JPH04161905A - Te/tm mode light splitter - Google Patents

Te/tm mode light splitter

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JPH04161905A
JPH04161905A JP28592090A JP28592090A JPH04161905A JP H04161905 A JPH04161905 A JP H04161905A JP 28592090 A JP28592090 A JP 28592090A JP 28592090 A JP28592090 A JP 28592090A JP H04161905 A JPH04161905 A JP H04161905A
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JP
Japan
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waveguide
mode light
superlattice
indium
mixed crystal
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Application number
JP28592090A
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Japanese (ja)
Inventor
Nami Yasuoka
奈美 安岡
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To monolithically form a semiconductor optical element by guiding both the TE mode light and the TM mode light in the upstream region from the branch point of the first wave guide path, guiding the TE mode light in the downstream region from the branch point of the first wave guide path, and guiding the TM mode light in the second wave guide path. CONSTITUTION:The first wave guide path 2 made of a mixed crystal semiconductor with the refraction factor smaller than the refraction factor of a substrate 1 is extended on a semiconductor substrate 1, and the second wave guide path 3 branched and stretched from the first wave guide path 2, made of a compound semiconductor super lattice containing the same component as the component of the mixed crystal, and having nearly the same height as the height of the first wave guide path 2 is extended. A clad layer 4 surrounding the second wave guide path 3 and the first wave guide path 2, made of the same super lattice as that of the second wave guide path 3 on the semiconductor substrate 1, and made of a layer lower than either the first wave guide path 2 or the second wave guide path 3 in height is extended. A semiconductor optical element can be monolithically formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要] コヒーレント光通信等に使用されるTEモード光と7M
モード光とを分離するTE −TMモード光ススブリフ
タ改良に関し、 半導体発光素子・半導体受光素子等の半導体光学素子と
モノリシックに形成することができるTE −TMモー
ド光ススプリンタ提供することを目的とし、 インジュウムリン等の半導体基板上に、この半導体基板
の屈折率より小さな回折率を有する混晶半導体例えばイ
ンジュウムとガリウムとヒ素とリンとを含む混晶半導体
よりなる第】の導波路が延在し、この第1の導波路から
分岐して伸張し、前記の混晶の成分と同一の成分を含有
する化合物半導体の超格子例えばインジュウムガリウム
ヒ素とインジュウムリンとの超格子またはインジュウム
ガリウムヒ素リンとインジュウムリンとの超格子よりな
り、前記の第1の導波路の高さとお\むね同一の高さを
有する第2の導波路が延在し、この第2の導波路と前記
の第1の導波路とを囲んで、前記の半導体基板上に、前
記の第2の導波路と同一の超格子よりなり、高さが前記
の第1の導波路と前記の第2の導波路とのいづれよりも
低い層よりなるクラッド層が展延している構造のTE−
TMモード光ススブリフタまたは、上記の混晶半導体端
域と超格子N域とが逆にされている構造のTE−TMモ
ード光ススブリフタもって構成される。
[Detailed description of the invention] [Summary] TE mode light and 7M used for coherent optical communication, etc.
Regarding the improvement of the TE-TM mode optical soot lifter that separates the mode light, we aim to provide a TE-TM mode optical soot printer that can be monolithically formed with semiconductor optical elements such as semiconductor light emitting elements and semiconductor light receiving elements. A waveguide made of a mixed crystal semiconductor having a diffraction index smaller than the refractive index of the semiconductor substrate, such as a mixed crystal semiconductor containing indium, gallium, arsenic, and phosphorus, extends on a semiconductor substrate such as indium phosphorus, A superlattice of a compound semiconductor that branches off and extends from this first waveguide and contains the same components as the above-mentioned mixed crystal, such as a superlattice of indium gallium arsenide and indium phosphide, or an indium gallium arsenide phosphide superlattice. A second waveguide is formed of a superlattice of indium phosphorus and indium phosphorus, and has a height that is approximately the same as that of the first waveguide. 1 waveguide, and is formed of the same superlattice as the second waveguide, and has a height equal to that of the first waveguide and the second waveguide. TE- with a structure in which a cladding layer consisting of a layer lower than either of the above extends.
It is constituted by a TM mode optical soot lifter or a TE-TM mode optical soot lifter having a structure in which the mixed crystal semiconductor end region and the superlattice N region are reversed.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、コヒーレント光通信等に使用されるTEモー
ド光と7Mモード光とを分離するTE・TMMモードス
プリッタの改良に関する。特に、半導体発光素子・半導
体受光素子等の半導体光学素子とモノリシックに形成す
ることができるようにする改良に関する。
The present invention relates to improvements in a TE/TMM mode splitter that separates TE mode light and 7M mode light used in coherent optical communications and the like. In particular, it relates to an improvement that enables monolithic formation with semiconductor optical elements such as semiconductor light emitting elements and semiconductor light receiving elements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来技術に係るTE・TMモード光ススブリフタ、リチ
ウムナイトライド等を使用して製造されているため、半
導体発光素子・半導体受光素子等の半導体光学素子とモ
ノリシックに形成することはできない。
Since it is manufactured using conventional TE/TM mode optical soot lifters, lithium nitride, etc., it cannot be monolithically formed with semiconductor optical elements such as semiconductor light emitting elements and semiconductor light receiving elements.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、もし、TE−TMモード光ススブリフタ、半導
体発光素子・半導体受光素子等の半導体光学素子とモノ
リシックに形成することができれば甚だ好都合である。
However, it would be extremely convenient if it could be formed monolithically with a semiconductor optical element such as a TE-TM mode optical soot lifter, semiconductor light emitting element, semiconductor light receiving element, etc.

