JPH0426233B2 - - Google Patents

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JPH0426233B2
JPH0426233B2 JP58197210A JP19721083A JPH0426233B2 JP H0426233 B2 JPH0426233 B2 JP H0426233B2 JP 58197210 A JP58197210 A JP 58197210A JP 19721083 A JP19721083 A JP 19721083A JP H0426233 B2 JPH0426233 B2 JP H0426233B2
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semiconductor laser
layer
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substrate
optical integrated
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Haruji Matsuoka
Hiroshi Okuda
Kenji Okamoto
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光通信用送信器や光情報処理機器等
に使用される発光素子として使用可能な光集積回
路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an optical integrated circuit that can be used as a light emitting element used in optical communication transmitters, optical information processing equipment, and the like.

従来技術 光通信システムや光情報処理システム等におい
て半導体レーザが、重要なデバイスとして使用さ
れている。しかし、半導体レーザは、発光特性の
劣化がはやい、換言するならば、寿命が短い。そ
のため、システムの信頼性を確保するために、光
通信システムや光情報処理システム等は、予備の
半導体レーザを備えている。
Prior Art Semiconductor lasers are used as important devices in optical communication systems, optical information processing systems, and the like. However, the light emitting characteristics of semiconductor lasers deteriorate quickly, in other words, their lifetime is short. Therefore, in order to ensure system reliability, optical communication systems, optical information processing systems, and the like are equipped with spare semiconductor lasers.

具体的にのべるならば、例えば第1図に示すよ
うに、モニタ用の受光素子10が設けられた主半
導体レーザ12の他に、同様にモニタ用の受光素
子14が設けられた予備半導体レーザ16を別に
設けて、更に独立して設けた光路切換用のミラー
18を初め第1の位置18Aに位置づけて、主半
導体レーザ12からのレーザー光を光フアイバ1
9へ送り、受光素子10によるモニタの結果、主
半導体レーザ12が劣化した後は光路切換用のミ
ラー18を第2の位置18Bへ移動させて、予備
半導体レーザ16からのレーザー光を光フアイバ
19へ送るようにする。
Specifically, as shown in FIG. 1, for example, in addition to the main semiconductor laser 12 provided with a light receiving element 10 for monitoring, there is also a preliminary semiconductor laser 16 provided with a light receiving element 14 for monitoring. A mirror 18 for optical path switching, which is provided separately, is positioned at the first position 18A, and the laser beam from the main semiconductor laser 12 is directed to the optical fiber 1.
As a result of monitoring by the light receiving element 10, if the main semiconductor laser 12 has deteriorated, the optical path switching mirror 18 is moved to the second position 18B, and the laser beam from the preliminary semiconductor laser 16 is transferred to the optical fiber 19. Please send it to

以上の如く構成するならば、半導体レーザの寿
命の短かさを補うことができる。しかし、上記し
た装置は、光路切換機構が必要なだけでなく、光
路切換機構やモニタ用の受光素子や半導体レーザ
を機械的に組立る必要がある。そのため、装置が
比較的大きく且つ重くならざるを得ない。更に、
個々の部品の価格だけでなく、製作工数の多さや
光軸合わせ等の高精度の微調整が必要であること
などのために、価格が高くならざるをえなかつ
た。また、光路切換機構が機械的であるため、半
導体レーザの切換えは瞬時にはできない。
With the configuration as described above, the short life span of the semiconductor laser can be compensated for. However, the above-described apparatus not only requires an optical path switching mechanism, but also requires mechanical assembly of the optical path switching mechanism, a monitoring light receiving element, and a semiconductor laser. Therefore, the device has to be relatively large and heavy. Furthermore,
The price had to be high not only because of the price of the individual parts, but also because of the large number of manufacturing steps and the need for high-precision fine adjustment such as optical axis alignment. Furthermore, since the optical path switching mechanism is mechanical, the semiconductor laser cannot be switched instantaneously.

