよう
にする。光導波路層とクラッド層を構成する材料の少な
くともどちらかをＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶或いはＡ
ｌＧａＡｓＳｂの４元混晶とする場合は、４元の組成比
を調節することによりＩｎＰと格子整合させつつ。
クラッド層の屈折率を光導波路層の屈折率より僅かに小
さくするように組成比を調整することができる。しかも
この調整は従来のＩｎＧａＡｓＰ ４元系に比較すると
、はるかに容易である。
さくするように組成比を調整することができる。しかも
この調整は従来のＩｎＧａＡｓＰ ４元系に比較すると
、はるかに容易である。
以下２本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。
する。
第１図（ａ）は本発明の第１の実施例による半導体先導
波路を示す断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の半導
体光導波路に対応する屈折率を示すグラフ、第１図（ｃ
）は第１図（ａ）の半導体光導波路に対応する光強度分
布を示すグラフである。
波路を示す断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の半導
体光導波路に対応する屈折率を示すグラフ、第１図（ｃ
）は第１図（ａ）の半導体光導波路に対応する光強度分
布を示すグラフである。
厚さ３００μｍのＩｎＰ基板２上に、有機金属化学的気
相堆積（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、はぼＩｎ６．５ａＧ
ａｏ、 ＋ ４Ａｓ６． ！３ｐＯ，ｈｔの組成で構成
された厚さ４μｍの下部クラッド層４．厚さ６μｍの光
導波路層６．厚さ４μｍの上部クラッド］ｌｉ８を順に
形成する。上部クラッド層８．光導波路層６．下部クラ
ッド層４．及びＩｎＰ基板２の一部表面は。
相堆積（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、はぼＩｎ６．５ａＧ
ａｏ、 ＋ ４Ａｓ６． ！３ｐＯ，ｈｔの組成で構成
された厚さ４μｍの下部クラッド層４．厚さ６μｍの光
導波路層６．厚さ４μｍの上部クラッド］ｌｉ８を順に
形成する。上部クラッド層８．光導波路層６．下部クラ
ッド層４．及びＩｎＰ基板２の一部表面は。
通常のフォトリソグラフィ技術を用いてメサ型にエツチ
ングされており、その表面及び側面には。
ングされており、その表面及び側面には。
例えばシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１０
が形成されている。
が形成されている。
下部クラッド層４及び上部クラッド層８はほぼｒｎｏ、
ａａＧａｏ、ｒｂＡＳｏ、５ｘＰｏ、ｈｒ （バンド
ギャップＥ。
ａａＧａｏ、ｒｂＡＳｏ、５ｘＰｏ、ｈｒ （バンド
ギャップＥ。
＝１．１１２ ｅＶ）の組成で構成され、 ＩｎＰ基板
２の格子定数ａｏ （＝５．８７人）と同じ格子定数
ａ、をもつ。
２の格子定数ａｏ （＝５．８７人）と同じ格子定数
ａ、をもつ。
光導波路Ｎ６もほぼＩｎｏ、 ＨＧａｏ、 ｒｂＡＳｏ
、 ５ｘＰｏ、 ６？の組成で構成されているが、その
格子定数ａ２が格子定数ａ０より僅かに小さくなるよう
に組成が調整されている。格子定数ａ２とａｏを次式％
式％ が成立するような関係にすれば、光導波路層６の屈折率
が下部クラッド層４及び上部クラッド層８に比べて０．
３％だけ大きくなる。これは、光導波路層６の格子定数
がＩｎＰ基板２の格子定数より小さいと引張り力がかか
り、バンドギャップが小さくなり、屈折率が０．３％だ
け大きくなるからである。
、 ５ｘＰｏ、 ６？の組成で構成されているが、その
格子定数ａ２が格子定数ａ０より僅かに小さくなるよう
に組成が調整されている。格子定数ａ２とａｏを次式％
式％ が成立するような関係にすれば、光導波路層６の屈折率
が下部クラッド層４及び上部クラッド層８に比べて０．
３％だけ大きくなる。これは、光導波路層６の格子定数
がＩｎＰ基板２の格子定数より小さいと引張り力がかか
り、バンドギャップが小さくなり、屈折率が０．３％だ
け大きくなるからである。
従って、上部クラッド層８．光導波路層６．下部クラッ
ド層４に対応する屈折率は第１図（ｂ）に示されるグラ
フのようになり、これらの各層における光強度分布は第
１図（ｃ）に示すようになり。
ド層４に対応する屈折率は第１図（ｂ）に示されるグラ
フのようになり、これらの各層における光強度分布は第
１図（ｃ）に示すようになり。
１．３μｍの光をシングルモードで伝播させることがで