本発明の目的は、この要請に応えることにあり、半導体
発光素子・半導体受光素子等の半導体光学素子とモノリ
シックに形成することができるTE・TMモード光スス
ブリフタ提供することにある。
An object of the present invention is to meet this demand, and to provide a TE/TM mode optical soot lifter that can be formed monolithically with a semiconductor optical element such as a semiconductor light emitting element or a semiconductor light receiving element.

〔課題を解決するための手段] 上記の目的は、下記いずれの手段によっても達成される
[Means for Solving the Problems] The above object can be achieved by any of the following means.

第1の手段は、インジニウムリン等の半導体基板(1)
上に、この半導体基板(1)の屈折率より小さな屈折率
を有する混晶半導体例えばインジュウムとガリウムとヒ
素とリンとを含む混晶半導体よりなる第1の導波路(2
)が延在し、この第1の導波路(2)と0.05°〜2
°の角度をなす方向に向かって前記の第1の導波路(2
)を起点として分岐して伸張し、前記の混晶の成分と同
一の成分を含存する化合物半導体の超格子例えばインジ
ュウムガリウムヒ素とインジニウムリンとの超格子また
はインジュウムガリウムヒ素リンとインジニウムリンと
の超格子よりなり、前記の第1の導波路(2)の高さと
お\むね同一の高さを有する第2の導波路(3)が延在
し、この第2の1波路(3)と前記の第1の導波路(2
)とを囲んで、前記の半導体基板(1)上に、前記の第
2の導波路(3)と同一の超格子よりなり、高さが前記
の第1の導波路(2)と前記の第2の導波路(3)との
いづれよりも低い層よりなるクラッド層(4)が展延し
ている構造を有するTE −TMモード光ススプリフタ
ある。
The first means is a semiconductor substrate (1) made of indinium phosphorus or the like.
A first waveguide ( 2
) extends from 0.05° to 2° with respect to this first waveguide (2).
The first waveguide (2
), branching and elongating from a superlattice of a compound semiconductor containing the same components as those of the above-mentioned mixed crystal, such as a superlattice of indium gallium arsenide and indinium phosphide or a superlattice of indium gallium arsenide phosphide and indinium phosphide. A second waveguide (3) consisting of a superlattice of phosphorus and having approximately the same height as the first waveguide (2) extends, and this second waveguide ( 3) and the first waveguide (2
) is formed on the semiconductor substrate (1) by the same superlattice as the second waveguide (3), and the height is the same as that of the first waveguide (2). There is a TE-TM mode optical splitter having a structure in which a cladding layer (4) consisting of a lower layer than either of the second waveguide (3) extends.

