JPH04344601A - 複数の異なる波長チャネルの分波のための集積光学装置とその製造方法 - Google Patents
複数の異なる波長チャネルの分波のための集積光学装置とその製造方法Info
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- JPH04344601A JPH04344601A JP4040399A JP4039992A JPH04344601A JP H04344601 A JPH04344601 A JP H04344601A JP 4040399 A JP4040399 A JP 4040399A JP 4039992 A JP4039992 A JP 4039992A JP H04344601 A JPH04344601 A JP H04344601A
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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】この発明は、基板上に組み込まれ
縁により画成された光層状導波路を備え、この層状導波
路が縁上に形成された光回折格子を有する複数の異なる
光波長チャネルを分波するための集積光学装置に関する
。
縁により画成された光層状導波路を備え、この層状導波
路が縁上に形成された光回折格子を有する複数の異なる
光波長チャネルを分波するための集積光学装置に関する
。
【０００２】
【従来の技術】光の波長多重法はガラスファイバの伝送
容量を著しく高めることができる。これは光の多重チャ
ネル技術の問題なので容易に個々の光波長チャネルにさ
かのぼることができる。この技術の広い普及のためには
特に信頼性が高くかつ特に経済的な送受信モジュールの
開発が必要である。
容量を著しく高めることができる。これは光の多重チャ
ネル技術の問題なので容易に個々の光波長チャネルにさ
かのぼることができる。この技術の広い普及のためには
特に信頼性が高くかつ特に経済的な送受信モジュールの
開発が必要である。
【０００３】約５ｎｍのチャネル間隔のための従来技術
は異なる波長チャネルをスペクトル的に分解する光回折
格子を備えた複数の異なる光波長チャネルの分波のため
の集積光学装置を備える。これらの装置はＳｉＯ２ 中
に構成されている（例えばドイツ連邦共和国特許出願公
開第３９１３２４２ 号明細書；ヘンリー（Ｃ．Ｈ．
Ｈｅｎｒｙ）ほかの論文「４チャネル波長分割マルチプ
レクサ及び楕円形ブラッグ反射体に基づく帯域フィルタ
」Ｊ． ＬＴ．、第８巻、第５号（１９９０年）、第
７４８〜７５５ページ；バレット（Ｓ． Ｖａｌｅｔｔ
ｅ）の論文「受動光学部品を得るためのＬＥＴＩにおけ
る集積光学技術の状態」ジャーナル オブ モダン
オプティックス（Ｊｏｕｒｎ． ｏｆ ｍｏｄｅｒ
ｎ ｏｐｔｉｃｓ ）、第３５巻、第６号（１９８８年
）、第９９３〜１００５ページ参照）。高い次数を有す
るＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ中のこの種の装置も知られて
いる（ギボン（Ｍ． Ｇｉｂｂｏｎ ）ほかの論文「Ｉ
ｎＰをベースとする導波路上の集積された１．５μｍ格
子波長マルチプレクサの光学的性能」エレクトロニクス
レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ． ）、
第２５巻（１９８９年）、第１４４１〜１４４２ページ
参照）。
は異なる波長チャネルをスペクトル的に分解する光回折
格子を備えた複数の異なる光波長チャネルの分波のため
の集積光学装置を備える。これらの装置はＳｉＯ２ 中
に構成されている（例えばドイツ連邦共和国特許出願公
開第３９１３２４２ 号明細書；ヘンリー（Ｃ．Ｈ．
Ｈｅｎｒｙ）ほかの論文「４チャネル波長分割マルチプ
レクサ及び楕円形ブラッグ反射体に基づく帯域フィルタ
」Ｊ． ＬＴ．、第８巻、第５号（１９９０年）、第
７４８〜７５５ページ；バレット（Ｓ． Ｖａｌｅｔｔ
ｅ）の論文「受動光学部品を得るためのＬＥＴＩにおけ
る集積光学技術の状態」ジャーナル オブ モダン
オプティックス（Ｊｏｕｒｎ． ｏｆ ｍｏｄｅｒ
ｎ ｏｐｔｉｃｓ ）、第３５巻、第６号（１９８８年
）、第９９３〜１００５ページ参照）。高い次数を有す
るＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ中のこの種の装置も知られて
いる（ギボン（Ｍ． Ｇｉｂｂｏｎ ）ほかの論文「Ｉ
ｎＰをベースとする導波路上の集積された１．５μｍ格
子波長マルチプレクサの光学的性能」エレクトロニクス
レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ． ）、
第２５巻（１９８９年）、第１４４１〜１４４２ページ
参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明に共通な考え
方は、基板上に組み込まれ縁により画成され縁上に形成
された光回折格子を備える光層状導波路を有する複数の
異なる波長チャネルを分波するための集積光学装置にお
いて、基板上に別の光学要素を補助的に組み込むことに
よりその機能特性を改善し、その際装置のコンパクトさ
及び技術的な製造性を損なうことなく、これらの別の光
学要素を個々に又は相互に組み合わせて基板上に組み込
むことができるようにすることである。
方は、基板上に組み込まれ縁により画成され縁上に形成
された光回折格子を備える光層状導波路を有する複数の
異なる波長チャネルを分波するための集積光学装置にお
いて、基板上に別の光学要素を補助的に組み込むことに
よりその機能特性を改善し、その際装置のコンパクトさ
及び技術的な製造性を損なうことなく、これらの別の光
学要素を個々に又は相互に組み合わせて基板上に組み込
むことができるようにすることである。
【０００５】この発明の課題は、供給された光波長チャ
ネルをスペクトル的に分解するばかりでなくスペクトル
的に分解されたチャネルの光を同時に光検出器で検出で
きるような、光回折格子を備えた複数の異なる光波長チ
ャネルを分波するための容易に製造可能でかつコンパク
トな集積光学装置を提供することにある。
ネルをスペクトル的に分解するばかりでなくスペクトル
的に分解されたチャネルの光を同時に光検出器で検出で
きるような、光回折格子を備えた複数の異なる光波長チ
ャネルを分波するための容易に製造可能でかつコンパク
トな集積光学装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき、出力点には基板上に組み込まれた帯状光導波路の
形に構成された出力導波路が光学的に結合され、この出
力導波路がこの出力点で層状導波路から出力される波長
チャネルを基板上に組み込まれた光検出器へ導くことに
より解決される。
づき、出力点には基板上に組み込まれた帯状光導波路の
形に構成された出力導波路が光学的に結合され、この出
力導波路がこの出力点で層状導波路から出力される波長
チャネルを基板上に組み込まれた光検出器へ導くことに
より解決される。
【０００７】
【作用効果】この発明により得られる長所は特に、光の
デマルチプレクサが光検出器と共に共通な基板上に集積
され、その際すべての波長チャネルを並列に受信できる
ような、信頼性の高い特に経済的な受信モジュールが得
られるということにある。
デマルチプレクサが光検出器と共に共通な基板上に集積
され、その際すべての波長チャネルを並列に受信できる
ような、信頼性の高い特に経済的な受信モジュールが得
られるということにある。
【０００８】請求項１に記載の装置の請求項２に記載の
有利な構成は、補助的な減衰をもたらし基板上の面に負