きる。
きる。
一般にＩｎｏ、５４Ｇａｏ、＋Ｊ３ｏ、ｚｘＰｏ、ｈｔ
４元混晶の格子定数を変えるためには、 Ｇａの組成
比のみを調整すればよい。したがって、光導波路層６の
Ｉｎｏ、 １４ｃａ１１． ｌ ＆ＡＳ＠、 ５ｓＰｏ
、 ｈフのＧａの組成比を、下部クラッド層４及び上部
クラッド層８の Ｉｎｏ、 １４ｃａ（１，Ｌｅａｓｅ、 ｘｓＰｏ、
６？のＧａの組成比と僅かに異なるように調整しながら
、エピタキシャル成長させるだけで、屈折率の微小な差
が実現できる。
４元混晶の格子定数を変えるためには、 Ｇａの組成
比のみを調整すればよい。したがって、光導波路層６の
Ｉｎｏ、 １４ｃａ１１． ｌ ＆ＡＳ＠、 ５ｓＰｏ
、 ｈフのＧａの組成比を、下部クラッド層４及び上部
クラッド層８の Ｉｎｏ、 １４ｃａ（１，Ｌｅａｓｅ、 ｘｓＰｏ、
６？のＧａの組成比と僅かに異なるように調整しながら
、エピタキシャル成長させるだけで、屈折率の微小な差
が実現できる。
次に、第２図を用いて本発明の第２の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
第１の実施例とは下部クラッドＮ１４．光導波路層１６
．上部クラッド層１８の格子定数が異なる。下部クラッ
ド層１４．光導波路層１６．及び上部クラッドＪ１１８
は、第１の実施例と同様に、ともにほぼＩｎｏ、 １４
ｃａｌ ｌ ＆ＡＳ１１．５ｘＰｏ１ｔなる組成の４元
混晶で形成されているが、光導波路層１６の格子定数ａ
ｚをＩｎＰ基板２の格子定数ａ０と同じにし、下部クラ
ッド層１４及び上部クラッドＮ１８の格子定数ａ。
．上部クラッド層１８の格子定数が異なる。下部クラッ
ド層１４．光導波路層１６．及び上部クラッドＪ１１８
は、第１の実施例と同様に、ともにほぼＩｎｏ、 １４
ｃａｌ ｌ ＆ＡＳ１１．５ｘＰｏ１ｔなる組成の４元
混晶で形成されているが、光導波路層１６の格子定数ａ
ｚをＩｎＰ基板２の格子定数ａ０と同じにし、下部クラ
ッド層１４及び上部クラッドＮ１８の格子定数ａ。
をＩｎＰ基板２の格子定数ａ０より大きくしている。
即ち、下部クラッドＮ１４及び上部クラッド層１８の格
子定数ａ、とＩｎＰ基板２の格子定数ａ０が次式 ％式％ が成立するような関係にすれば、下部クラッド層１４及
び上部クラッドＮ１８の屈折率が光導波路層１６に比べ
て０．３％だけ大きくなる。これは、下部クラッド層１
４及び上部クラッド層１８の格子定数がＩｎＰ基板２の
格子定数より大きいと、そこには圧縮力がかかり、バン
ドギャップが大きくなり、屈折率が３ Ｘ １０−’だ
け小さくなるからである。
子定数ａ、とＩｎＰ基板２の格子定数ａ０が次式 ％式％ が成立するような関係にすれば、下部クラッド層１４及
び上部クラッドＮ１８の屈折率が光導波路層１６に比べ
て０．３％だけ大きくなる。これは、下部クラッド層１
４及び上部クラッド層１８の格子定数がＩｎＰ基板２の
格子定数より大きいと、そこには圧縮力がかかり、バン
ドギャップが大きくなり、屈折率が３ Ｘ １０−’だ
け小さくなるからである。
次に、第３図を用いて本発明の第３の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例の半導体先導波路は、第１の実施例と下部クラ
ッドＪｌｌＷ２４．光導波路Ｎ２６．上部クラッド層２
８の材料が異なる。即ち、下部クラッド層２４及び上部
クラッド層２８をＩｎＰで構成し、光導波路層２６にＩ
ｎＰ基板２と格子整合したＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶
で構成している。
ッドＪｌｌＷ２４．光導波路Ｎ２６．上部クラッド層２
８の材料が異なる。即ち、下部クラッド層２４及び上部
クラッド層２８をＩｎＰで構成し、光導波路層２６にＩ
ｎＰ基板２と格子整合したＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶
で構成している。
即ち９本実施例の半導体光導波路は、屈折率のより大き
いＡｌＧａ１ｎＡｓからなる光導波路を、屈折率のより
小さいＩｎＰからなるクラッド層によってサンドインチ
状に挟まれたダブルへテロ構造により構成されている。
いＡｌＧａ１ｎＡｓからなる光導波路を、屈折率のより
小さいＩｎＰからなるクラッド層によってサンドインチ
状に挟まれたダブルへテロ構造により構成されている。
本実施例では、光導波路層２６にＡｌＧａ１ｎＡｓの４
元混晶を用いたので、４元の組成比を調節することによ
り、 Ｉｎｏ、５ｚＡｌｏ、ｎａＡｓなる材料の屈折率
と。
元混晶を用いたので、４元の組成比を調節することによ
り、 Ｉｎｏ、５ｚＡｌｏ、ｎａＡｓなる材料の屈折率