第2の手段は、インジニウムリン等の半導体基板(1)
上に、この半導体基板(1)の屈折率より小さな屈折率
を有する超格子例えばインジュウムガリウムヒ素とイン
ジニウムリンとの超格子またはインジュウムガリウムヒ
素リンとインジニウムリンとの超格子よりなる第1の導
波路(2a)が延在し、この第1の導波路(2a)と0
.05°〜2°の角度をなす方向に向かって前記の第1
の導波路(2a)を起点として分岐して伸張し、前記の
超格子の成分と同一の成分を含有するインジュウムとガ
リウムとヒ素とリンとを含む混晶半導体よりなり、前記
の第1の導波路(2a)の高さとお−むね同一の高さを
有する第2の導波路(3a)が延在し、この第2の導波
路(3a)と前記の第1の導波路(2a)とを囲んで、
前記の半導体基板(1)上に、前記の第2の導波路(3
a)と同一の成分を含有するインジュウムとガリウムと
ヒ素とリンとを含む混晶半導体よりなり、高さが前記の
第1の導波路(2)と前記の第2の導波路(3)とのい
づれよりも低い層よりなるクラッド層(4)が展延して
いる構造を有するTE−TMMモードスプリッタである
The second means is a semiconductor substrate (1) made of indinium phosphide or the like.
A superlattice having a refractive index smaller than that of the semiconductor substrate (1), for example, a superlattice of indium gallium arsenide and indium phosphide or a superlattice of indium gallium arsenide phosphide and indium phosphide, is formed on the top. 1 waveguide (2a) extends, and this first waveguide (2a) and 0
.. The first direction toward the direction forming an angle of 05° to 2°
The waveguide (2a) is branched and extended from the waveguide (2a) as a starting point, and is made of a mixed crystal semiconductor containing indium, gallium, arsenic, and phosphorus containing the same components as the superlattice component, and is made of a mixed crystal semiconductor containing indium, gallium, arsenic, and phosphorous, A second waveguide (3a) having approximately the same height as the waveguide (2a) extends, and this second waveguide (3a) and the first waveguide (2a) Surrounding the
The second waveguide (3) is formed on the semiconductor substrate (1).
It is made of a mixed crystal semiconductor containing indium, gallium, arsenic, and phosphorous containing the same components as in a), and has a height equal to that of the first waveguide (2) and the second waveguide (3). This is a TE-TMM mode splitter having a structure in which a cladding layer (4) consisting of a layer lower than either of the two extends.

〔作用〕[Effect]

ある超格子例えばインジュウムガリウムヒ素/インジェ
ウムリン超格子の等価屈折率とこの超格子の全成分を混
合して作った混晶の屈折率との間には、下記の関係があ
る。TEモード光に対しては超格子の等価屈折率が混晶
の屈折率より大きいが、7Mモード光に対しては混晶の
屈折率が超格子の等価屈折率より大きい、これを図示す
ると、第8図(a)(b)(c)と第9図(a) (b
)(C)に示すようになる。すなわち、第8図の場合は
、超格子が混晶に挟まれているので、TEモード光の屈
折率は超格子のある中央部において高くなり、7Mモー
ド光の屈折率は超格子のある中央部において低くなる。
The following relationship exists between the equivalent refractive index of a certain superlattice, for example, an indium gallium arsenide/indium phosphorus superlattice, and the refractive index of a mixed crystal made by mixing all the components of this superlattice. For TE mode light, the equivalent refractive index of the superlattice is larger than the refractive index of the mixed crystal, but for 7M mode light, the refractive index of the mixed crystal is larger than the equivalent refractive index of the superlattice. This is illustrated as follows. Figure 8(a)(b)(c) and Figure 9(a)(b)
) (C). In other words, in the case of Figure 8, since the superlattice is sandwiched between mixed crystals, the refractive index of TE mode light is high at the center where the superlattice is located, and the refractive index of 7M mode light is high at the center where the superlattice is located. It becomes low in the part.

また、第9図の場合は、混晶が超格子に挟まれているの
で、TEモード光の屈折率は混晶のある中央部において
低くなり、7Mモード光の屈折率は混晶のある中央部に
おいて高くなる。
In addition, in the case of Figure 9, the mixed crystal is sandwiched between superlattices, so the refractive index of TE mode light is lower at the center where the mixed crystal is, and the refractive index of 7M mode light is lower at the center where the mixed crystal is. It becomes high in some parts.

一方、TEモード光にあっても7Mモード光にあっても
、また、超格子にあっても混晶にあっても、高さを高く
し、所謂リッジにしである領域においては、等価屈折率
が大きくなる。
On the other hand, whether in TE mode light or 7M mode light, or in superlattice or mixed crystal, in the region where the height is increased to form a so-called ridge, the equivalent refractive index becomes larger.

本発明は、これら二つの性質を巧みに組み合わせて完成
したものであり、第1図(a)(b)(c)に示すA断
面とB断面とC断面とのそれぞれについて、層構造とT
Eモード光に対する屈折率と7Mモード光に対する屈折
率とを示すと、第5図(a) (b) (c)、第6図
(a)(b)(C)、第7図(a)(b)(c)のよう
になる。
The present invention was completed by skillfully combining these two properties, and the layer structure and T
The refractive index for E mode light and the refractive index for 7M mode light are shown in Fig. 5 (a) (b) (c), Fig. 6 (a) (b) (C), and Fig. 7 (a). (b) It will look like (c).