発明の目的 そこで、本発明は、上述した問題に鑑がみて、
機械的な光路切換機構を必要とせず、軽量且つ小
型な装置を実現すべく、主発光素子と、予備発光
素子と、それら発光素子の出力光のモニタ用光検
出素子と、各発光素子の出力光を同一出力部から
出力するための光導波路とを同一半導体基板上に
モノリシツクに形成して、必要に応じてその予備
発光素子に切換えることができる光集積回路を提
供せんとするものである。
Purpose of the Invention Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention has been made to
In order to realize a lightweight and compact device without the need for a mechanical optical path switching mechanism, we have developed a main light emitting element, a preliminary light emitting element, a photodetector for monitoring the output light of these light emitting elements, and an output of each light emitting element. The present invention aims to provide an optical integrated circuit in which an optical waveguide for outputting light from the same output section is monolithically formed on the same semiconductor substrate, and can be switched to a preliminary light emitting element as needed.

発明の構成 すなわち、本発明によるならば、1つの基板上
に形成された少なくとも2つの半導体レーザと、
各半導体レーザの出力光を案内して同一の出力部
より出力する、前記基板に形成された分岐構造の
光導波路と、前記半導体レーザの光出力を検出す
るように各半導体レーザごとに前記基板に設けら
れた光検出素子とを具備し、前記光検出素子は、
前記半導体レーザの上に形成されており、前記半
導体レーザと前記光検出素子とは、多層エピタキ
シヤル構造となるように形成されており、前記光
検出素子は、前記半導体レーザの一番上の該クラ
ツド層の導電型層と同一の導電型であつて前記半
導体レーザの一番上のクラツド層の上に形成され
た前記半導体レーザのキヤツプ層と共用されてい
る第1層と、該第1層の上に形成され該第1層と
反対の導電型の第2層を有するPN接合型フオト
ダイオードであることを特徴とするモノリシツク
光集積回路が提供される。
Configuration of the Invention That is, according to the present invention, at least two semiconductor lasers formed on one substrate;
An optical waveguide with a branched structure formed on the substrate guides the output light of each semiconductor laser and outputs it from the same output part, and an optical waveguide formed on the substrate for each semiconductor laser so as to detect the optical output of the semiconductor laser. a photodetecting element provided, the photodetecting element comprising:
The semiconductor laser is formed on the semiconductor laser, and the semiconductor laser and the photodetection element are formed to have a multilayer epitaxial structure, and the photodetection element is formed on the topmost layer of the semiconductor laser. a first layer which is of the same conductivity type as a layer of the cladding layer and is shared with the cap layer of the semiconductor laser formed on the topmost cladding layer of the semiconductor laser; A monolithic optical integrated circuit is provided, characterized in that it is a PN junction photodiode having a second layer formed thereon and having a conductivity type opposite to that of the first layer.

以上のようなモノリシツク光集積回路によれ
ば、各発光素子からのレーザー光はすべて光導波
路を通つてその同一出力部より出力されるので、
1つの発光素子を主発光素子として動作させてお
き、それに付属している光検出素子によつてその
発光素子の状態をモニタし、一方、ほかの発光素
子を予備発光素子とし、使用せずにおくことがで
きる。そして、モニタの結果その発光素子が劣化
したと判断されれば、例えばその発光素子の出力
が低下したり、発振が停止したりした場合、予備
発光素子としておいた別の発光素子を代わりに動
作させることにより、瞬時に切換えることができ
る。
According to the monolithic optical integrated circuit as described above, all the laser beams from each light emitting element pass through the optical waveguide and are output from the same output section.
One light-emitting element is operated as the main light-emitting element, and the status of that light-emitting element is monitored by the photodetector attached to it, while the other light-emitting elements are used as preliminary light-emitting elements and are not used. You can leave it there. If it is determined that the light emitting element has deteriorated as a result of monitoring, for example, if the output of that light emitting element decreases or oscillation stops, another light emitting element set as a backup light emitting element is operated in its place. This allows instant switching.