と。
Ｉｎｏ、 ５３Ｇａｏ、 ４７Ａ３なる材料の屈折率と
の間の任意の値の屈折率をもち、かつＩｎＰのクラッド
層に格子整合する光導波路層を容易に得ることができる
。
の間の任意の値の屈折率をもち、かつＩｎＰのクラッド
層に格子整合する光導波路層を容易に得ることができる
。
このようにすることにより、波長１．５５μｍの光に対
しては、 ３．１０から３．５５の間の屈折率を容易に
得ることができる。
しては、 ３．１０から３．５５の間の屈折率を容易に
得ることができる。
例えば、光導波路層２６の組成を
Ａｌｅ、 ａｏＧａｏ、 ｏｓｌｎｏ、 ５ｚＡｓにす
ると、屈折率は３．１８となり、 ＩｎＰの屈折率３．
１７より０．３％だけ大きく。
ると、屈折率は３．１８となり、 ＩｎＰの屈折率３．
１７より０．３％だけ大きく。
シングルモードの半導体光導波路が得られ、従来のＩｎ
ＧａＡｓＰ系材料を用いた場合よりも混晶組成比の調整
が容易である。
ＧａＡｓＰ系材料を用いた場合よりも混晶組成比の調整
が容易である。
次に、第４図を用いて本発明の第４の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例の半導体光導波路は、第３の実施例の構成とは
逆に、下部クラッド層３４．上部クラッド層３８をＩｎ
Ｐ基板２と格子整合したＡｌＧａＩｎＡｓの４元混晶で
構成し、光導波路層３６をＩｎＰで構成している。
逆に、下部クラッド層３４．上部クラッド層３８をＩｎ
Ｐ基板２と格子整合したＡｌＧａＩｎＡｓの４元混晶で
構成し、光導波路層３６をＩｎＰで構成している。
例えば、下部クラッド層３４．上部クラッド層３８の組
成をＡｌｅ、 ４！ｃａＯ，６６１ｎ６．５ｚＡｓにす
ると、屈折率は３．１６となり、 ＩｎＰの屈折率３．
１７より０．３％だけ小さいシングルモードの半導体光
導波路が得られる。
成をＡｌｅ、 ４！ｃａＯ，６６１ｎ６．５ｚＡｓにす
ると、屈折率は３．１６となり、 ＩｎＰの屈折率３．
１７より０．３％だけ小さいシングルモードの半導体光
導波路が得られる。
次に、第５図を用いて本発明の第５の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第■の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第■の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例では下部クラッド層４４．光導波路層４６゜上
部クラッドＮ４８をともにＩｎＰ基板２と格子整合した
ＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶で構成している。
部クラッドＮ４８をともにＩｎＰ基板２と格子整合した
ＡｌＧａ１ｎＡｓの４元混晶で構成している。
例えば、下部クラッド層４４．上部クラッド層４８の組
成をＡＩｏ、 ４Ｚｃａ０．０＆Ｉｎ＋１．５２ＡＳと
し、光導波路層４６の組成をＡｌｅ、 ａ ＋Ｇａｏ、
ｏｙｌｎｏ、 ５ｚＡｓとすると、下部クラッド層４
４．上部クラッド層４８の屈折率は３．１６となり、光
導波路層４６の屈折率３．１７となり、光導波路層４６
が下部クラッド層４４．上部クラッドＮ４８より屈折率
が０．３％だけ大きいシングルモードの半導体光導波路
が得られる。
成をＡＩｏ、 ４Ｚｃａ０．０＆Ｉｎ＋１．５２ＡＳと
し、光導波路層４６の組成をＡｌｅ、 ａ ＋Ｇａｏ、
ｏｙｌｎｏ、 ５ｚＡｓとすると、下部クラッド層４
４．上部クラッド層４８の屈折率は３．１６となり、光
導波路層４６の屈折率３．１７となり、光導波路層４６
が下部クラッド層４４．上部クラッドＮ４８より屈折率
が０．３％だけ大きいシングルモードの半導体光導波路
が得られる。
次に、第６図を用いて本発明の第６の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例では、下部クラッド層５４及び上部クラッド層
５８をＩｎＰで構成し、光導波路層５６をＩｎＰ基板２
と格子整合したＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶で構成して
いる。
５８をＩｎＰで構成し、光導波路層５６をＩｎＰ基板２
と格子整合したＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶で構成して
いる。
本実施例では、光導波路層５６にＡｌＧａＡｓＳｂの４
元混晶を用いたので、４元の組成比を調節することによ
り、 ＡｌＡ３０．５ｂｓｂｏ、 ４４なる材料の屈折
率と。
元混晶を用いたので、４元の組成比を調節することによ