まづ、A断面は、1148図(a)の場合と同様である
から、もし、リッジがなければ、屈折率は第8図(b)
(c)のようになる筈であるが、リッジがあるので、T
Eモード光に対する屈折率も1Mモード光に対する屈折
率もリッジ部において大きくされ、第5図(b)(c)
に示すようになる。
First, the A cross section is the same as in Figure 8(a), so if there is no ridge, the refractive index would be as in Figure 8(b).
It should look like (c), but since there is a ridge, T
The refractive index for E-mode light and the refractive index for 1M-mode light are both increased in the ridge portion, as shown in FIGS. 5(b) and 5(c).
It becomes as shown in .

そのため、この領域はTEモード光に対しても1Mモー
ド光に対しても導波路として機能する。
Therefore, this region functions as a waveguide for both TE mode light and 1M mode light.

次に、B断面は、第8図(a)と第9図(a)との組み
合わせであるから、もし、リッジがなければ、第9図(
b)(c)のようになる筈である。
Next, since cross section B is a combination of FIG. 8(a) and FIG. 9(a), if there is no ridge,
b) It should look like (c).

しかし、リッジがあるので、TEモード光に対しては、
左半部において特に大きくなり右半部においてい(らか
大きくなり、1Mモード光に対しては、左半部において
いくらか大きくなり右半部において特に大きくなり、第
6図(b)(c)に示すようになる。そのため、左半部
はTEモード光に対して導波路として機能し、右半部は
1Mモード光に対して導波路としてIl能することにな
り、この領域においてモートスプリyト効果が発現する
However, since there is a ridge, for TE mode light,
It becomes especially large in the left half and becomes very large in the right half, and for 1M mode light, it becomes somewhat large in the left half and especially large in the right half, as shown in Fig. 6 (b) and (c). Therefore, the left half functions as a waveguide for TE mode light, and the right half functions as a waveguide for 1M mode light. The effect appears.

第3に、C断面は、第8図(a)と第9図(a)とが並
置された構造であるから、もし、リッジがなければ、T
Eモード光に対する屈折率は第8図(b)と第9図(b
)とが並置された形となり、1Mモード光に対する屈折
率は第8図(c)と第9図(C)とが並置された形とな
る筈である。しかし、リッジがあるので、TEモード光
に対する屈折率も1Mモード光に対する屈折率もリッジ
部において大きくされ、第7図(b)(c)に示すよう
になる。そのため、第1の導波路2は1Mモード光に対
して導波路として機能し、第2の導波路3はTEモード
光に対して導波路として機能することになる。
Thirdly, since the C section has a structure where FIG. 8(a) and FIG. 9(a) are juxtaposed, if there is no ridge, the T
The refractive index for E mode light is shown in Figures 8(b) and 9(b).
) are juxtaposed, and the refractive index for 1M mode light is supposed to be the juxtaposition of FIG. 8(c) and FIG. 9(C). However, since there is a ridge, the refractive index for TE mode light and the refractive index for 1M mode light are increased at the ridge portion, as shown in FIGS. 7(b) and 7(c). Therefore, the first waveguide 2 functions as a waveguide for 1M mode light, and the second waveguide 3 functions as a waveguide for TE mode light.

(実施例〕 以下、図面を参照して、本発明の一実施例に係るTE−
TMモード光ススプリンタについて説明する。
(Example) Hereinafter, with reference to the drawings, a TE-
The TM mode optical soot printer will be explained.

第2図参照 MOCVD法を使用して、InP基板1上に、30人厚
のI nc;aAs層または30人厚のInGaAs 
P層と30人厚のInP層とが交互に積層されている超
格子層41を厚さ1.2nに形成する。
Refer to FIG. 2. Using the MOCVD method, a 30-layer thick Inc;
A superlattice layer 41 having a thickness of 1.2n is formed in which P layers and 30-layer InP layers are alternately laminated.

第3図(a)(b)参照 第3図(a)は平面図であり、第3図(b)はそのD−
D断面図である。
See Figures 3(a) and (b) Figure 3(a) is a plan view, and Figure 3(b) is its D-
It is a D sectional view.

暢約6nの線状に窒化シリコンWa21を形成し、80
0℃程度に熱処理して、窒化シリコン膜21に覆われて
いる領域のみ超格子層41を混晶層に転換して、超格子
層41の含む組成と同一の組成を有する混晶半導体より
なる第1の導波路2を形成する。
Silicon nitride Wa21 is formed in a linear shape with a thickness of about 6n, and
The superlattice layer 41 is converted into a mixed crystal layer only in the region covered by the silicon nitride film 21 by heat treatment at about 0° C., so that the superlattice layer 41 is made of a mixed crystal semiconductor having the same composition as that contained in the superlattice layer 41. A first waveguide 2 is formed.

