JPH04264429A - 光変調素子 - Google Patents
光変調素子Info
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- JPH04264429A JPH04264429A JP3024682A JP2468291A JPH04264429A JP H04264429 A JPH04264429 A JP H04264429A JP 3024682 A JP3024682 A JP 3024682A JP 2468291 A JP2468291 A JP 2468291A JP H04264429 A JPH04264429 A JP H04264429A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
- G02F1/3133—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type the optical waveguides being made of semiconducting materials
-
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
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- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小形にして低損失でク
ロストーク特性を高めた光変調素子に関するものである
。
ロストーク特性を高めた光変調素子に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】厚み方向に積層した方向性結合器を用い
た従来の半導体光変調素子の一例としての半導体光スイ
ッチの斜視図および横断面図を、それぞれ、図６および
図７に示す。図中、１はｐ側電極、２はｐ＋ −ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層、３はｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド、４
はＩｎＧａＡｌＡｓから成るｐ側コア、５はＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＡｌＡｓから成るｉ−ＭＱＷで構成された、コ
ア４と６との間のギャップ、６はＩｎＧａＡｌＡｓから
成るｎ側コア、７はｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド、８はｎ
−ＩｎＰ基板、９はｎ側電極であり、この順序に積層さ
れている。
た従来の半導体光変調素子の一例としての半導体光スイ
ッチの斜視図および横断面図を、それぞれ、図６および
図７に示す。図中、１はｐ側電極、２はｐ＋ −ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層、３はｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド、４
はＩｎＧａＡｌＡｓから成るｐ側コア、５はＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＡｌＡｓから成るｉ−ＭＱＷで構成された、コ
ア４と６との間のギャップ、６はＩｎＧａＡｌＡｓから
成るｎ側コア、７はｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド、８はｎ
−ＩｎＰ基板、９はｎ側電極であり、この順序に積層さ
れている。
【０００３】この方向性結合器形光変調素子の動作につ
いて簡単に説明する。光は外部から例えば先球ファイバ
などを用いてｐ側コア４に入射させる。この光はギャッ
プ５を介してｎ側コア６に結合するため、方向性結合器
の結合長を完全結合長となるように設計しておけば、図
７に矢印で示すように、光は伝搬とともにｎ側コア６に
乗り移り、最終的にこのｎ側コア６から出射される。
いて簡単に説明する。光は外部から例えば先球ファイバ
などを用いてｐ側コア４に入射させる。この光はギャッ
プ５を介してｎ側コア６に結合するため、方向性結合器
の結合長を完全結合長となるように設計しておけば、図
７に矢印で示すように、光は伝搬とともにｎ側コア６に
乗り移り、最終的にこのｎ側コア６から出射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さて、先球ファイバか
らｐ側コア４に入射される光はスポットサイズが１．５
μｍ程度のガウシアンビームである。ところが、ｐ側コ
ア４、ｎ側コア６、ギャップ５の厚みは０．５μｍ程度
以下であるため、図４および図５に示した従来形構造で
は、光をコア４に入射させる場合に、もう一方のコア６
に光が結合してしまい、十分なクロストークを実現する
ことは困難であるという欠点があった。
らｐ側コア４に入射される光はスポットサイズが１．５
μｍ程度のガウシアンビームである。ところが、ｐ側コ
ア４、ｎ側コア６、ギャップ５の厚みは０．５μｍ程度
以下であるため、図４および図５に示した従来形構造で
は、光をコア４に入射させる場合に、もう一方のコア６
に光が結合してしまい、十分なクロストークを実現する
ことは困難であるという欠点があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、厚み方向の方向
性結合器を用いた光変調素子において、従来困難であっ
た十分なクロストークを得ること、またそれに伴う光挿
入損失の増大を最小限に抑えることにある。
性結合器を用いた光変調素子において、従来困難であっ
た十分なクロストークを得ること、またそれに伴う光挿