り、 ＡｌＡ３０．５ｂｓｂｏ、 ４４なる材料の屈折
率と。
ＧａＡｓｃ＋、 、Ｓｂｃ＋、 ｓなる材料の屈折率と
の間の任意の値の屈折率をもち、かつＩｎＰのクラッド
層に格子整合する光導波路層を容易に得ることができる
。
の間の任意の値の屈折率をもち、かつＩｎＰのクラッド
層に格子整合する光導波路層を容易に得ることができる
。
このようにすることにより、波長１．５５μｍの光に対
しては、 ２．７１から３．５５の間の屈折率を容易に
得ることができる。
しては、 ２．７１から３．５５の間の屈折率を容易に
得ることができる。
例えば、先導波路［５６の組成を
ＡＩｏ、 ４４ＧａＯ，ｓｂ＾Ｓｏ、 ５ｔｓｂｏ、
４？にすると、屈折率は３．１８となり、 ＩｎＰの屈
折率３．１７より０．３％だけ太き（、シングルモード
の半導体光導波路が得られる。
４？にすると、屈折率は３．１８となり、 ＩｎＰの屈
折率３．１７より０．３％だけ太き（、シングルモード
の半導体光導波路が得られる。
次に、第７図を用いて本発明の第７の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例の半導体光導波路は、第６の実施例の構成とは
逆に、下部クラッド層６４．上部クラッド層６８をＩｎ
Ｐ基板２と格子整合したＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶で
構成し、光導波路層６６をＩｎＰで構成している。
逆に、下部クラッド層６４．上部クラッド層６８をＩｎ
Ｐ基板２と格子整合したＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶で
構成し、光導波路層６６をＩｎＰで構成している。
例えば、下部クラッドＮ６４．上部クラッドＮ６８の組
成を旧ｏ、 ａｂＧａｏ、 ５ａＡｓｏ、 ５ｚｓｂｏ
、 ４７にすると、屈折率は３．１６となり、 ＩｎＰ
の屈折率３．１７より０．３％だけ小さいシングルモー
ドの半導体先導波路が得られる。
成を旧ｏ、 ａｂＧａｏ、 ５ａＡｓｏ、 ５ｚｓｂｏ
、 ４７にすると、屈折率は３．１６となり、 ＩｎＰ
の屈折率３．１７より０．３％だけ小さいシングルモー
ドの半導体先導波路が得られる。
次に、第８図を用いて本発明の第８の実施例による半導
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
体光導波路を説明する。第１図に示す第１の実施例と同
一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例では下部クラッド層７４．光導波路層７６゜上
部クラッド層７８をともにＩｎＰ基板２と格子整合した
ＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶で構成している。
部クラッド層７８をともにＩｎＰ基板２と格子整合した
ＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶で構成している。
例えば、下部クラッドＮ７４．上部クラッド層７８の組
成をＡ１６． ａｂＧａｏ、 ５ａＡｓｔｒ、 ５ｗ５
ｂａ、 ａ、とし、光導波路層７６の組成をＡｌｅ、
５ｓＧａｏ、 ５ｓＡｓｏ、 ｓ＋Ｓｂｏ、 ４？とす
ると、下部クラッド層７４．上部クラッド層７８の屈折
率は３．１６となり、光導波路層７６の屈折率３．１７
となり、下部クラッド層７４．上部クラッド層７８より
屈折率が ０６３％だけ大きいシングルモードの半導体
先導波路が得られる。
成をＡ１６． ａｂＧａｏ、 ５ａＡｓｔｒ、 ５ｗ５
ｂａ、 ａ、とし、光導波路層７６の組成をＡｌｅ、
５ｓＧａｏ、 ５ｓＡｓｏ、 ｓ＋Ｓｂｏ、 ４？とす
ると、下部クラッド層７４．上部クラッド層７８の屈折
率は３．１６となり、光導波路層７６の屈折率３．１７
となり、下部クラッド層７４．上部クラッド層７８より
屈折率が ０６３％だけ大きいシングルモードの半導体
先導波路が得られる。
第３の実施例乃至第８の実施例によれば９組成を調整す
る元素は１種類ですみ、しかも組成比を従来に比べて大
きく振って屈折率の微細な調整ができる。そのため、屈
折率の微細な調整をするための結晶成長を容易に行うこ
とができる。
る元素は１種類ですみ、しかも組成比を従来に比べて大
きく振って屈折率の微細な調整ができる。そのため、屈
折率の微細な調整をするための結晶成長を容易に行うこ
とができる。
本発明は上記・実施例に限らず種々の変形が可能である
。
。
例えば、上記第１の実施例では、クラッド層の格子定数
をＩｎＰ基板の格子定数に一致させ、上記第２の実施例