担をかけるレンズ又は鏡のような結像要素が省略される
という特長を有する。集束性格子のための多数の装置が
存在する（ハットレイ（Ｍ．Ｃ．Ｈｕｔｌｅｙ）の著書
「回折格子、物理技術（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｇｒ
ａｔｉｎｇｓ， Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆｐｈｙｓ
ｉｃｓ ）」ニューハンプシャー州 アカデミック
プレス、１９８２年３月発行参照）。スチグマチック
に集束する格子は最高の解像度を（回折を制限されて）
提供する。
有利な構成は、補助的な減衰をもたらし基板上の面に負
担をかけるレンズ又は鏡のような結像要素が省略される
という特長を有する。集束性格子のための多数の装置が
存在する（ハットレイ（Ｍ．Ｃ．Ｈｕｔｌｅｙ）の著書
「回折格子、物理技術（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｇｒ
ａｔｉｎｇｓ， Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆｐｈｙｓ
ｉｃｓ ）」ニューハンプシャー州 アカデミック
プレス、１９８２年３月発行参照）。スチグマチック
に集束する格子は最高の解像度を（回折を制限されて）
提供する。
【０００９】請求項１又は２に記載の発明と組み合わせ
て実現できる請求項３に記載の発明は、装置の供給側の
路線ファイバへのできる限り明確な結合を達成すること
にあり、その際回折格子のできるだけ大きい領域を照ら
しそれにより高い解像度を得るために、供給されかつ入
力された波長チャネルの光ができるだけ大きい発散で層
状導波路中へ出射する。並べて導かれた複数の入力導波
路の結合は、隣接する入力導波路への光入力の際に光検
出器でのスペクトルの移動が達成され、従って適当な出
力導波路の選択により所望の中心波長を一つの光検出器
上に置くことができるという長所を提供する。
て実現できる請求項３に記載の発明は、装置の供給側の
路線ファイバへのできる限り明確な結合を達成すること
にあり、その際回折格子のできるだけ大きい領域を照ら
しそれにより高い解像度を得るために、供給されかつ入
力された波長チャネルの光ができるだけ大きい発散で層
状導波路中へ出射する。並べて導かれた複数の入力導波
路の結合は、隣接する入力導波路への光入力の際に光検
出器でのスペクトルの移動が達成され、従って適当な出
力導波路の選択により所望の中心波長を一つの光検出器
上に置くことができるという長所を提供する。
【００１０】請求項１ないし３に記載の発明に組み合わ
せて実現できる請求項４に記載の発明は、集積光学装置
の挿入減衰及び検出感度を改善し、及び／又はこの装置
の回折格子の損失を補償することにある。
せて実現できる請求項４に記載の発明は、集積光学装置
の挿入減衰及び検出感度を改善し、及び／又はこの装置
の回折格子の損失を補償することにある。
【００１１】請求項４に記載の発明に基づく装置の長所
は、増幅器のための補助的な調節を必要とせず従って費
用が低減され、装置とファイバとの間の補助的な結合損
失を生ぜず、それにより約２５ｄＢの光半導体増幅器の
全内部増幅が利用され、光増幅器の一方の面上を吸光性
光検出器例えばホトダイオードにより閉じることができ
、それにより０．１％未満の戻り反射を達成することが
できるということにある。
は、増幅器のための補助的な調節を必要とせず従って費
用が低減され、装置とファイバとの間の補助的な結合損
失を生ぜず、それにより約２５ｄＢの光半導体増幅器の
全内部増幅が利用され、光増幅器の一方の面上を吸光性
光検出器例えばホトダイオードにより閉じることができ
、それにより０．１％未満の戻り反射を達成することが
できるということにある。
【００１２】請求項４に記載の装置の有利な構成が請求
項５に記載されている。光増幅器としての入力導波路の
構成は、増幅器ノイズが次に続く回折格子により光検出
器上に分散されそれにより検出器当たり低減されるとい
う長所を提供する。この光増幅器が回折格子と光検出器
との間に配置されるような光増幅器としての出力導波路
の構成は、波長チャネルの間に補助的な漏話が発生せず
、すべてのチャネルに対し非常に高い増幅が可能であり
、増幅器をそれぞれのチャネル波長に適合することがで
きるという長所を提供する。
項５に記載されている。光増幅器としての入力導波路の
構成は、増幅器ノイズが次に続く回折格子により光検出
器上に分散されそれにより検出器当たり低減されるとい
う長所を提供する。この光増幅器が回折格子と光検出器
との間に配置されるような光増幅器としての出力導波路
の構成は、波長チャネルの間に補助的な漏話が発生せず
、すべてのチャネルに対し非常に高い増幅が可能であり
、増幅器をそれぞれのチャネル波長に適合することがで
きるという長所を提供する。
【００１３】請求項４又は５に記載の発明に基づく集積
光学装置の光増幅器は、増幅器がまた請求項５の場合に
は入力及び出力導波路が固有の層群の選択エピタキシー
により成長させられ続いてパターン形成されるように加
工できるので有利である。導波路・増幅器集積の技術的
方法は導波路・レーザ集積の方法に相応しそこから借用
することができる。光増幅器のための他の有利な製造方
法は、光検出器例えばホトダイオードが増幅器と同じ層
群から成るということにある。この方法の場合に増幅器
のために補助的なエピタキシーは必要でない。検出器と
して用いられる光増幅器の作動方式は、例えばグスタフ
ソン（Ｍ． Ｇｕｓｔａｖｓｓｏｎ ）ほかの論文「進
行波半導体レーザ増幅検出器（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗ
ａｖｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）」アイトリプル
イー第ＬＴ８巻（１９９０年）、第６１０〜６１６ペー
ジに記載されている。２００Ｍｂ／ｓのデータレートま
でこれらの検出器がｐｉｎホトダイオードと対等である
ことがこの論文から読み取れる。
光学装置の光増幅器は、増幅器がまた請求項５の場合に
は入力及び出力導波路が固有の層群の選択エピタキシー
により成長させられ続いてパターン形成されるように加
工できるので有利である。導波路・増幅器集積の技術的
方法は導波路・レーザ集積の方法に相応しそこから借用
することができる。光増幅器のための他の有利な製造方
法は、光検出器例えばホトダイオードが増幅器と同じ層
群から成るということにある。この方法の場合に増幅器
のために補助的なエピタキシーは必要でない。検出器と
して用いられる光増幅器の作動方式は、例えばグスタフ
ソン（Ｍ． Ｇｕｓｔａｖｓｓｏｎ ）ほかの論文「進
行波半導体レーザ増幅検出器（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ ｗ
ａｖｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）」アイトリプル
イー第ＬＴ８巻（１９９０年）、第６１０〜６１６ペー
ジに記載されている。２００Ｍｂ／ｓのデータレートま
でこれらの検出器がｐｉｎホトダイオードと対等である
ことがこの論文から読み取れる。
【００１４】請求項６に記載の発明の構成は、光検出器
特にその電極のための場所が得られ、高いビットレート
で分離導出するために電線を使用する場合に高い容量性
漏話として生じる漏話が避けられるという長所を有する
。
特にその電極のための場所が得られ、高いビットレート
で分離導出するために電線を使用する場合に高い容量性
漏話として生じる漏話が避けられるという長所を有する
。
【００１５】この発明の請求項７に記載の構成は製造技