本発明の実施例においては、前記各発光素子は
半導体レーザであり、例えば、DBR型レーザダ
イオードである。また、λ≒0.9〜1.7μmの長波
長帯の場合、InPを基板としたInGaAsP系4元混
晶の半導体レーザが使用でき、λ≒0.9μm以下の
短波長帯の場合、GaAsを基板としたGaAlAs系
3元混晶の半導体レーザが使用できる。
In the embodiment of the present invention, each of the light emitting elements is a semiconductor laser, for example, a DBR type laser diode. In addition, in the case of a long wavelength band of λ≒0.9 to 1.7 μm, an InGaAsP quaternary mixed crystal semiconductor laser with an InP substrate can be used, and in the case of a short wavelength band of λ≒0.9 μm or less, a semiconductor laser with a GaAs substrate can be used. A GaAlAs-based ternary mixed crystal semiconductor laser can be used.

また、光検出素子は、半導体レーザの一番上の
クラツド層の上に形成され該半導体レーザの一番
上の該クラツド層の導電型層と同一の導電型の第
1層と、該第1層の上に形成され該第1層と反対
の導電型の第2層を有するPN接合型フオトダイ
オードであり、半導体レーザからのエバネツセン
ト波を検出する。そして、発光素子が2つの場
合、分岐構造の光導波路は、Y分岐型とすること
ができる。
Further, the photodetecting element is formed on the uppermost cladding layer of the semiconductor laser, and includes a first layer having the same conductivity type as that of the uppermost cladding layer of the semiconductor laser, and a first layer having the same conductivity type as that of the uppermost cladding layer of the semiconductor laser. The photodiode is a PN junction type photodiode having a second layer formed on the layer and having a conductivity type opposite to the first layer, and detects an evanescent wave from a semiconductor laser. When there are two light emitting elements, the optical waveguide having a branch structure can be of a Y-branch type.

実施例 以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第2図は、InGaAsP/InP系DBR型レーザダ
イオードを組み込んだ本発明によるモノリシツク
光集積回路の概略斜視図であり、第3図は、第2
図の線A−Aに沿つた断面図であり、第4図は、
第3図の線B−Bに沿つた断面図である。図示の
モノリシツク光集積回路は、基板40上に形成さ
れた2つのレーザダイオード22と24を有して
いる。そして、それらレーザダイオード22と2
4の各々上に、光出力モニタ用のフオトダイオー
ド28と30が設けられている。レーザダイオー
ド22と24のフオトダイオード28と30の反
対側には、Y分岐構造の光導波路32が形成され
ている。
FIG. 2 is a schematic perspective view of a monolithic optical integrated circuit according to the present invention incorporating an InGaAsP/InP DBR type laser diode, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line A-A in the figure;
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3; The illustrated monolithic optical integrated circuit includes two laser diodes 22 and 24 formed on a substrate 40. And those laser diodes 22 and 2
4 are provided with photodiodes 28 and 30 for optical output monitoring. An optical waveguide 32 having a Y-branch structure is formed on the opposite side of the laser diodes 22 and 24 from the photodiodes 28 and 30.

詳細に説明するならば、第3図に示すように、
レーザダイオード22と24は各々、n−InP基
板40上に形成されたn−InPクラツド層42を
有している。そのn−InPクラツド層42上には
InGaAsP活性層44が形成されており、その
InGaAsP活性層44上にはp−InPクラツド層4
6が形成されている。さらに、p−InPクラツド
層46上には、良好なオーミツクコンタクトを形
成するためのキヤツプ層を構成するp−
InGaAsP層48が形成されている。そして、基
板40の下側にはn側電極50が形成されてお
り、一方、p−InGaAsP層48の上側にはp側
電極52が形成されている。
To explain in detail, as shown in Figure 3,
Laser diodes 22 and 24 each have an n-InP cladding layer 42 formed on an n-InP substrate 40. On the n-InP cladding layer 42,
An InGaAsP active layer 44 is formed.
A p-InP cladding layer 4 is formed on the InGaAsP active layer 44.
6 is formed. Further, on the p-InP cladding layer 46, a p-InP cap layer is formed to form a good ohmic contact.
An InGaAsP layer 48 is formed. An n-side electrode 50 is formed on the lower side of the substrate 40, while a p-side electrode 52 is formed on the upper side of the p-InGaAsP layer 48.