では、光導波路層の格子定数をＩｎＰ基板の格子定数に
一致させたが、 ＩｎＰ基板の格子定数がクラッド層の
格子定数と光導波路層の格子定数の中間にあってもよい
し、クラッド層の格子定数より大きくてもよいし、光導
波路層の格子定数より小さくてもよい。
をＩｎＰ基板の格子定数に一致させ、上記第２の実施例
では、光導波路層の格子定数をＩｎＰ基板の格子定数に
一致させたが、 ＩｎＰ基板の格子定数がクラッド層の
格子定数と光導波路層の格子定数の中間にあってもよい
し、クラッド層の格子定数より大きくてもよいし、光導
波路層の格子定数より小さくてもよい。
また、上記第１及び第２の実施例では２はぼＩｒ＋ｃ＋
、 ５４Ｇａｏ、 ｌ ＝Ａｓｏ、 ５ｚＰｏ、 ＆？
の組成でクラッド層及び光導波路層を形成したが、光導
波路層の格子定数がクラッド層の格子定数より小さく、
所望の屈折率の差が実現できれば他の如何なる材料でも
よい。
、 ５４Ｇａｏ、 ｌ ＝Ａｓｏ、 ５ｚＰｏ、 ＆？
の組成でクラッド層及び光導波路層を形成したが、光導
波路層の格子定数がクラッド層の格子定数より小さく、
所望の屈折率の差が実現できれば他の如何なる材料でも
よい。
以上説明したように本発明によれば、光導波路層の格子
定数をクラッド層の格子定数より゛僅かに小さくするこ
とにより、光導波路層の屈折率をクラッド層の屈折率よ
り僅かに大きくすることができる。
定数をクラッド層の格子定数より゛僅かに小さくするこ
とにより、光導波路層の屈折率をクラッド層の屈折率よ
り僅かに大きくすることができる。
また、 ＩｎＰに格子整合するＡｌＧａ１ｎＡｓ或いは
ＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶を用いることにより、光導
波路層の屈折率をクラッド層の屈折率より僅かに大きく
するための組成の制御性が向上して容易に適切な結晶成
長を行うことができる。
ＡｌＧａＡｓＳｂの４元混晶を用いることにより、光導
波路層の屈折率をクラッド層の屈折率より僅かに大きく
するための組成の制御性が向上して容易に適切な結晶成
長を行うことができる。
かくして、半導体材料で作られた半導体光導波路を実現
することができる。
することができる。
第１図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第１の実施例による
半導体光導波路を示す図。 第２図は本発明の第２の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第３図は本発明の第３の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第４図は本発明の第４の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第５図は本発明の第５の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第６図は本発明の第６の実施例による半導体光導波路を
示す図。 、第７図は本発明の第７の実施例による半導体光導波路
を示す図。 第８図は本発明の第８の実施例による半導体先導波路を
示す図 である。 図において。 ２はＩｎＰ基板。 ４、１４．２４．３４．４４．５４．６４．７４は下部
クラッド層。 ６、１６．２６．３６．４６．５６．６６、７６は光導
波路層は。 ８、１Ｂ、 ２８．３８．４８．５８．６８．７８は上
部クラッド層。 １０はパッシベーション膜 Ｉ４・・・下部クラ２１層（（１＋ンム）１６・・・光
導波路層（α１−ら） １８・・・上部クランド７！（ｏ−＋ ＞α０）本発明
の第２の実施例による半犀体尤導潰路左示す図第２図 ２４ 下部クランド！（Ｉｎｐ） ２６ 光導演路４ （ＡＬＥ：ｒａＩｎＡｓ ）２８
よ部クランド、１ｉ（ＩｎＰ）３８・・・上部クラ
ンド層（Ａ区−ＩｎＡｓ）本発明の第４の実施例【；よ
る半導朱光導ｊ皮晒ぞ示す医雄明の男３の８例による半
導体尤導漬路左示す図５４・・・下部クランド層（Ｉｎ
ｋ） ４４ ・＝下部クラッド層（ＡＩＧＬｌｎＡｓ）４６−
尤淳波路層（ＡＩｌＱｚｌｎＡｓ）４８・上部クラッド
／ｉ （ＡＪ！Ｇｅ１ＩｎＡｓ）完°゛上部クラッド４
（ＩｎＰ） 本発明の廊５の実施例によう半導体光４波ｆ〜示す図本
発明の第６の実施例による半導体光導凍路五示す図６８
・・・下部クラッド）Ｍ（ＡｔｃｒαＡ３５ｂ）６・・
・光導環路層（１ｎＰ） ６４・・・上部クラッド層（Ａｔ６ｃＬＡｓＳｂ）７４
・下部クラッド層（ＡｉＧｃＬＡｓＳｂ）７６ 光導液
路層（ＭＧαＡｓ５ｂ）