術的な長所を提供する。
術的な長所を提供する。
【００１６】しかし請求項１、２に記載の発明に関する
請求項６、７に記載の構成は、他のすべての発明及びそ
の実施態様と組み合わせても実現可能である。
請求項６、７に記載の構成は、他のすべての発明及びそ
の実施態様と組み合わせても実現可能である。
【００１７】請求項８に記載の発明は、双方向運転のた
めの複数の異なる光波長チャネルを分波するための集積
光学装置を提供することにある。
めの複数の異なる光波長チャネルを分波するための集積
光学装置を提供することにある。
【００１８】波長多重伝送による双方向光多重チャネル
系では、複数の波長チャネルが電話局から加入者へまた
一つ又は複数の波長チャネルが加入者から電話局へ伝送
される。干渉フィルタ及び回折格子を備える一連のミク
ロ光学装置が知られており（マーレイン（Ｈ．Ｆ． Ｍ
ａｈｌｅｉｎ）の論文「波長分割多重モードにおけるフ
ァイバ光通信（Ｆｉｂｒｅ−ｏｐｔｉｃ ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ ｍｏｄｅ）
」ファイバ アンド インテグレーテッド オプ
ティックス（Ｆｉｂｒｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ ）、第４巻、第３３９〜３７２ペー
ジ（１９８３年）参照）、これらの装置はこの目的のた
めに使用可能である。この顕微鏡的構成は加入者端末に
対して不可欠なほど経済的には製造することができない
。
系では、複数の波長チャネルが電話局から加入者へまた
一つ又は複数の波長チャネルが加入者から電話局へ伝送
される。干渉フィルタ及び回折格子を備える一連のミク
ロ光学装置が知られており（マーレイン（Ｈ．Ｆ． Ｍ
ａｈｌｅｉｎ）の論文「波長分割多重モードにおけるフ
ァイバ光通信（Ｆｉｂｒｅ−ｏｐｔｉｃ ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ ｍｏｄｅ）
」ファイバ アンド インテグレーテッド オプ
ティックス（Ｆｉｂｒｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ ）、第４巻、第３３９〜３７２ペー
ジ（１９８３年）参照）、これらの装置はこの目的のた
めに使用可能である。この顕微鏡的構成は加入者端末に
対して不可欠なほど経済的には製造することができない
。
【００１９】請求項８に記載の発明により、経済的に製
造され電話局から加入者への複数の波長チャネルのまた
加入者から電話局への単一の又は複数の波長チャネルの
波長多重伝送を伴う双方向光多重チャネル装置における
加入者端末のために採用可能な経済的なデバイスが提供
される。
造され電話局から加入者への複数の波長チャネルのまた
加入者から電話局への単一の又は複数の波長チャネルの
波長多重伝送を伴う双方向光多重チャネル装置における
加入者端末のために採用可能な経済的なデバイスが提供
される。
【００２０】請求項８に記載の発明の有利な構成が請求
項９、１０に記載されている。
項９、１０に記載されている。
【００２１】請求項８に記載の発明は一般的に請求項９
又は１０に記載の構成において、その他のすべての発明
及びその実施態様と共に実現可能である。
又は１０に記載の構成において、その他のすべての発明
及びその実施態様と共に実現可能である。
【００２２】特に製造技術的に有利である出力導波路、
入力導波路及び光検出器の有利な構成は請求項１１ない
し１３に記載されている。
入力導波路及び光検出器の有利な構成は請求項１１ない
し１３に記載されている。
【００２３】この発明に基づく集積光学装置の請求項１
４ないし１７に記載の有利な製造方法は請求項７に記載
の発明に関し、その際この方法により特に請求項１１な
いし１３に記載の装置を容易に製造することもできる。
４ないし１７に記載の有利な製造方法は請求項７に記載
の発明に関し、その際この方法により特に請求項１１な
いし１３に記載の装置を容易に製造することもできる。
【００２４】すべての前記方法はＩＩＩ ・Ｖ族半導体
材料及びエピタキシー加工に適している。請求項１４に
記載の方法は製造のために１回のエピタキシー工程しか
必要としないという長所を有する。請求項１５、１６に
記載の方法の場合には確かに２回のエピタキシー工程が
必要であるが、しかしこれらの工程により偏向分散の減
少した集積光学装置を容易に製造できる。請求項１６に
記載の方法は請求項１５に記載の方法とは、必要な両エ
ピタキシー工程の順序が交換されているということだけ
により異なっている。
材料及びエピタキシー加工に適している。請求項１４に
記載の方法は製造のために１回のエピタキシー工程しか
必要としないという長所を有する。請求項１５、１６に
記載の方法の場合には確かに２回のエピタキシー工程が
必要であるが、しかしこれらの工程により偏向分散の減
少した集積光学装置を容易に製造できる。請求項１６に
記載の方法は請求項１５に記載の方法とは、必要な両エ
ピタキシー工程の順序が交換されているということだけ
により異なっている。
【００２５】請求項１７に記載の方法によれば容易に請
求項１１、１２に記載の導波路構造を同時に製造できる
。請求項１１、１２では帯状導波路は帯状導波路の幅が
導波層自体の幅により決定されるような導波路を意味し
、他方ではリッジ導波路は帯状導波路の幅がリッジを形
成する導波層上のカバー層の幅により決定されることを
意味する。帯状導波路は導波路が幅より長く、光波が主
としてこの導波路の長手方向にだけ導かれるということ
を意味する。
求項１１、１２に記載の導波路構造を同時に製造できる
。請求項１１、１２では帯状導波路は帯状導波路の幅が
導波層自体の幅により決定されるような導波路を意味し
、他方ではリッジ導波路は帯状導波路の幅がリッジを形
成する導波層上のカバー層の幅により決定されることを
意味する。帯状導波路は導波路が幅より長く、光波が主
としてこの導波路の長手方向にだけ導かれるということ
を意味する。
【００２６】
【実施例】次にこの発明に基づく集積光学装置の複数の
実施例を示す図面により、この発明を詳細に説明する。
実施例を示す図面により、この発明を詳細に説明する。
【００２７】図１に示す実施例の場合には基板１上に、
回折格子３を備えた層状導波路２、複数の入力導波路４
０、多数の出力導波路ａ１〜ａｎ及び多数の光検出器ｄ
１〜ｄｎが集積されている。図２に示した部分図Ａによ
れば、並んで延びる１０本の入力導波路４０が層状導波
路２の縁２１上の各一つの入力点１０へ通じている。図
４に示すように例えば入力導波路４０はリッジ導波路の
形で構成され、また出力導波路ａ１〜ａｎはストリップ
導波路の形で構成されている。
回折格子３を備えた層状導波路２、複数の入力導波路４
０、多数の出力導波路ａ１〜ａｎ及び多数の光検出器ｄ
１〜ｄｎが集積されている。図２に示した部分図Ａによ
れば、並んで延びる１０本の入力導波路４０が層状導波
路２の縁２１上の各一つの入力点１０へ通じている。図
４に示すように例えば入力導波路４０はリッジ導波路の
形で構成され、また出力導波路ａ１〜ａｎはストリップ
導波路の形で構成されている。
【００２８】各出力導波路はそれに従属する出力点ｐ１
〜ｐｎから出力導波路に付設された光検出器ｄ１〜ｄｎ
へ通じる。
〜ｐｎから出力導波路に付設された光検出器ｄ１〜ｄｎ
へ通じる。
【００２９】各図においてｎは任意の自然数を意味する
。波長チャネルλ１ 〜λｎ の場合にはｎは多重化し
ようとするこれらのチャネルの数を意味する。図１及び
図７においてｎは光検出器及び出力導波路の数を意味す
る。ｎ個の波長チャネルを分波できるようにするために
、少なくともｎ本の出力導波路及び少なくともｎ個の光
検出器を設けなければならない。図１ではｎ＝６３本の