この第1の導波路2は図示するように彎曲していること
が望ましい、彎曲点に接続して第2の導波路を形成しや
すいからである。なお、図においては滑らかな彎曲に描
かれていないが、彎曲は滑らかなことが望ましい、その
後、使用済みの窒化シリコン膜21を除去する。
It is desirable that the first waveguide 2 be curved as shown in the figure, because it is easy to connect to a curved point to form a second waveguide. Note that although the curve is not drawn as a smooth curve in the figure, it is desirable that the curve is smooth.Then, the used silicon nitride film 21 is removed.

第4図(a)(b)参照 第4図(a)は平面図であり、第4図(b)はそのE−
E断面図である。
See Figures 4(a) and (b) Figure 4(a) is a plan view, and Figure 4(b) is its E-
It is an E sectional view.

前工程において形成された第1の導波路2の上と、第3
図(a)に示すように第1の導波路2が彎曲している部
分を起点とし0.05°〜2°例えば1°の角をもって
第1の導波路2から分岐するような帯状の領域との上と
に、レジストマスク等31を形成し、反応性イオンエツ
チング法壽を使用して、超格子層41の表面を0.5n
エツチング除去して段差を形成する。その後、使用済み
のレジストマスク等31を除去する。
Above the first waveguide 2 formed in the previous step and on the third waveguide
As shown in Figure (a), a belt-shaped region that starts from the curved part of the first waveguide 2 and branches from the first waveguide 2 at an angle of 0.05° to 2°, for example, 1°. A resist mask or the like 31 is formed on top of the superlattice layer 41, and the surface of the superlattice layer 41 is etched by 0.5n using reactive ion etching.
Etching is removed to form a step. After that, the used resist mask etc. 31 is removed.

第1図(a)参照 上記の工程の結果、第1図(a)に斜視図を示すように
、レジストマスク等31に覆われていた領域が、その他
の領域より高さの高いリッジとなる。
See FIG. 1(a) As a result of the above steps, as shown in the perspective view of FIG. 1(a), the area covered by the resist mask etc. 31 becomes a ridge with a higher height than other areas. .

そして、第1の導波路2の彎曲部を起点とし、0゜05
°〜2°例えば1°の角をもって第1の導波路2から分
岐すり、超格子層からなるが、リッジ状とされている第
2の導波路3が形成され、その他の領域は超格子層から
なり高さの低い領域よりなるクラッド層4となる。
Then, starting from the curved part of the first waveguide 2, 0°05
The second waveguide 3 is formed by branching from the first waveguide 2 at an angle of 1° to 2°, for example, 1°, and is made of a superlattice layer, but has a ridge shape. The cladding layer 4 consists of a low-height region.

第1図(b)参照 図は、第1図(a)に斜視図をもって示す本発明の1実
施例に係るTE−TMモード光ススブリフタ平面図であ
る。幅が6n程度であり、混晶半導体よりなる第1の導
波路2が中央部において彎曲して、図において左右方向
に延在し、この第1の導波路2と0.05°〜2°例え
ば1°の角度をなす方向に、彎曲した中央部を起点とし
て、超格子よりなる第2の導波路3がやはり左右方向に
延在している。その他の領域は超格子よりなるクラッド
層4であり、このクラッド層4と第1・第2の導波路2
・3との相違は導波路2・3の高さがクランド層4の高
さに比し、約0,5n高くされてリッジとされているこ
とである。
1(b) is a plan view of a TE-TM mode optical soot lifter according to an embodiment of the present invention shown in perspective view in FIG. 1(a). The first waveguide 2, which has a width of about 6n and is made of a mixed crystal semiconductor, is curved at the center and extends in the left-right direction in the figure, with an angle of 0.05° to 2° with respect to the first waveguide 2. For example, a second waveguide 3 made of a superlattice also extends in the left-right direction starting from the curved central portion in a direction forming an angle of 1°. The other region is a cladding layer 4 made of a superlattice, and this cladding layer 4 and the first and second waveguides 2
・The difference from 3 is that the height of the waveguides 2 and 3 is increased by about 0.5n compared to the height of the ground layer 4, and is formed into a ridge.