半導体光導波路を示す図。 第２図は本発明の第２の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第３図は本発明の第３の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第４図は本発明の第４の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第５図は本発明の第５の実施例による半導体光導波路を
示す図。 第６図は本発明の第６の実施例による半導体光導波路を
示す図。 、第７図は本発明の第７の実施例による半導体光導波路
を示す図。 第８図は本発明の第８の実施例による半導体先導波路を
示す図 である。 図において。 ２はＩｎＰ基板。 ４、１４．２４．３４．４４．５４．６４．７４は下部
クラッド層。 ６、１６．２６．３６．４６．５６．６６、７６は光導
波路層は。 ８、１Ｂ、 ２８．３８．４８．５８．６８．７８は上
部クラッド層。 １０はパッシベーション膜 Ｉ４・・・下部クラ２１層（（１＋ンム）１６・・・光
導波路層（α１−ら） １８・・・上部クランド７！（ｏ−＋ ＞α０）本発明
の第２の実施例による半犀体尤導潰路左示す図第２図 ２４ 下部クランド！（Ｉｎｐ） ２６ 光導演路４ （ＡＬＥ：ｒａＩｎＡｓ ）２８
よ部クランド、１ｉ（ＩｎＰ）３８・・・上部クラ
ンド層（Ａ区−ＩｎＡｓ）本発明の第４の実施例【；よ
る半導朱光導ｊ皮晒ぞ示す医雄明の男３の８例による半
導体尤導漬路左示す図５４・・・下部クランド層（Ｉｎ
ｋ） ４４ ・＝下部クラッド層（ＡＩＧＬｌｎＡｓ）４６−
尤淳波路層（ＡＩｌＱｚｌｎＡｓ）４８・上部クラッド
／ｉ （ＡＪ！Ｇｅ１ＩｎＡｓ）完°゛上部クラッド４
（ＩｎＰ） 本発明の廊５の実施例によう半導体光４波ｆ〜示す図本
発明の第６の実施例による半導体光導凍路五示す図６８
・・・下部クラッド）Ｍ（ＡｔｃｒαＡ３５ｂ）６・・
・光導環路層（１ｎＰ） ６４・・・上部クラッド層（Ａｔ６ｃＬＡｓＳｂ）７４
・下部クラッド層（ＡｉＧｃＬＡｓＳｂ）７６ 光導液
路層（ＭＧαＡｓ５ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 〔１〕光を導波する光導波路層と、該光導波路層を挟ん
で設けられ、該光導波路層より屈折率が小さいクラッド
層とを有する半導体光導波路において、 該光導波路層の格子定数が該クラッド層の格子定数より
小さいことを特徴とする半導体光導波路。 〔２〕光を導波する光導波路層と、該光導波路層を挟ん
で設けられ、該光導波路層より屈折率が小さいクラッド
層とを有する半導体光導波路において、 該光導波路層及び該クラッド層はＩｎＰと格子整合し、
かつ該光導波路層、該クラッド層の少なくともどちらか
がＡｌＧａＩｎＡｓの４元混晶或いはＡｌＧａＡｓＳｂ
の４元混晶であることを特徴とする半導体光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24603989A JPH037903A (ja) | 1989-03-14 | 1989-09-21 | 半導体光導波路 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154889 | 1989-03-14 | ||
| JP1-61548 | 1989-03-14 | ||
| JP24603989A JPH037903A (ja) | 1989-03-14 | 1989-09-21 | 半導体光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH037903A true JPH037903A (ja) | 1991-01-16 |
Family
ID=26402593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24603989A Pending JPH037903A (ja) | 1989-03-14 | 1989-09-21 | 半導体光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH037903A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005297952A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Matsuroku Kk | ラゲージキャリアー |