出力導波路及び出力導波路と結合されたｎ＝６３個の光
検出器が基板１上に集積されている。
。波長チャネルλ１ 〜λｎ の場合にはｎは多重化し
ようとするこれらのチャネルの数を意味する。図１及び
図７においてｎは光検出器及び出力導波路の数を意味す
る。ｎ個の波長チャネルを分波できるようにするために
、少なくともｎ本の出力導波路及び少なくともｎ個の光
検出器を設けなければならない。図１ではｎ＝６３本の
出力導波路及び出力導波路と結合されたｎ＝６３個の光
検出器が基板１上に集積されている。
【００３０】分波しようとする波長チャネルλ１ 〜λ
ｎ は入力導波路４０へ入力されて従属する入力点１０
へ導かれ、ここで波長チャネルは層状導波路２中へ入力
される。層状導波路２中では波長チャネルλ１ 〜λｎ
は層状導波路２の縁２１の一部分上に形成された回折
格子へ導かれる。格子３は図７に実寸によらず誇張して
示されるように、縁２１の当該部分が曲線に沿ってのこ
ぎり波形に延びる集束性格子とするのが有利である。
ｎ は入力導波路４０へ入力されて従属する入力点１０
へ導かれ、ここで波長チャネルは層状導波路２中へ入力
される。層状導波路２中では波長チャネルλ１ 〜λｎ
は層状導波路２の縁２１の一部分上に形成された回折
格子へ導かれる。格子３は図７に実寸によらず誇張して
示されるように、縁２１の当該部分が曲線に沿ってのこ
ぎり波形に延びる集束性格子とするのが有利である。
【００３１】格子は供給された波長チャネルλ１ 〜λ
ｎ をスペクトル的に分解する。格子によりスペクトル
的に分解されたチャネルλ１ 〜λｎ は、層状導波路
２により層状導波路２の縁２１の出力導波路ａ１〜ａｎ
へ向かう方向へ導かれる。集束性格子３は各波長チャネ
ルが層状導波路の縁２１上の従属する出力点上に集束さ
れるということをもたらす。この出力点に結合された出
力導波路は分光写真器の場合の出口間隙のように働き一
つの波長チャネルに相応する。出力導波路の幅又は出力
導波路の間隔はチャネル幅又はチャネル間隔を決定する
。
ｎ をスペクトル的に分解する。格子によりスペクトル
的に分解されたチャネルλ１ 〜λｎ は、層状導波路
２により層状導波路２の縁２１の出力導波路ａ１〜ａｎ
へ向かう方向へ導かれる。集束性格子３は各波長チャネ
ルが層状導波路の縁２１上の従属する出力点上に集束さ
れるということをもたらす。この出力点に結合された出
力導波路は分光写真器の場合の出口間隙のように働き一
つの波長チャネルに相応する。出力導波路の幅又は出力
導波路の間隔はチャネル幅又はチャネル間隔を決定する
。
【００３２】各出力導波路はこれに入力された波長チャ
ネルを導波路に結合されている光検出器へ導く。光検出
器はこのチャネルを検出する。
ネルを導波路に結合されている光検出器へ導く。光検出
器はこのチャネルを検出する。
【００３３】次に例として図１に示す実施例の製造方法
を説明する。
を説明する。
【００３４】図５に示すようにＩｎＰから成る基板１上
に、ＩｎＰから成り直接基板１上に被覆されしかし必ず
しも必要であるとは限らないバッファ層１０１、バッフ
ァ層１０１上のＩｎＧａＡｓＰから成る導波層１０２、
導波層１０２上のＩｎＰから成るカバー層１０３、カバ
ー層１０３上のＩｎＧａＡｓから成る吸収層１０４及び
吸収層１０４上のＩｎＰから成る接触層１０５を備える
層群が被覆される。接触層１０５上には例えばＳｉＮｘ
から成りＣＶＤ法により作り出すことができる不活性
化層が被覆される。
に、ＩｎＰから成り直接基板１上に被覆されしかし必ず
しも必要であるとは限らないバッファ層１０１、バッフ
ァ層１０１上のＩｎＧａＡｓＰから成る導波層１０２、
導波層１０２上のＩｎＰから成るカバー層１０３、カバ
ー層１０３上のＩｎＧａＡｓから成る吸収層１０４及び
吸収層１０４上のＩｎＰから成る接触層１０５を備える
層群が被覆される。接触層１０５上には例えばＳｉＮｘ
から成りＣＶＤ法により作り出すことができる不活性
化層が被覆される。
【００３５】第１のパターン面上ではホトダイオードの
形の光検出器のために用いられる局部領域に局部的なド
ーピング１０９が行われ、このドーピングはｎ形にドー
プされた基板１の場合にはｐ形ドーピングであり、ｐ形
にドープされた基板１の場合にはｎ形ドーピングである
。このドーピングは拡散又はイオン注入により行うこと
ができる。接触層１０５がエピタキシー中に既にドープ
して製造されるときには、この第１のパターン面は省略
することができる。このことは一層簡単な構造をもたら
すが、しかしホトダイオードの安定性上の問題を招く。 なぜならばヘテロ接合でのｐｎ接合が、この方法の際に
生じるメサ形の隆起した領域１１９の側面に露出するか
らである。
形の光検出器のために用いられる局部領域に局部的なド
ーピング１０９が行われ、このドーピングはｎ形にドー
プされた基板１の場合にはｐ形ドーピングであり、ｐ形
にドープされた基板１の場合にはｎ形ドーピングである
。このドーピングは拡散又はイオン注入により行うこと
ができる。接触層１０５がエピタキシー中に既にドープ
して製造されるときには、この第１のパターン面は省略
することができる。このことは一層簡単な構造をもたら
すが、しかしホトダイオードの安定性上の問題を招く。 なぜならばヘテロ接合でのｐｎ接合が、この方法の際に
生じるメサ形の隆起した領域１１９の側面に露出するか
らである。
【００３６】第２のパターン面上では局部領域でドープ
された接触層１０５が接触させられる。例えばＴｉＰｔ
Ａｕから成る電極パッド１０８がパターン形成され、こ
れらのパッド１０８は例えば公知のリフトオフ技術によ
り加工され、接触層１０５が不活性化層１０６中の孔１
１６を貫いて接触する。
された接触層１０５が接触させられる。例えばＴｉＰｔ
Ａｕから成る電極パッド１０８がパターン形成され、こ
れらのパッド１０８は例えば公知のリフトオフ技術によ
り加工され、接触層１０５が不活性化層１０６中の孔１
１６を貫いて接触する。
【００３７】第３のパターン面上ではマスクとしての不
活性化層１０６を用いて、メサ形に隆起した領域１１９
がカバー層１０３までのエッチングにより作られる。こ
のエッチングは例えばＣＨ４ ／Ｈ２ を用いた反応性
イオンエッチングにより行うことができる。
活性化層１０６を用いて、メサ形に隆起した領域１１９
がカバー層１０３までのエッチングにより作られる。こ
のエッチングは例えばＣＨ４ ／Ｈ２ を用いた反応性
イオンエッチングにより行うことができる。
【００３８】第５のパターン形成面の場合には、層状導
波路２、格子３、入力導波路４０及び出力導波路ａ１〜
ａｎがマスク層１０７により画成される。マスク層１０
７は装置上に残っている不活性化層とすることができる
。例えばマスク層１０７はＣＶＤ法により被覆されるＳ
ｉＮｘ から成ることができる。
波路２、格子３、入力導波路４０及び出力導波路ａ１〜
ａｎがマスク層１０７により画成される。マスク層１０
７は装置上に残っている不活性化層とすることができる
。例えばマスク層１０７はＣＶＤ法により被覆されるＳ
ｉＮｘ から成ることができる。
【００３９】マスク層１０７のパターンは図２に平面図
で示されている。
で示されている。
【００４０】第４のパターン面のエッチングの前にまず
第５のパターン面上で、入力導波路４０のマスク層１０
７がカバー層１０３のマスク層１０７の横に存在する領
域を共に覆う図示されていない第２のマスク層により覆
われる。この第２のマスク層は例えばホトレジストから
成ることができる。
第５のパターン面上で、入力導波路４０のマスク層１０
７がカバー層１０３のマスク層１０７の横に存在する領
域を共に覆う図示されていない第２のマスク層により覆
われる。この第２のマスク層は例えばホトレジストから
成ることができる。
【００４１】その後にマスク層１０７及び第２のマスク