入損失の増大を最小限に抑えることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は第１および第２のコアをギャップを
介して厚み方向に積層し、前記第１および第２のコアを
それぞれクラッドで覆って構成した方向性結合器を有す
る半導体光変調素子において、前記方向性結合器の前記
第１および第２のコアの各々に接続されている第１およ
び第２の光入力部と第１および第２の光出力部の少なく
とも一方における第１および第２の光導波路の端部付近
を互いにずらせて配置したことを特徴とする。
るために、本発明は第１および第２のコアをギャップを
介して厚み方向に積層し、前記第１および第２のコアを
それぞれクラッドで覆って構成した方向性結合器を有す
る半導体光変調素子において、前記方向性結合器の前記
第１および第２のコアの各々に接続されている第１およ
び第２の光入力部と第１および第２の光出力部の少なく
とも一方における第１および第２の光導波路の端部付近
を互いにずらせて配置したことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の他の形態では、請求項１記載の光変調
素子において、前記第１および第２光入力部と前記第１
および第２光出力部をそれぞれ構成する第１および第２
の光導波路の少くとも一部分をノンドープとしたことを
特徴とする。
素子において、前記第１および第２光入力部と前記第１
および第２光出力部をそれぞれ構成する第１および第２
の光導波路の少くとも一部分をノンドープとしたことを
特徴とする。
【０００８】本発明では、厚み方向に積層された方向性
結合器を有する光変調素子において、クロストークを低
く抑えるために、光の入出力部を構成する光導波路を横
方向に互いにずらす。さらに、光の伝搬損失を抑えるた
めに光の入出力部を構成する光導波路の少くとも一部分
をノンドープにする。
結合器を有する光変調素子において、クロストークを低
く抑えるために、光の入出力部を構成する光導波路を横
方向に互いにずらす。さらに、光の伝搬損失を抑えるた
めに光の入出力部を構成する光導波路の少くとも一部分
をノンドープにする。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１０】図１に本発明光変調素子の一実施例の斜視
図を示す。図２，図３および図４は、それぞれ、図１に
示した実施例の平面図、側面図およびＡＡ線断面図を示
す。図中、図６および図７と同様の個所には同一符号を
付してその説明を省略する。
図を示す。図２，図３および図４は、それぞれ、図１に
示した実施例の平面図、側面図およびＡＡ線断面図を示
す。図中、図６および図７と同様の個所には同一符号を
付してその説明を省略する。
【００１１】図からわかるように、ｐ側コア４は、この
ｐ側コア４と同一平面内に配置されている光入力用光導
波路１０に接続されている。ｎ側コア６は、このｎ側コ
ア６と同一平面内に配置されている光入力用光導波路１
１に接続されている。同様に、ｐ側コア４は、このｐ側
コア４と同一平面内に配置に接続されている光出力用光
導波路１２にも接続されている。ｎ側コア６は、このｎ
側コア６と同一平面内に配置されている光出力用光導波
路１３にも接続されている。
ｐ側コア４と同一平面内に配置されている光入力用光導
波路１０に接続されている。ｎ側コア６は、このｎ側コ
ア６と同一平面内に配置されている光入力用光導波路１
１に接続されている。同様に、ｐ側コア４は、このｐ側
コア４と同一平面内に配置に接続されている光出力用光
導波路１２にも接続されている。ｎ側コア６は、このｎ
側コア６と同一平面内に配置されている光出力用光導波
路１３にも接続されている。
【００１２】ここで、図１〜図４に示した本発明の実施
例の製作法について説明する。
例の製作法について説明する。
【００１３】（１）ｎ−ＩｎＰ基板８の全面に、ｎ−Ｉ
ｎＡｌＡｓクラッド７，ｎ側コア６，ｉ−ＭＱＷ層５，
ｐ側コア４，ｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド３およびｐ＋
−ＩｎＧａＡｓキャップ２をこの順序で結晶成長させて
形成する。
ｎＡｌＡｓクラッド７，ｎ側コア６，ｉ−ＭＱＷ層５，
ｐ側コア４，ｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド３およびｐ＋
−ＩｎＧａＡｓキャップ２をこの順序で結晶成長させて
形成する。
【００１４】（２）ドライエッチングなどによりスイッ
チ部を図１に示すような直方体の形状に削り落とす。
チ部を図１に示すような直方体の形状に削り落とす。
【００１５】（３）光入出力用光導波路部のｎ側クラッ
ド１４を結晶成長させる。その材料として例えばＩｎＰ
を用いる。
ド１４を結晶成長させる。その材料として例えばＩｎＰ
を用いる。
【００１６】（４）光入出力用光導波路部のｎ側コア１
１および１３の層を再成長させる。その材料はＩｎＧａ
ＡｓＰとする。
１および１３の層を再成長させる。その材料はＩｎＧａ
ＡｓＰとする。
【００１７】（５）図２に示したようなパターンで、ｎ
側コア用光入出力用光導波路１１および１３をドライエ
ッチングなどにより加工形成する。
側コア用光入出力用光導波路１１および１３をドライエ
ッチングなどにより加工形成する。
【００１８】（６）光入力用光導波路１１と１０との間
および光出力用光導波路１２と１３の間のクラッド層１
６を結晶成長により形成する。その材料としては例えば
ＩｎＰを用いる。この時、次に形成するべきｐ側入出力
用光導波路１０および１２の直下までは層１６により平
坦に埋め込んでおく。
および光出力用光導波路１２と１３の間のクラッド層１
６を結晶成長により形成する。その材料としては例えば
ＩｎＰを用いる。この時、次に形成するべきｐ側入出力
用光導波路１０および１２の直下までは層１６により平
坦に埋め込んでおく。
【００１９】（７）光入出力用光導波路部のｐ側コア１