一方、フオトダイオード28と30は、第3図
および第4図に示すように、レーザダイオード2
2と24のキヤツプ層と共用のp−InGaAsP層
48と、そのp−InGaAsP層48の上側に形成
されたn−InGaAsP層54とから形成されたPN
接合フオトダイオードである。そして、p−
InGaAsP層48とn−InGaAsP層54の上にそ
れぞれ電極56と58が形成されている。
On the other hand, photodiodes 28 and 30 are connected to laser diode 2, as shown in FIGS.
A PN formed from a p-InGaAsP layer 48 shared with the cap layers 2 and 24, and an n-InGaAsP layer 54 formed on the upper side of the p-InGaAsP layer 48.
It is a junction photodiode. And p-
Electrodes 56 and 58 are formed on the InGaAsP layer 48 and the n-InGaAsP layer 54, respectively.

このように構成することにより、これらのフオ
トダイオード28と30は、レーザダイオードの
発振時に、伝播光のエバネツセント波(しみ出し
光)がp−InGaAsP層48を通つて、p−
InGaAsP層48とn−InGaAsP層54とのPN接
合面に到達すると、光電流を生じる。そして、そ
の光電流は、電極56と58間から取り出す。換
言するならば、フオトダイオード28と30は、
伝播光のエバネツセント波を検出する。
With this configuration, these photodiodes 28 and 30 allow the evanescent wave (seepage light) of the propagating light to pass through the p-InGaAsP layer 48 and generate p-
Upon reaching the PN junction between the InGaAsP layer 48 and the n-InGaAsP layer 54, a photocurrent is generated. The photocurrent is extracted from between the electrodes 56 and 58. In other words, photodiodes 28 and 30 are
Detects evanescent waves of propagating light.

また、光導波路32は、基板40上に形成され
たn−InGaAsPクラツド層60を有しており、
そのn−InGaAsPクラツド層60上にはn−
InGaAsP導波層62が形成されており、そのn
−InGaAsP導波層62上にはn−InGaAsPクラ
ツド層64が形成されている。
Further, the optical waveguide 32 has an n-InGaAsP cladding layer 60 formed on the substrate 40,
On the n-InGaAsP cladding layer 60 is an n-InGaAsP cladding layer 60.
An InGaAsP waveguide layer 62 is formed, and its n
An n-InGaAsP cladding layer 64 is formed on the -InGaAsP waveguide layer 62.

光導波路32のレーザダイオードとの結合部付
近のn−InGaAsPクラツド層64の上部はグレ
ーテイング加工されて、ブラツグ反射器66が形
成され、一方、レーザダイオードのブラツグ反射
器66と反対側の端面72は、へき開面になされ
て、レーザーダイオードをDBR型としている。
なお、へき開面72の代わりに、ブラツグ反射器
を形成してもよい。
The upper part of the n-InGaAsP cladding layer 64 near the coupling portion of the optical waveguide 32 with the laser diode is subjected to grating processing to form a Bragg reflector 66, while the end face 72 of the laser diode opposite to the Bragg reflector 66 is grating-processed. is made into a cleavage plane, making the laser diode a DBR type.
Note that instead of the cleavage plane 72, a Bragg reflector may be formed.

レーザダイオード22と24、フオトダイオー
ド28と30、及び光導波路32の周囲は、第4
図に示すように、p−InP層68とn−InP層7
0との積層部で囲まれて埋め込み構造とされて、
光を内部に封じ込んでいる。
The surroundings of the laser diodes 22 and 24, the photodiodes 28 and 30, and the optical waveguide 32 are
As shown in the figure, p-InP layer 68 and n-InP layer 7
It is surrounded by a laminated part with 0 and has an embedded structure,
It traps light inside.