層から解放された領域内で、エッチングが導波層１０２
の下方に存在する深さまで行われる。このエッチングに
対しもＣＨ４ ／Ｈ２ による反応性イオンエッチング
が適している。例えばＯ２＋中での焼却による第２のマ
スク層の除去の後に、入力導波路４０がカバー層１０３
の露出した側方領域のエッチングによりリッジ導波路と
してエッチングされる。これもまたＣＨ４ ／Ｈ２ に
よる反応性イオンエッチングにより行うことができる。 この工程で残りの導波路２及びａ１〜ａｎ並びに回折格
子３も一層深くエッチングされる。
層から解放された領域内で、エッチングが導波層１０２
の下方に存在する深さまで行われる。このエッチングに
対しもＣＨ４ ／Ｈ２ による反応性イオンエッチング
が適している。例えばＯ２＋中での焼却による第２のマ
スク層の除去の後に、入力導波路４０がカバー層１０３
の露出した側方領域のエッチングによりリッジ導波路と
してエッチングされる。これもまたＣＨ４ ／Ｈ２ に
よる反応性イオンエッチングにより行うことができる。 この工程で残りの導波路２及びａ１〜ａｎ並びに回折格
子３も一層深くエッチングされる。
【００４２】第６のパターン面上では、格子の回折効率
を高めるために最後に回折格子３のエッチングされた正
面が金属を蒸着される。このことは公知のリフトオフ技
術により行うことができる。
を高めるために最後に回折格子３のエッチングされた正
面が金属を蒸着される。このことは公知のリフトオフ技
術により行うことができる。
【００４３】代表的な製造方法の場合に層群は、１回の
エピタキシーでホトダイオードと共に製造することがで
きるように寸法を選択されている。１．０５μｍである
導波層の材料のギャップ波長が偏光分散を少なく保つ。
エピタキシーでホトダイオードと共に製造することがで
きるように寸法を選択されている。１．０５μｍである
導波層の材料のギャップ波長が偏光分散を少なく保つ。
【００４４】代表的な方法により製造された装置の場合
にバッファ層１０１は２μｍを超える厚さを有する。導
波層１０２は１．０５μｍのギャップ波長及び０．５μ
ｍの厚さを有する。カバー層１０３の厚さは０．２μｍ
である。吸収層の厚さは１μｍであり、接触層の厚さは
０．５μｍである。。すべてのこれらの層は１回のエピ
タキシー工程で被覆される。
にバッファ層１０１は２μｍを超える厚さを有する。導
波層１０２は１．０５μｍのギャップ波長及び０．５μ
ｍの厚さを有する。カバー層１０３の厚さは０．２μｍ
である。吸収層の厚さは１μｍであり、接触層の厚さは
０．５μｍである。。すべてのこれらの層は１回のエピ
タキシー工程で被覆される。
【００４５】ＩｎＰから成る基板１はｎ形にドープされ
るか、又は一層良好な高周波特性を得るために半絶縁性
とすることができる。半絶縁性基板１を使用する場合に
は、ホトダイオードのｎ形領域の低抵抗の接続を可能に
するために、バッファ層１０１の下半部はｎ形にドープ
される。ｎ形電極を画成しかつｐ形電極を半絶縁性基板
上に引き出すために、更に補助的なパターン工程が必要
である。ｎ形にドープされた基板１による方式は技術的
に簡単である。
るか、又は一層良好な高周波特性を得るために半絶縁性
とすることができる。半絶縁性基板１を使用する場合に
は、ホトダイオードのｎ形領域の低抵抗の接続を可能に
するために、バッファ層１０１の下半部はｎ形にドープ
される。ｎ形電極を画成しかつｐ形電極を半絶縁性基板
上に引き出すために、更に補助的なパターン工程が必要
である。ｎ形にドープされた基板１による方式は技術的
に簡単である。
【００４６】単一モードの入力導波路４０の幅は０．２
μｍのリッジ高さの場合に、できるだけ多くの格子の溝
を照らすために、光が入力点１０で例えば±１０°ので
きるだけ大きい拡散角を伴って出射するように選ばれて
いるこのことは高い解像度を意味する。隣接する入力導
波路４０への光入力の場合にスペクトルの移動をホトダ
イオードｄ１〜ｄｎで達成することができ、従って適当
な入力導波路４０の選択により所望の中心波長が一つの
ホトダイオード上に置かれる。
μｍのリッジ高さの場合に、できるだけ多くの格子の溝
を照らすために、光が入力点１０で例えば±１０°ので
きるだけ大きい拡散角を伴って出射するように選ばれて
いるこのことは高い解像度を意味する。隣接する入力導
波路４０への光入力の場合にスペクトルの移動をホトダ
イオードｄ１〜ｄｎで達成することができ、従って適当
な入力導波路４０の選択により所望の中心波長が一つの
ホトダイオード上に置かれる。
【００４７】湾曲した回折格子３は、リソグラフィー法
の解像度が与えられた場合に、できるだけ大きい分散を
装置のできるだけ小さい次数で可能とするように寸法が
選択されている。出力点ｐ１〜ｐｎが接触する層状導波
路２の縁２１の部分はローランド円に相応する円弧であ
る。
の解像度が与えられた場合に、できるだけ大きい分散を
装置のできるだけ小さい次数で可能とするように寸法が
選択されている。出力点ｐ１〜ｐｎが接触する層状導波
路２の縁２１の部分はローランド円に相応する円弧であ
る。
【００４８】出力導波路の間隔は４ｎｍのチャネル間隔
に対して約１０μｍに選ばれている。出力導波路の幅は
できるだけ大きく９μｍに選ばれている。
に対して約１０μｍに選ばれている。出力導波路の幅は
できるだけ大きく９μｍに選ばれている。
【００４９】出力導波路ａ１〜ａｎは１ｍｍを超える半
径を有する円弧上で相遠ざかるように導かれ、ついにこ
の導波路の間隔は５０×１００μｍ２ の面を有するボ
ンディングパッドがホトダイオード上に設けられるよう
に大きくなる。半絶縁性基板を用いる場合にホトダイオ
ードは一層幅狭く構成することができる。なぜならばボ
ンディングパッドはもはやホトダイオード自体の上に置
かれないからである。出力導波路相互の必要な間隔はこ
の場合に、ｐ形電極からボンディングパッドへの導体路
の案内及び基板上でのその位置から生じる。パッドはウ
ェッジボンディングにより配線できる。
径を有する円弧上で相遠ざかるように導かれ、ついにこ
の導波路の間隔は５０×１００μｍ２ の面を有するボ
ンディングパッドがホトダイオード上に設けられるよう
に大きくなる。半絶縁性基板を用いる場合にホトダイオ
ードは一層幅狭く構成することができる。なぜならばボ
ンディングパッドはもはやホトダイオード自体の上に置
かれないからである。出力導波路相互の必要な間隔はこ
の場合に、ｐ形電極からボンディングパッドへの導体路
の案内及び基板上でのその位置から生じる。パッドはウ
ェッジボンディングにより配線できる。
【００５０】ホトダイオードｄ１〜ｄｎは、第１に場所
を節約し同時にパッドのできるだけ大きい間隔を保証す
るために、相前後して並ぶ三つの列上に配置される。そ
れにより電気的漏話が抑制される。
を節約し同時にパッドのできるだけ大きい間隔を保証す
るために、相前後して並ぶ三つの列上に配置される。そ
れにより電気的漏話が抑制される。
【００５１】この実施例では最小に分解可能な格子周期
は１．６μｍである。この分解能の場合には１ｍｒａｄ
／ｎｍの分散が装置の第４の次数で可能である。回折格
子３から第４次で又は第０又は第１又は第２又は第３の
次数で回折される光は、同様にローランド円の近くで集
束される。これらの光はホトダイオードＤ１〜Ｄ５で検
出できる。
は１．６μｍである。この分解能の場合には１ｍｒａｄ
／ｎｍの分散が装置の第４の次数で可能である。回折格
子３から第４次で又は第０又は第１又は第２又は第３の
次数で回折される光は、同様にローランド円の近くで集
束される。これらの光はホトダイオードＤ１〜Ｄ５で検
出できる。
【００５２】これらのホトダイオードＤ１〜Ｄ５はホト
ダイオードｄ１〜ｄｎと同様に製造することができ、受
信されるチャネルの合計に相応する基準信号を受け取る