| WO2010098295A1 (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 日本電気株式会社 | 光導波路、光導波回路、および光導波回路の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP24603989A patent/JPH037903A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005297952A (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Matsuroku Kk | ラゲージキャリアー |
| WO2010098295A1 (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 日本電気株式会社 | 光導波路、光導波回路、および光導波回路の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6169825B1 (en) | Integrated optical polarizer | |
| US8396337B2 (en) | Ring resonator based optical isolator and circulator | |
| US5910012A (en) | Waveguide type semiconductor photodetecting device method for fabricating | |
| US9285540B2 (en) | Integrated dielectric waveguide and semiconductor layer and method therefor | |
| US5078516A (en) | Tapered rib waveguides | |
| JP3133396B2 (ja) | 光分岐導波路 | |
| US6888984B2 (en) | Amorphous silicon alloy based integrated spot-size converter | |
| EP0496301A1 (en) | Optical waveguide formed of compound semiconductor materials and process of its fabrication | |
| EP2549311B1 (en) | Deep-shallow optical radiation filters | |
| CA1237006A (en) | Integrated, micro-optical device | |
| US20040071403A1 (en) | High-index contrast waveguide coupler | |
| US5515461A (en) | Polarization-independent optical wavelength filter for channel dropping applications | |
| US5054871A (en) | Semiconductor waveguide and impedance-matched detector | |
| JP3178565B2 (ja) | 半導体光デバイス | |
| CN115857091A (zh) | 一种铌酸锂薄膜mmi起偏分束器 | |
| JP2001148531A (ja) | 半導体光デバイス | |
| JPS62501173A (ja) | バルク材料による光ウエ−ブガイド技術 | |
| EP1637907B1 (en) | Method and apparatus for a low parasitic capacitance butt-joined passive waveguide connected to an active structure | |
| JPH037903A (ja) | 半導体光導波路 | |
| JPH06222229A (ja) | 光導波路素子とその製造方法 | |
| AU6169500A (en) | Integrated optical device with coupling waveguide layer | |
| JPH04283704A (ja) | 半導体光導波路 | |
| TWI807389B (zh) | 具有標準具補償之高頻寬光子積體電路 | |
| JPH05114762A (ja) | 光結合デバイス | |
| US20230275399A1 (en) | Semiconductor optical device and method of manufacturing the same |