第1図(c)参照 図は、第1b図に示す平面図のE−E断面図である0図
にA−A、B−B、C−Cをもって示す三つの断面は、
それぞれ第5図(a)、第6図(a)、第7図(a)に
示すとおりである。そして、[作用]の項に上記したよ
うに、第5図(a)をもって示す第1の導波路2は、T
Eモード光と7Mモード光との双方に対し導波路として
機能し、第6図(a)をもって示す分岐点領域において
はモードスブリフト機能が発現され、第7図(a)をも
って示す第2の導波路3はTEモード光に対して導波路
として機能する。
The reference figure in FIG. 1(c) is a sectional view taken along E-E of the plan view shown in FIG. 1b.
As shown in FIG. 5(a), FIG. 6(a), and FIG. 7(a), respectively. As described above in the [Function] section, the first waveguide 2 shown in FIG. 5(a) has a T
It functions as a waveguide for both E-mode light and 7M-mode light, and a mode drift function is expressed in the branching point region shown in FIG. 6(a), and the second waveguide shown in FIG. 7(a) The waveguide 3 functions as a waveguide for TE mode light.

なお、上記実施例における超格子領域と混晶領域とを逆
にしても、TE−7Mモード光スプリッタとして機能す
ることができ、その場合はTEモード光の導波領域と7
Mモード光の導波領域とが逆になる。
Note that even if the superlattice region and the mixed crystal region in the above embodiment are reversed, it can function as a TE-7M mode optical splitter, and in that case, the TE-7M mode light waveguide region and the
The waveguide region for M-mode light is reversed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したとおり、本発明に係るTE−TMモード光
ススプリンタ、例えばインジュウムガリウムヒ素とイン
ジニウムリンとの超格子またはインジュウムガリウムヒ
素リンとインジニウムリンとの超格子よりなるクラッド
層に囲まれて、例えばインジニウムとガリウムとヒ素と
リンとを含む混晶半導体よりなるリッジ状の第1の導波
路が延在し、この第1の導波路から分岐して、例えばイ
ンジュウムガリウムヒ素とインジニウムリンとの超格子
またはインジュウムガリウムヒ票リンとインジニウムリ
ンとの超格子よりなるリッジ状の第2の導波路が延在す
る構造、または、例えばインジニウムとガリウムとヒ素
とリンとを含む混晶半導体よりなるクラッド層に囲まれ
て、例えばインジュウムガリウムヒ素とインジニウムリ
ンとの超格子またはインジュウムガリウムヒ素リンとイ
ンジニウムリンとの超格子よりなるリッジ状の第1の導
波路が延在し、この第1の導波路から分岐して、例えば
インジニウムとガリウムとヒ素とリンとを含む混晶半導
体よりなるリッジ状の第2の導波路が延在する構造とさ
れているので、上記の分岐点より川下の領域においては
、TEモード光も7Mモード光も導波するが、上記の分
岐点においてTE −TMMモード分岐機能が発現し、
上記の分岐点より川下の領域においては、第1の導波路
と第2の導波路とのそれぞれが、TEモード光と7Mモ
ード光とのそれぞれに対して導波機能を有することにな
り、半導体発光素子・半導体受光素子等の半導体光学素
子とモノリシックに形成することができるTE−7Mモ
ード光スプリッタとして機能することができる。
As explained above, the TE-TM mode optical splinter according to the present invention is surrounded by a cladding layer made of a superlattice of indium gallium arsenide and indinium phosphide or a superlattice of indium gallium arsenide phosphide and indinium phosphide, for example. A ridge-shaped first waveguide made of a mixed crystal semiconductor containing, for example, indium, gallium, arsenic, and phosphorous extends, and branches off from this first waveguide to form, for example, indium gallium arsenide and indium. A structure in which a ridge-shaped second waveguide extends, consisting of a superlattice of indium gallium phosphide or an indium gallium phosphide superlattice, or a structure including, for example, indium, gallium, arsenic, and phosphorus. A ridge-shaped first waveguide is surrounded by a cladding layer made of a mixed crystal semiconductor and is made of a superlattice of, for example, indium gallium arsenide and indium phosphide or a superlattice of indium gallium arsenide phosphide and indium phosphide. The structure is such that a ridge-shaped second waveguide made of a mixed crystal semiconductor containing, for example, indium, gallium, arsenic, and phosphorus extends from the first waveguide. In the region downstream from the above branch point, both TE mode light and 7M mode light are guided, but the TE-TMM mode branching function is expressed at the above branch point,
In the region downstream from the above-mentioned branch point, each of the first waveguide and the second waveguide has a waveguide function for TE mode light and 7M mode light, and the semiconductor It can function as a TE-7M mode optical splitter that can be formed monolithically with semiconductor optical elements such as light emitting elements and semiconductor light receiving elements.