。信号の強度は個々の次数における格子３の回折効率を
表す。
ダイオードｄ１〜ｄｎと同様に製造することができ、受
信されるチャネルの合計に相応する基準信号を受け取る
。信号の強度は個々の次数における格子３の回折効率を
表す。
【００５３】ホトダイオードｄ１〜ｄｎの幅は、ボンデ
ィングパッドがダイオード自体の上に置かれるときに、
ボンディングパッドの大きさにより決定される。ほかの
場合にはホトダイオードは約１５μｍの最小幅を有する
。
ィングパッドがダイオード自体の上に置かれるときに、
ボンディングパッドの大きさにより決定される。ほかの
場合にはホトダイオードは約１５μｍの最小幅を有する
。
【００５４】偏光分散は約１μｍの厚さを有する比較的
厚いカバー層１０３により約０．７ｎｍに低減できる。 分散の一層の低減は続いてこのカバー層を金属により被
覆することにより達成できる（ドイツ連邦共和国特許出
願公開第３９３１７０５ 号明細書参照）。
厚いカバー層１０３により約０．７ｎｍに低減できる。 分散の一層の低減は続いてこのカバー層を金属により被
覆することにより達成できる（ドイツ連邦共和国特許出
願公開第３９３１７０５ 号明細書参照）。
【００５５】分散を低減する厚いカバー層１０３を用い
るにもかかわらずホトダイオードｄ１〜ｄｎの良好な効
率を維持することができるようにするために、製造方法
の前記の実施例は２回のエピタキシーで導波路２、ａ１
〜ａｎ、４０のための固有の層群及びホトダイオードｄ
１〜ｄｎのための固有の層群が成長させられるように変
形される。
るにもかかわらずホトダイオードｄ１〜ｄｎの良好な効
率を維持することができるようにするために、製造方法
の前記の実施例は２回のエピタキシーで導波路２、ａ１
〜ａｎ、４０のための固有の層群及びホトダイオードｄ
１〜ｄｎのための固有の層群が成長させられるように変
形される。
【００５６】第１のエピタキシー工程では基板上にバッ
ファ層１０１、導波層１０２及び１μｍの厚さを有する
カバー層１０３が成長させられる。このカバー層１０３
は第０番目のパターン形成工程で導波層２、ａ１〜ａｎ
、４０を作り出そうとするところだけをすべてマスクさ
れる。そして例えばＨＣｌ中での選択的エッチングによ
り、ＩｎＰから成る厚いカバー層１０３がそのほかのす
べてでＩｎＧａＡｓＰから成る導波層１０２まで除去さ
れる。
ファ層１０１、導波層１０２及び１μｍの厚さを有する
カバー層１０３が成長させられる。このカバー層１０３
は第０番目のパターン形成工程で導波層２、ａ１〜ａｎ
、４０を作り出そうとするところだけをすべてマスクさ
れる。そして例えばＨＣｌ中での選択的エッチングによ
り、ＩｎＰから成る厚いカバー層１０３がそのほかのす
べてでＩｎＧａＡｓＰから成る導波層１０２まで除去さ
れる。
【００５７】次いで第２のエピタキシー工程でホトダイ
オードのための層群が、露出された導波層１０２上に選
択的に成長させられる。この層群は１μｍの厚さを有す
るＩｎＧａＡｓから成る吸収層１０４及び０．５μｍの
厚さを有するＩｎＰから成る接触層１０５から成る。
オードのための層群が、露出された導波層１０２上に選
択的に成長させられる。この層群は１μｍの厚さを有す
るＩｎＧａＡｓから成る吸収層１０４及び０．５μｍの
厚さを有するＩｎＰから成る接触層１０５から成る。
【００５８】両エピタキシー工程は、どの順序が技術的
に一層有利であるかに応じて逆の順序で実施することも
できる。
に一層有利であるかに応じて逆の順序で実施することも
できる。
【００５９】次に水平なパターン形成が最初に述べた製
造例の場合と同様に行われ、その際第１のパターン面で
始められる。
造例の場合と同様に行われ、その際第１のパターン面で
始められる。
【００６０】前記製造例により製造された装置のスペク
トルレンジは１．３μｍないし１．６μｍのところにあ
る。４ｎｍのチャネル間隔の場合に１００チャネルまで
が利用できる。デマルチプレクサ及びホトダイオードの
モノリシック集積によりこの装置では費用のかかりかつ
敏感な調節が省略され、従って波長分割多重系のための
受信モジュールとして適している。
トルレンジは１．３μｍないし１．６μｍのところにあ
る。４ｎｍのチャネル間隔の場合に１００チャネルまで
が利用できる。デマルチプレクサ及びホトダイオードの
モノリシック集積によりこの装置では費用のかかりかつ
敏感な調節が省略され、従って波長分割多重系のための
受信モジュールとして適している。
【００６１】図７に示されたこの発明に基づく装置は双
方向運転のために適しており、主として一つ又は複数の
補助光送信器８により図１に示す装置と異なっており、
その際簡単のためにただ一つの送信器８が示されている
。
方向運転のために適しており、主として一つ又は複数の
補助光送信器８により図１に示す装置と異なっており、
その際簡単のためにただ一つの送信器８が示されている
。
【００６２】図７に示す装置は加入者での双方向部分装
置のために用いることができる。この装置は一つ又は複
数の波長を送信し受信し複数の波長チャネルに分波し、
その際送信波長と受信波長とは比較的広く分離して置か
れる。例えば送信器８は約１．５μｍの領域の波長λ０
で送信し、受信器は１．２８μｍないし１．３８μｍ
の領域で４ｎｍのチャネル間隔Δλである。
置のために用いることができる。この装置は一つ又は複
数の波長を送信し受信し複数の波長チャネルに分波し、
その際送信波長と受信波長とは比較的広く分離して置か
れる。例えば送信器８は約１．５μｍの領域の波長λ０
で送信し、受信器は１．２８μｍないし１．３８μｍ
の領域で４ｎｍのチャネル間隔Δλである。
【００６３】受信器から路線ファイバ９を介して供給さ
れる光は光増幅器４として構成された入力導波路４０に
より層状導波路２の縁２１上の入力点１０へ導かれ、入
力点１０で層状導波路２中へ入力される。層状導波路２
中では光が入力導波路４０の幅に基づく発散角を伴い横
方向に自由に方向ｒへ伝播して回折格子３上に当たり、
回折格子により光が出力点ｐ１〜ｐｎ上に集束される。
れる光は光増幅器４として構成された入力導波路４０に
より層状導波路２の縁２１上の入力点１０へ導かれ、入
力点１０で層状導波路２中へ入力される。層状導波路２
中では光が入力導波路４０の幅に基づく発散角を伴い横
方向に自由に方向ｒへ伝播して回折格子３上に当たり、
回折格子により光が出力点ｐ１〜ｐｎ上に集束される。
【００６４】図１に示す実施例の場合と同様に、出力点
ｐ１〜ｐｎで層状導波路に自由に結合された出力導波路
ａ１〜ａｎが異なる波長チャネルλ１ 〜λｎ をホト
ダイオードｄ１〜ｄｎへ導く。これらのホトダイオード
ｄ１〜ｄｎは約１．４μｍのギャップ波長を有するＩｎ
ＧａＡｓＰから作られるのが有利であり、それにより１
．２８〜１．３８μｍの領域の波長チャネルの光が吸収
され、これに反して１．５μｍの波長領域の光送信器８
の光は透過させられ従って光電流へ変換されない。
ｐ１〜ｐｎで層状導波路に自由に結合された出力導波路
ａ１〜ａｎが異なる波長チャネルλ１ 〜λｎ をホト
ダイオードｄ１〜ｄｎへ導く。これらのホトダイオード
ｄ１〜ｄｎは約１．４μｍのギャップ波長を有するＩｎ
ＧａＡｓＰから作られるのが有利であり、それにより１
．２８〜１．３８μｍの領域の波長チャネルの光が吸収
され、これに反して１．５μｍの波長領域の光送信器８
の光は透過させられ従って光電流へ変換されない。
【００６５】回折格子は望ましくは半導体レーザの形で
構成された光送信器８に関してリトロー波長を有するリ
トロー配置に置かれている。各送信チャネルの半導体レ
ーザは約１．５３μｍの放射波長のための活性層により
構成されている。光共振器は一方の側面上を端面又はエ
ッチングされた鏡により画成され、他方の側面上を送信