０および１２の層を結晶成長させる。その材料はＩｎＧ
ａＡｓＰとする。
０および１２の層を結晶成長させる。その材料はＩｎＧ
ａＡｓＰとする。
【００２０】（８）図２に示したようなパターンで、ｐ
側コア用光入出力用光導波路１０および１２をドライエ
ッチングなどにより加工形成する。
側コア用光入出力用光導波路１０および１２をドライエ
ッチングなどにより加工形成する。
【００２１】（９）光入出力用光導波路部のｐ側クラッ
ド１８を結晶成長させて、その表面を平坦化する。その
材料は例えばＩｎＰとする。
ド１８を結晶成長させて、その表面を平坦化する。その
材料は例えばＩｎＰとする。
【００２２】なお、図１〜図４に示した素子において、
光入力側と光出力側の各光導波路構成要素の結晶成長や
ドライエッチングによる加工は双方を同時に行えば製作
が容易になる。
光入力側と光出力側の各光導波路構成要素の結晶成長や
ドライエッチングによる加工は双方を同時に行えば製作
が容易になる。
【００２３】図５には光入力用光導波路１０と１１との
間の距離、すなわち両光導波路１０および１１の端部間
の距離Ｇ（図２参照）と光出力用光導波路１２と１３と
の間のクロストーク（光漏話量）との関係を示す。
間の距離、すなわち両光導波路１０および１１の端部間
の距離Ｇ（図２参照）と光出力用光導波路１２と１３と
の間のクロストーク（光漏話量）との関係を示す。
【００２４】本発明では、光入力用光導波路１０と１１
を互いに横方向にずらしている。そのため、例えばｎ側
コア６への光入力用光導波路１１へ先球ファイバを用い
て光を入力しても、その光はｐ側コア４への光入力用光
導波路１０へは光結合しない。つまり、図５に示すよう
に、光入力用光導波路１０と１１との間の距離を大きく
すれば、光出力用光導波路１２と１３との間のクロスト
ークは小さくなり、良好な特性を得ることができる。
を互いに横方向にずらしている。そのため、例えばｎ側
コア６への光入力用光導波路１１へ先球ファイバを用い
て光を入力しても、その光はｐ側コア４への光入力用光
導波路１０へは光結合しない。つまり、図５に示すよう
に、光入力用光導波路１０と１１との間の距離を大きく
すれば、光出力用光導波路１２と１３との間のクロスト
ークは小さくなり、良好な特性を得ることができる。
【００２５】ここで、ｐ＋ −ＩｎＧａＡｓキャップ層
２，ｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド３，ｐ側コア４，ｎ側コ
ア６，ｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド７等は不純物を添加し
ている。そのため、ｐ側電極１に逆バイアスをかければ
、コア４と６との間のギャップ５の屈折率が低くなり、
２つの光入力用光導波路１０と１１との間の結合が疎に
なる。従って、光入力用光導波路１０からｐ形コア４へ
入射した光はｎ形コア６へ導波せずに、光出力用光導波
路１２から出射される。
２，ｐ−ＩｎＡｌＡｓクラッド３，ｐ側コア４，ｎ側コ
ア６，ｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド７等は不純物を添加し
ている。そのため、ｐ側電極１に逆バイアスをかければ
、コア４と６との間のギャップ５の屈折率が低くなり、
２つの光入力用光導波路１０と１１との間の結合が疎に
なる。従って、光入力用光導波路１０からｐ形コア４へ
入射した光はｎ形コア６へ導波せずに、光出力用光導波
路１２から出射される。
【００２６】なお、本発明において、光入出力用光導波
路をノンドープとしておけば、光の伝搬損失を最小限に
抑えることができる。
路をノンドープとしておけば、光の伝搬損失を最小限に
抑えることができる。
【００２７】また、上述の実施例ではＩｎＡｌＡｓおよ
びＩｎＰ半導体材料を用いた系について本発明を説明し
てきたが、本発明光変調素子はその他の半導体材料を用
いて構成してもよいことは言うまでもない。
びＩｎＰ半導体材料を用いた系について本発明を説明し
てきたが、本発明光変調素子はその他の半導体材料を用
いて構成してもよいことは言うまでもない。
【００２８】なお、ｉ−ＭＱＷ層５としては、材料や屈
折率などに関して特に制限はなく、一般的なものでよい
。
折率などに関して特に制限はなく、一般的なものでよい
。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光の入出力部を構成する光導波路を横方向に互いにずら
すことによりクロストーク特性を改善することができ、
さらに光の伝搬損失を抑えるために光の入出力部を構成
する光導波路をノンドープにすることによって低損失を
実現でき、以って、低損失でクロストーク特性の優れた
光変調素子を提供することができる。
光の入出力部を構成する光導波路を横方向に互いにずら
すことによりクロストーク特性を改善することができ、
さらに光の伝搬損失を抑えるために光の入出力部を構成
する光導波路をノンドープにすることによって低損失を
実現でき、以って、低損失でクロストーク特性の優れた
光変調素子を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の実施例の平面図である。
【図３】図１に示した本発明の実施例の側面図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面
図である。
図である。
【図５】図１に示した本発明の実施例についてのクロス
トーク特性を説明する図である。
トーク特性を説明する図である。
【図６】厚み方向に積層した方向性結合器を用いた従来
の半導体光スイッチの一例を示す斜視図である。
の半導体光スイッチの一例を示す斜視図である。
【図７】図６に示した従来の半導体光スイッチの断面図
である。
である。
１ ｐ側電極
２ ｐ＋ −ＩｎＧａＡｓキャップ層３ ｐ−Ｉｎ