以上の如きモノリシツク光集積回路は、例えば
次のようにつくられる。即ち、第5図Aに示すよ
うに、n−InP基板40上に、n−InPクラツド
層42と、InGaAsP活性層44と、p−InPクラ
ツド層46と、p−InGaAsP層48と、n−
InGaAsP層54とをその順で多層エピタキシヤ
ル成長させる。次に、第5図Bに示すように、レ
ーザダイオードとフオトダイオードに相当する部
分の上を例えばSiO2等のマスク80でマスクし
て、素子の半分即ち第3図の面74より右側を、
フオトリソグラフイにより導波路層形成のために
基板40の深さまでエツチングする。そして、第
5図Cに示すように、その露出した基板40の上
に、n−InGaAsPクラツド層60と、n−
InGaAsP導波層62と、n−InGaAsPクラツド
層64とを順次エピタキシヤル成長させて、光導
波路32を形成する。このとき、レーザー光を導
波するために、n−InGaAsP導波層62はレー
ザダイオードの活性層と同じ組成比としている。
更に、n−InGaAsP層54の光導波路側の一部
をエツチング除去し、p−InGaAsP層48を露
出させる。
The monolithic optical integrated circuit as described above is manufactured, for example, as follows. That is, as shown in FIG. 5A, an n-InP cladding layer 42, an InGaAsP active layer 44, a p-InP cladding layer 46, a p-InGaAsP layer 48, and an n-InP cladding layer 42 are formed on an n-InP substrate 40, as shown in FIG. 5A.
InGaAsP layer 54 is grown epitaxially in this order. Next, as shown in FIG. 5B, the portions corresponding to the laser diode and photodiode are masked with a mask 80 made of, for example, SiO 2 so that half of the device, that is, the right side of the surface 74 in FIG.
The substrate 40 is etched to the depth by photolithography to form a waveguide layer. Then, as shown in FIG. 5C, an n-InGaAsP cladding layer 60 and an n-
The optical waveguide 32 is formed by epitaxially growing an InGaAsP waveguide layer 62 and an n-InGaAsP cladding layer 64 in sequence. At this time, in order to guide the laser beam, the n-InGaAsP waveguide layer 62 has the same composition ratio as the active layer of the laser diode.
Furthermore, a portion of the n-InGaAsP layer 54 on the optical waveguide side is removed by etching to expose the p-InGaAsP layer 48.

そして、第5図Dに示すように、n−
InGaAsPクラツド層64のレーザダイオードと
の結合部付近は、ホログラフイツク露光法もしく
は電子ビーム露光法とフオトリソグラフイによ
り、グレーテイング加工してブラツグ反射器66
を形成する。グレーテイングの周期Λは、活性層
中の光波が効果的にブラツグ反射されるように、 Λ=λg/2N となるように選ぶ。ここで、λgは活性層のエネ
ルギーギヤツプに対する波長、Nは実効的屈折率
(導波層中での伝播定数βと真空中の伝播定数k0
との比:N=β/k0)である。
Then, as shown in FIG. 5D, n-
The area near the junction of the InGaAsP cladding layer 64 with the laser diode is grating-processed using holographic exposure or electron beam exposure and photolithography to form a bragg reflector 66.
form. The grating period Λ is chosen so that Λ=λg/2N so that the light waves in the active layer are effectively blurred and reflected. Here, λg is the wavelength with respect to the energy gap of the active layer, and N is the effective refractive index (propagation constant β in the waveguide layer and propagation constant in vacuum k 0
The ratio: N=β/k 0 ).

そのあと、第5図Eに示すように、レーザダイ
オードを埋め込み構造とし且つ光導波路をY分岐
構造とするために、Y字状のフオトマスク82を
形成してフオトリソグラフで基板40に達するま
でメサエツチングしたのち、第5図Fに示すよう
に、p−InP層68とn−InP層70とをエピタ
キシヤル成長させて、レーザダイオードと光導波
路とを埋め込む。
Thereafter, as shown in FIG. 5E, in order to make the laser diode a buried structure and the optical waveguide a Y-branched structure, a Y-shaped photomask 82 was formed and mesa-etched using photolithography until it reached the substrate 40. Thereafter, as shown in FIG. 5F, a p-InP layer 68 and an n-InP layer 70 are epitaxially grown to embed a laser diode and an optical waveguide.