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

第1図(a)は、本発明の一実施例に係るTE・TMモ
ード光ススブリフタ斜視図である。 第1図(b)は、本発明の一実施例に係るTE・TMモ
ード光ススブリフタ平面図である。 第1図(c)は、本発明の一実施例に係るTE・TMモ
ード光ススブリフタ側断面図(第1図(b)のE−E断
面図)である。 図・平面図・側面図・平面図・側面図である。 第5図(a)・第6図(a)・第7図(a)は、本発明
の一実施例に係るTE−TMモード光スブリッタの側面
図に示したA−A断面・B−B断面・C−C断面の層構
造図である。 第5図(、b)(c)・第6図(b)  (c)・第7
図(b)(C)は、それぞれ、第5図(a) ・第6図
(a) ・第7図(a)に示す断面におけるTEモード
光とTMモード光の屈折率である。 第8図・第9図は、本発明が依拠する自然法則を説明す
る図である。 1・・・半導体基板(インジュウムリン基板)、2・・
・第1の導波路(リッジ状の混晶層)、3・・・第2の
導波路(りンジ状の超格子層)、4・・・クラッド層(
リッジ状ではない超格子層)、5・・・半導体基板、 6・・・超格子、 7・・・混晶。
FIG. 1(a) is a perspective view of a TE/TM mode optical soot lifter according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(b) is a plan view of a TE/TM mode optical soot lifter according to an embodiment of the present invention. FIG. 1(c) is a side cross-sectional view of a TE/TM mode optical soot lifter (EE--E cross-sectional view of FIG. 1(b)) according to an embodiment of the present invention. These are a diagram, a plan view, a side view, a top view, and a side view. FIG. 5(a), FIG. 6(a), and FIG. 7(a) are cross sections AA and BB shown in side views of a TE-TM mode optical splitter according to an embodiment of the present invention. It is a layer structure diagram of a cross section and a CC cross section. Figure 5 (, b) (c), Figure 6 (b) (c), Figure 7
Figures (b) and (C) show the refractive index of TE mode light and TM mode light in the cross sections shown in Figures 5(a), 6(a), and 7(a), respectively. FIGS. 8 and 9 are diagrams explaining the natural laws on which the present invention is based. 1... Semiconductor substrate (indium phosphorus substrate), 2...
・First waveguide (ridge-shaped mixed crystal layer), 3... second waveguide (ring-shaped superlattice layer), 4... cladding layer (
5... Semiconductor substrate, 6... Superlattice, 7... Mixed crystal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 [1]半導体基板(1)上に、該半導体基板(1)の屈
折率より小さな屈折率を有する混晶半導体よりなる第1
の導波路(2)が延在し、 該第1の導波路(2)と所定の角度をなす方向に向かっ
て前記第1の導波路(2)を起点として分岐して伸張し
、前記混晶の成分と同一の成分を含有する化合物半導体
の超格子よりなり、前記第1の導波路(2)の高さとお
ゝむね同一の高さを有する第2の導波路(3)が延在し
、 該第2の導波路(3)と前記第1の導波路(2)とを囲
んで、前記半導体基板(1)上に、前記第2の導波路(
3)と同一の超格子よりなり、高さが前記第1の導波路
(2)と前記第2の導波路(3)とのいづれよりも低い
層よりなるクラッド層(4)が展延し、 前記第1の導波路(2)の前記分岐する点より川上の領
域はTEモード光とTMモード光との双方を導波し、前
記第1の導波路(2)の前記分岐する点より川下の領域
はTEモード光を導波し、前記第2の導波路(3)はT
Mモード光を導波する ことを特徴とするTE・TMモード光スプリッタ。 [2]前記半導体基板(1)はインジュウムリン基板で
あり、前記第1の導波路(2)をなす混晶半導体はイン
ジュウムとガリウムとヒ素とリンとを含む混晶半導体で
あり、前記第2の導波路(3)と前記クラッド層(4)
とをなす超格子はインジュウムガリウムヒ素とインジュ
ウムリンとの超格子またはインジュウムガリウムヒ素リ
ンとインジュウムリンとの超格子である ことを特徴とする請求項[1]記載のTE・TMモード
光スプリッタ。 [3]半導体基板(1)上に、該半導体基板(1)の屈
折率より小さな等価屈折率を有する超格子よりなる第1
の導波路(2a)が延在し、 該第1の導波路(2a)と所定の角度をなす方向に向か
って前記第1の導波路(2a)を起点として分岐して伸
張し、前記超格子の成分と同一の成分を含有する混晶半
導体よりなり、前記第1の導波路(2a)の高さとおゝ
むね同一の高さを有する第2の導波路(3a)が延在し
、 該第2の導波路(3a)と前記第1の導波路(2a)と
を囲んで、前記半導体基板(1)上に、前記第2の導波
路(3a)と同一の混晶半導体よりなり、高さが前記第
1の導波路(2a)と前記第2の導波路(3a)とのい
づれよりも低い層よりなるクラッド層(4a)が展延し
、 前記第1の導波路(2a)の前記分岐する点より川上の
領域はTMモード光とTEモード光との双方を導波し、
前記第1の導波路(2a)の前記分岐する点より川下の
領域はTMモード光を導波し、前記第2の導波路(3a
)はTEモード光を導波する ことを特徴とするTE・TMモード光スプリッタ。 [4]前記半導体基板(1)はインジュウムリン基板で
あり、前記第1の導波路(2a)をなす超格子はインジ
ュウムとガリウムとヒ素とリンとを含む混晶半導体であ
り、前記第2の導波路(3a)と前記クラッド層(4a
)とをなす混晶はインジュウムガリウムヒ素とインジュ
ウムリンとの超格子またはインジュウムガリウムヒ素リ
ンとインジュウムリンとの超格子である ことを特徴とする請求項[3]記載のTE・TMモード
光スプリッタ。
[Scope of Claims] [1] A first layer made of a mixed crystal semiconductor having a refractive index smaller than that of the semiconductor substrate (1), on a semiconductor substrate (1).