波長の光に対し部分反射する鏡である格子により画成さ
れる。回折格子３の別の次数は送信波長の光を方向ｒｅ
へ入力点１０へ向かって集束し、入力点ではこの光が入
力導波路４０中へ入力される。
構成された光送信器８に関してリトロー波長を有するリ
トロー配置に置かれている。各送信チャネルの半導体レ
ーザは約１．５３μｍの放射波長のための活性層により
構成されている。光共振器は一方の側面上を端面又はエ
ッチングされた鏡により画成され、他方の側面上を送信
波長の光に対し部分反射する鏡である格子により画成さ
れる。回折格子３の別の次数は送信波長の光を方向ｒｅ
へ入力点１０へ向かって集束し、入力点ではこの光が入
力導波路４０中へ入力される。
【００６６】製造公差を補整するために、図１に示す入
力導波路４０の場合と同様に複数のレーザ８を並べて配
置することができるので、すべての場合にレーザの放射
波長が回折格子３のリトロー波長のところに置かれる。
力導波路４０の場合と同様に複数のレーザ８を並べて配
置することができるので、すべての場合にレーザの放射
波長が回折格子３のリトロー波長のところに置かれる。
【００６７】図７に示す装置の検出感度の向上のために
かつ回折格子３の損失を補償するために、入力導波路４
０が１．３μｍ付近の波長域のための光増幅器４として
構成されている。
かつ回折格子３の損失を補償するために、入力導波路４
０が１．３μｍ付近の波長域のための光増幅器４として
構成されている。
【００６８】同じく検出感度を向上するために入力導波
路４の端面４１が波長領域１．２８〜１．３８μｍに対
し反射防止加工される。この端面４１での反射防止層が
１．５３μｍの反射面として働くときにレーザの効率を
高めることができる。この種の端面コーティングは例え
ば厚さ及び屈折率の異なる二つの層から成る。回折格子
３の制限の無い実施例の場合に格子は下記のように寸法
を選択される。すなわち格子周期は１．５μｍであり、
放射方向ｒ０ と格子法線３１との間の角度θＬは第５
の回折次数で５２．３６°である（ブラッグ角ではない
）。また波長１．５３μｍの光に対する第４の次数は格
子３から方向ｒｅへ入力点１０へ向かって放射され、方
向ｒｅは格子法線３１と２８．３６°の角度θｉ を成
す。これはほとんどブラッグ角を意味する。
路４の端面４１が波長領域１．２８〜１．３８μｍに対
し反射防止加工される。この端面４１での反射防止層が
１．５３μｍの反射面として働くときにレーザの効率を
高めることができる。この種の端面コーティングは例え
ば厚さ及び屈折率の異なる二つの層から成る。回折格子
３の制限の無い実施例の場合に格子は下記のように寸法
を選択される。すなわち格子周期は１．５μｍであり、
放射方向ｒ０ と格子法線３１との間の角度θＬは第５
の回折次数で５２．３６°である（ブラッグ角ではない
）。また波長１．５３μｍの光に対する第４の次数は格
子３から方向ｒｅへ入力点１０へ向かって放射され、方
向ｒｅは格子法線３１と２８．３６°の角度θｉ を成
す。これはほとんどブラッグ角を意味する。
【００６９】入力点１０で層状導波路２中へ入力される
波長１．３μｍの光は方向ｒへ格子３上に当たり、方向
ｒは格子法線３１と２８．３６°の同じ角度θｉ を成
す。この光は第５図で主方向へ出力点ｐ１〜ｐｎへ向か
って放射され、主方向は格子法線３１と６０．５４°の
角度θａ を成す（ブラッグ角）。波長１．３μｍの光
は第４次で約３７°の角度のもとに著しく小さい回折効
率により放射される（ブラッグ角ではない）。
波長１．３μｍの光は方向ｒへ格子３上に当たり、方向
ｒは格子法線３１と２８．３６°の同じ角度θｉ を成
す。この光は第５図で主方向へ出力点ｐ１〜ｐｎへ向か
って放射され、主方向は格子法線３１と６０．５４°の
角度θａ を成す（ブラッグ角）。波長１．３μｍの光
は第４次で約３７°の角度のもとに著しく小さい回折効
率により放射される（ブラッグ角ではない）。
【００７０】格子はブラッグ角又はブレーズ角を有する
ので、入力導波路４０からホトダイオードｄ１〜ｄｎへ
の１．３μｍ付近の波長の光の結合が最適化される。こ
のために格子の溝の光沢を発生させる面が格子法線３１
に対し４４．４５°の角度のもとに切り出される。
ので、入力導波路４０からホトダイオードｄ１〜ｄｎへ
の１．３μｍ付近の波長の光の結合が最適化される。こ
のために格子の溝の光沢を発生させる面が格子法線３１
に対し４４．４５°の角度のもとに切り出される。
【００７１】図７では簡単のためにｎ＝４が選ばれてい
る。
る。
【図１】この発明に基づく集積光学装置の一実施例の平
面図である。
面図である。
【図２】図１に示す装置の部分Ａの拡大詳細図である。
【図３】図１に示す装置の部分Ｂの拡大詳細図である。
【図４】図２に示す切断線ＩＶ−ＩＶによる断面図であ
る。
る。
【図５】図３に示す切断線Ｖ−Ｖによる断面図である。
【図６】図５に示す光検出器の平面図である。
【図７】集積光学装置の別の実施例の平面図である。
１ 基板
２ 層状導波路
３ 回折格子
４ 光増幅器
８ 光送信器
１０、１００ 入力点
２１ 縁
４０ 入力導波路
１０２ 光導波層
１０３ カバー層
１０４ 吸収層
１０５ 接触層
１０７ マスク層
１０８ 電極
１０９ ドーピング
１１９ 領域
ａ１〜ａｎ 出力導波路
ｄ１〜ｄｎ 光検出器
ｐ１〜ｐｎ 出力点
ｒ１〜ｒｎ、ｒｅ 方向
Claims (17)
- 【請求項１】 基板（１）上に組み込まれ縁（２１）
により画成された光層状導波路（２）を備え、この層状
導波路が縁（２１）上に形成された光回折格子（３）を
有する複数の異なる光波長チャネル（λ１ 、λ２ ・
・・λｎ ）を分波するための集積光学装置であって、
複数の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ
）がこれらのチャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ
）に共通に従属する層状導波路（２）の縁（２１）上の
少なくとも一つの入力点（１０）に入力され、この入力
点（１０）に入力された複数の異なる波長チャネル（λ
１ 、λ２ ・・・λｎ ）が層状導波路（２）中で回
折格子（３）へ導かれ、回折格子（３）が格子に供給さ
れた複数の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・
λｎ ）を異なる方向（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）への分
散回折により空間的に相互に分離し、回折格子（３）に
より種々の方向（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）へ分散回折さ
れた複数の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・
λｎ ）が層状導波路（２）中で層状導波路（２）の縁
（２１）上の空間的に相互に分離した複数の出力点（ｐ
１、ｐ２・・・ｐｎ）へ導かれ、各出力点（ｐ１、ｐ２
・・・ｐｎ）でこの出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）へ
供給された波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ
）が層状導波路（２）から出力される集積光学装置にお
いて、出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）には基板（１）
上に組み込まれた帯状光導波路の形に構成された出力導
波路（ａ１、ａ２・・・ａｎ）が光学的に結合され、こ
の出力導波路が出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）で層状