その後、基板40の下側、p−InGaAs層48
の上側2箇所、およびn−InGaAsP層54の上
側に、それぞれオーミツク電極50,52,5
6、および58を形成して、第2図から第4図に
示すような光集積回路がつくられる。P型オーミ
ツク電極としてはAu−Znなどが使用でき、N型
オーミツク電極としてはAn−Ge−Niなどが使用
できる。最後に、へき開を行い、レーザ共振用ミ
ラー結晶面72を形成する。
After that, the p-InGaAs layer 48 is formed on the lower side of the substrate 40.
Ohmic electrodes 50, 52, 5 are placed at two locations on the upper side and on the upper side of the n-InGaAsP layer 54, respectively.
6 and 58 are formed to produce optical integrated circuits as shown in FIGS. 2 to 4. Au-Zn or the like can be used as the P-type ohmic electrode, and An-Ge-Ni or the like can be used as the N-type ohmic electrode. Finally, cleavage is performed to form a mirror crystal plane 72 for laser resonance.

これにより、レーザのミラー結晶面すなわち片
端面ミラー、片端面グレーテイングのDBR型レ
ーザダイオードが形成される。
As a result, a DBR type laser diode having a mirror crystal surface of the laser, that is, a single-end mirror and a single-end grating is formed.

上記したことからわかるように、フオトダイオ
ードの形成には、あらためて特別のエピタキシヤ
ルプロセスは必要とせず、連続的に1回の多層エ
ピタキシヤルプロセスにより、フオトダイオード
とレーザダイオードとを同時に形成できるので、
エピタキシヤル成長プロセスが簡単である。な
お、エピタキシヤル多層法としては、液相成長
法、気相成長法、有機金属気相堆積法等がある。
As can be seen from the above, the formation of a photodiode does not require any special epitaxial process, and a photodiode and a laser diode can be formed simultaneously by a single continuous multilayer epitaxial process.
The epitaxial growth process is simple. Note that the epitaxial multilayer method includes a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, an organometallic vapor phase deposition method, and the like.

以上のような構成のモノリシツク光集積回路は
次のように使用できる。即ち、各レーザダイオー
ド22と24からのレーザー光はすべて光導波路
32を通つてその同一出力部より出力されるの
で、一方の例えばレーザダイオード22を主発光
素子として動作させておき、それに付属している
フオトダイオード28によつて出力状態を監視
し、他方のレーザダイオード24を予備発光素子
とし、使用せずにおく。そして、フオトダイオー
ド28によるモニタの結果、レーザダイオード2
2が劣化したと判断されれば、具体的には、その
レーザダイオード22の出力が低下したり、発振
が停止したりした場合、レーザダイオード24を
代わりに動作させることにより、瞬時に切換える
ことができる。
The monolithic optical integrated circuit having the above structure can be used as follows. That is, since all the laser beams from the respective laser diodes 22 and 24 pass through the optical waveguide 32 and are outputted from the same output section, one of the laser diodes 22, for example, is operated as the main light emitting element, and the attached The output state is monitored by one photodiode 28, and the other laser diode 24 is used as a preliminary light emitting element and is left unused. As a result of monitoring by the photodiode 28, the laser diode 2
If it is determined that the laser diode 22 has deteriorated, specifically, if the output of the laser diode 22 decreases or the oscillation stops, the laser diode 24 can be operated in its place to instantly switch over. can.

以上の実施例は、InGaAsP/InP系DBR型レ
ーザを組み込んだモノリシツク光集積回路である
が、レーザの半導体材料として、−V族の3元
系、4元系合金を使用することができる。例え
ば、3元系合金の例としてGaAlAs/GaAs系半
導体レーザを組み込んだ場合を挙げるならば、基
板40としてGaAsを使用し、クラツド層42,
46,60,64としてGaAlAsを使用し、活性
層44と導波層62としてGaAsを使用すること
ができる。
Although the above embodiment is a monolithic optical integrated circuit incorporating an InGaAsP/InP DBR type laser, a -V group ternary or quaternary alloy can be used as the semiconductor material of the laser. For example, if a GaAlAs/GaAs semiconductor laser is incorporated as an example of a ternary alloy, GaAs is used as the substrate 40, the cladding layer 42,
GaAlAs can be used for 46, 60, and 64, and GaAs can be used for active layer 44 and waveguide layer 62.