A waveguide (2) extends and branches and extends from the first waveguide (2) as a starting point in a direction forming a predetermined angle with the first waveguide (2). A second waveguide (3) is formed of a superlattice of a compound semiconductor containing the same components as those of the crystal, and has a height roughly the same as that of the first waveguide (2). and the second waveguide (3) is placed on the semiconductor substrate (1) surrounding the second waveguide (3) and the first waveguide (2).
A cladding layer (4) consisting of the same superlattice as in 3) and having a height lower than either of the first waveguide (2) and the second waveguide (3) is extended. , an area upstream from the branching point of the first waveguide (2) guides both TE mode light and TM mode light, and a region upstream from the branching point of the first waveguide (2) guides both TE mode light and TM mode light. The downstream region guides the TE mode light, and the second waveguide (3) guides the T mode light.
A TE/TM mode optical splitter characterized by guiding M mode light. [2] The semiconductor substrate (1) is an indium phosphorous substrate, and the mixed crystal semiconductor forming the first waveguide (2) is a mixed crystal semiconductor containing indium, gallium, arsenic, and phosphorous; 2 waveguide (3) and the cladding layer (4)
TE/TM mode according to claim [1], characterized in that the superlattice forming the above is a superlattice of indium gallium arsenide and indium phosphide or a superlattice of indium gallium arsenide phosphide and indium phosphide. light splitter. [3] A first layer formed of a superlattice having an equivalent refractive index smaller than the refractive index of the semiconductor substrate (1) on the semiconductor substrate (1).
A waveguide (2a) extends, branches and extends from the first waveguide (2a) as a starting point in a direction forming a predetermined angle with the first waveguide (2a), and extends from the first waveguide (2a) as a starting point. A second waveguide (3a) made of a mixed crystal semiconductor containing the same components as the lattice components and having a height roughly the same as that of the first waveguide (2a) extends; Surrounding the second waveguide (3a) and the first waveguide (2a), a layer made of the same mixed crystal semiconductor as the second waveguide (3a) is disposed on the semiconductor substrate (1). , a cladding layer (4a) consisting of a layer whose height is lower than either of the first waveguide (2a) and the second waveguide (3a) extends, and the first waveguide (2a) ), the region upstream from the branching point guides both TM mode light and TE mode light,
A region downstream of the branching point of the first waveguide (2a) guides TM mode light, and a region downstream of the branching point of the first waveguide (2a) guides TM mode light.
) is a TE/TM mode optical splitter characterized by guiding TE mode light. [4] The semiconductor substrate (1) is an indium phosphorous substrate, the superlattice forming the first waveguide (2a) is a mixed crystal semiconductor containing indium, gallium, arsenic, and phosphorus, and the second waveguide (3a) and the cladding layer (4a)
), the TE/TM according to claim [3], wherein the mixed crystal is a superlattice of indium gallium arsenide and indium phosphorus or a superlattice of indium gallium arsenide phosphide and indium phosphorus. mode optical splitter.
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