ＡｌＡｓクラッド ４ ｐ側コア ５ ｉ−ＭＱＷから構成された光導波路間のギャップ
６ ｎ側コア ７ ｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド ８ ｎ−ＩｎＰ基板 ９ ｎ側電極 １０ ｐ側コア４に接続されているｐ側コアへの光入
力用光導波路 １１ ｎ側コア６に接続されているｎ側コアへの光入
力用光導波路 １２ ｐ側コア４に接続されているｐ側コアからの光
出力用光導波路 １３ ｎ側コア６に接続されているｎ側コアからの光
出力用光導波路 １４ ｎ側クラッド １６ クラッド層 １８ ｐ側クラッド
ＡｌＡｓクラッド ４ ｐ側コア ５ ｉ−ＭＱＷから構成された光導波路間のギャップ
６ ｎ側コア ７ ｎ−ＩｎＡｌＡｓクラッド ８ ｎ−ＩｎＰ基板 ９ ｎ側電極 １０ ｐ側コア４に接続されているｐ側コアへの光入
力用光導波路 １１ ｎ側コア６に接続されているｎ側コアへの光入
力用光導波路 １２ ｐ側コア４に接続されているｐ側コアからの光
出力用光導波路 １３ ｎ側コア６に接続されているｎ側コアからの光
出力用光導波路 １４ ｎ側クラッド １６ クラッド層 １８ ｐ側クラッド
Claims (2)
- 【請求項１】 第１および第２のコアをギャップを介
して厚み方向に積層し、前記第１および第２のコアをそ
れぞれクラッドで覆って構成した方向性結合器を有する
半導体光変調素子において、前記方向性結合器の前記第
１および第２のコアの各々に接続されている第１および
第２の光入力部と第１および第２の光出力部の少なくと
も一方における第１および第２の光導波路の端部付近を
互いにずらせて配置したことを特徴とする光変調素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の光変調素子において、
前記第１および第２光入力部と前記第１および第２光出
力部をそれぞれ構成する第１および第２の光導波路の少
くとも一部分をノンドープとしたことを特徴とする光変
調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3024682A JPH04264429A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 光変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3024682A JPH04264429A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 光変調素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04264429A true JPH04264429A (ja) | 1992-09-21 |
Family
ID=12144925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3024682A Pending JPH04264429A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04264429A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620475A1 (en) * | 1993-03-15 | 1994-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical devices and optical communication systems using the optical device |
| US11275210B1 (en) * | 2018-12-07 | 2022-03-15 | PsiQuantum Corp. | Waveguide couplers for multi-mode waveguides |
| US11635570B1 (en) | 2019-02-08 | 2023-04-25 | PsiQuantum Corp. | Multi-mode multi-pass delay |
| US11789205B1 (en) | 2019-05-15 | 2023-10-17 | PsiQuantum Corp. | Multi-mode spiral delay device |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP3024682A patent/JPH04264429A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620475A1 (en) * | 1993-03-15 | 1994-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical devices and optical communication systems using the optical device |
| US5613020A (en) * | 1993-03-15 | 1997-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical devices having a periodical current restraint layer and optical communication systems using the optical device |
| US11275210B1 (en) * | 2018-12-07 | 2022-03-15 | PsiQuantum Corp. | Waveguide couplers for multi-mode waveguides |
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