以上、2つのレーザダイオードを組み込んだ本
発明による光集積回路の例を説明したが、3つ以
上のレーザダイオードを組み込んだ本発明による
光集積回路も同様に実現できることは説明するま
でもなく明らかであろう。
Although an example of an optical integrated circuit according to the present invention incorporating two laser diodes has been described above, it is obvious that an optical integrated circuit according to the present invention incorporating three or more laser diodes can be similarly realized. Probably.

発明の効果 以上述べたように、本発明による光集積回路
は、1つの基板上に形成された少なくとも2つの
発光素子と、各発光素子の出力光を案内して同一
の出力部より出力する、前記基板に形成された分
岐構造の光導波路と、前記発光素子の光出力を検
出するように各発光素子ごとに前記基板に設けら
れた光検出素子とを具備してモノシリツクに構成
されているので、小型、軽量であり、従来の半導
体デバイスの製造方法により量産化でき、低価格
化が図れる。
Effects of the Invention As described above, the optical integrated circuit according to the present invention includes at least two light emitting elements formed on one substrate, and the output light of each light emitting element is guided and outputted from the same output section. The optical waveguide has a branched structure formed on the substrate, and a photodetector element is provided on the substrate for each light emitting element to detect the optical output of the light emitting element. It is small and lightweight, and can be mass-produced using conventional semiconductor device manufacturing methods, making it possible to reduce costs.

また、分岐構造の光導波路により各発光素子の
出力光が同一の光出力部へ案内されているので、
光軸調整が不必要であり、信頼性が高く、光源切
換用の機械的な装置が不要である。
In addition, since the output light of each light emitting element is guided to the same light output part by the optical waveguide with a branch structure,
There is no need for optical axis adjustment, high reliability, and no mechanical device for switching light sources.

更に、電気的操作により、予備発光素子に切換
えることができるので、劣化した発光素子を瞬時
に予備発光素子に切換えることができ、システム
の性能が低下したとき、極めて短時間に回復でき
る。
Furthermore, since the light emitting element can be switched to the backup light emitting element by electrical operation, a deteriorated light emitting element can be instantly switched to the backup light emitting element, and when the system performance deteriorates, it can be recovered in an extremely short time.

発光素子として半導体レーザを形成する場合、
半導体レーザの構造、組成、特に活性層を全半導
体レーザに共通にでき、すべての半導体レーザの
発振波長、モードを同一にでき、従つて、主半導
体レーザが故障して予備半導体レーザに切換えて
も、発光特性に変化はない。
When forming a semiconductor laser as a light emitting element,
The structure and composition of the semiconductor laser, especially the active layer, can be made common to all semiconductor lasers, and the oscillation wavelength and mode of all semiconductor lasers can be made the same. Therefore, even if the main semiconductor laser fails and the backup semiconductor laser is used, it is easy to use. , there is no change in the emission characteristics.

フオトダイオード部とレーザダイオード部とが
層構造をなすように形成されているので、1回の
多層エピタキシヤル成長を行うだけで、フオトダ
イオード部とレーザダイオード部とを形成でき、
フオトダイオード形成のためだけのエピタキシヤ
ル成長プロセスが不要である。従つて、製造プロ
セスが簡単であり、安価に製造できる。
Since the photodiode section and the laser diode section are formed to have a layered structure, the photodiode section and the laser diode section can be formed by performing multilayer epitaxial growth only once.
No epitaxial growth process is required just for photodiode formation. Therefore, the manufacturing process is simple and can be manufactured at low cost.

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

第1図は、予備光源を有する従来の光発生装置
の概略構成図、第2図は、本発明による光集積回
路の第1実施例の斜視図、第3図は、第2図の線
A−Aに沿つての断面図、第4図は、第3図の線
B−Bに沿つての断面図、そして、第5図Aから
Fは、第2図から第4図に示した本発明による光
集積回路の製造方法を図解した図である。 (主な参照番号)、10,14……モニタ用の
受光素子、12……主半導体レーザ、16……予
備半導体レーザ、18……光路切換用ミラー、1
9……光フアイバ、40……基板、22,24…
…レーザダイオード、28,30……フオトダイ
オード、32……光導波路。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional light generating device having a backup light source, FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of an optical integrated circuit according to the present invention, and FIG. 3 is a line A in FIG. 2. 4 is a sectional view along the line B--B of FIG. 3, and FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing an optical integrated circuit according to the invention. (Main reference numbers), 10, 14... Light receiving element for monitor, 12... Main semiconductor laser, 16... Spare semiconductor laser, 18... Mirror for optical path switching, 1
9... Optical fiber, 40... Substrate, 22, 24...
...Laser diode, 28, 30...Photodiode, 32...Optical waveguide.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1つの基板上に形成された少なくとも2つの
半導体レーザと、各半導体レーザの出力光を案内
して同一の出力部より出力する、前記基板に形成
された分岐構造の光導波路と、前記半導体レーザ
の光出力を検出するように各半導体レーザごとに
前記基板に設けられた光検出素子とを具備し、前
記光検出素子は、前記半導体レーザの上に形成さ
れており、前記半導体レーザと前記光検出素子と
は、多層エピタキシヤル構造となるように形成さ
れており、前記光検出素子は、前記半導体レーザ
の一番上の該クラツド層の導電型層と同一の導電
型であつて前記半導体レーザの一番上のクラツド
層の上に形成された前記半導体レーザのキヤツプ
層と共用されている第1層と、該第1層の上に形
成され該第1層と反対の導電型の第2層を有する
PN接合型フオトダイオードであることを特徴と
するモノリシツク光集積回路。 2 前記半導体レーザは、DBR型レーザダイオ
ードであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のモノリシツク光集積回路。 3 前記半導体レーザは、InPを基板とした
InGaAsP系4元混晶の半導体レーザであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
に記載のモノリシツク光集積回路。 4 前記半導体レーザは、GaAsを基板とした
GaAlAs系3元混晶の半導体レーザであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
記載のモノリシツク光集積回路。 5 前記光導波路は、Y分岐構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項から第4項のいず
れかに記載のモノリシツク光集積回路。
[Scope of Claims] 1. At least two semiconductor lasers formed on one substrate, and a light guide with a branching structure formed on the substrate, which guides the output light of each semiconductor laser and outputs it from the same output section. a wave path, and a photodetection element provided on the substrate for each semiconductor laser to detect the optical output of the semiconductor laser, the photodetection element being formed on the semiconductor laser, The semiconductor laser and the photodetection element are formed to have a multilayer epitaxial structure, and the photodetection element is of the same conductivity type as the topmost cladding layer of the semiconductor laser. a first layer shared with the cap layer of the semiconductor laser formed on the topmost cladding layer of the semiconductor laser; and a first layer formed on the first layer and opposite to the first layer. has a second layer of conductivity type of
A monolithic optical integrated circuit characterized by being a PN junction photodiode. 2. Claim 1, wherein the semiconductor laser is a DBR type laser diode.
The monolithic optical integrated circuit described in Section 1. 3 The semiconductor laser uses InP as a substrate.
3. The monolithic optical integrated circuit according to claim 1, wherein the monolithic optical integrated circuit is an InGaAsP quaternary mixed crystal semiconductor laser. 4 The semiconductor laser uses GaAs as a substrate.
3. The monolithic optical integrated circuit according to claim 1, wherein the monolithic optical integrated circuit is a GaAlAs-based ternary mixed crystal semiconductor laser. 5. The monolithic optical integrated circuit according to claim 1, wherein the optical waveguide has a Y-branch structure.
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