導波路（２）から出力される波長チャネル（λ１ 、λ
２ ・・・λｎ ）を基板（１）上に組み込まれた光検
出器（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）へ導くことを特徴とする
複数の異なる光波長チャネルの分波のための集積光学装
置。 - 【請求項２】 回折格子（３）が集束性光学格子の形
で形成され、分散回折させられた波長チャネル（λ１
、λ２ ・・・λｎ ）を出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐ
ｎ）上へ集束することを特徴とする請求項１記載の装置
。 - 【請求項３】 基板（１）上に組み込まれ縁（２１）
により画成された光層状導波路（２）を備え、この層状
導波路が縁（２１）上に形成された光回折格子（３）を
有する複数の異なる光波長チャネル（λ１ 、λ２ ・
・・λｎ ）を分波するための装置であって、複数の異
なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）がこ
れらのチャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）に共通
に従属する層状導波路（２）の縁（２１）上の少なくと
も一つの入力点（１０）に入力され、この入力点（１０
）に入力された複数の異なる波長チャネル（λ１ 、λ
２ ・・・λｎ ）が層状導波路（２）中で回折格子（
３）へ導かれ、回折格子（３）が格子に供給された複数
の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）
を異なる方向（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）への分散回折に
より空間的に相互に分離し、回折格子（３）により種々
の方向（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）へ分散回折された複数
の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）
が層状導波路（２）中で層状導波路（２）の縁（２１）
上の空間的に相互に分離した複数の出力点（ｐ１、ｐ２
・・・ｐｎ）へ導かれ、各出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐ
ｎ）でこの出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）へ供給され
た波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）が層状
導波路（２）から出力される特に請求項１又は２に記載
の装置において、波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・
λｎ ）が基板（１）上に組み込まれた帯状光導波路の
形の並べて導かれた一つ又は複数の入力導波路（４０）
により層状導波路（２）の縁（２１）上の少なくとも一
つの入力点（１０）に供給されることを特徴とする装置
。 - 【請求項４】 基板（１）上に組み込まれ縁（２１）
により画成された光層状導波路（２）を備え、この層状
導波路が縁（２１）上に形成された光回折格子（３）を
有する複数の異なる光波長チャネル（λ１ 、λ２ ・
・・λｎ ）を分波するための装置であって、複数の異
なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）がこ
れらのチャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）に共通
に従属する層状導波路（２）の縁（２１）上の少なくと
も一つの入力点（１０）に入力され、この入力点（１０
）に入力された複数の異なる波長チャネル（λ１ 、λ
２ ・・・λｎ ）が層状導波路（２）中で回折格子（
３）へ導かれ、回折格子（３）が格子に供給された複数
の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）
を異なる方向（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）への分散回折に
より空間的に相互に分離し、回折格子（３）により種々
の方向（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）へ分散回折された複数
の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）
が層状導波路（２）中で層状導波路（２）の縁（２１）
上の空間的に相互に分離した複数の出力点（ｐ１、ｐ２
・・・ｐｎ）へ導かれ、各出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐ
ｎ）でこの出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）へ供給され
た波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）が層状
導波路（２）から出力される特に請求項１ないし３の一
つに記載の装置において、基板（１）上に少なくとも一
つの光増幅器（４）が組み込まれ、この光増幅器が光検
出器に供給しようとする波長チャネル（λ１ 、λ２
・・・λｎ ）の一つ又は複数を光学的に増幅すること
を特徴とする装置。 - 【請求項５】 光増幅器（４）が入力導波路（４０）
及び／又は出力導波路（ａ１、ａ２・・・ａｎ）中に形
成されていることを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）から
異なる光検出器（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）へ通じる出力
導波路（ａ１、ａ２・・・ａｎ）が空間的に相遠ざかる
ように導かれることを特徴とする請求項１ないし５の一
つに記載の装置。 - 【請求項７】 光検出器（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）が
ホトダイオードの形で形成され、このホトダイオードが
漏洩波結合によりこのダイオードに通じる出力導波路（
ａ１、ａ２・・・ａｎ）に光学的に結合されていること
を特徴とする請求項１ないし６の一つに記載の装置。 - 【請求項８】 基板（１）上に組み込まれ縁（２１）
により画成された光層状導波路（２）を備え、この層状
導波路が縁（２１）上に形成された光回折格子（３）を
有する複数の異なる光波長チャネル（λ１ 、λ２ ・
・・λｎ ）を分波するための装置であって、複数の異
なる波長チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）がこ
れらのチャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）に共通
に従属する層状導波路（２）の縁（２１）上の一方の入
力点（１０）に入力され、この入力点（１０）に入力さ
れた複数の異なる波長チャネル（λ１ 、λ２・・・λ
ｎ ）が層状導波路（２）中で回折格子（３）へ導かれ
、回折格子（３）が格子に供給された複数の異なる波長
チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）を異なる方向
（ｒ１、ｒ２・・・ｒｎ）への分散回折により空間的に
相互に分離し、回折格子（３）により種々の方向（ｒ１
、ｒ２・・・ｒｎ）へ分散回折された複数の異なる波長
チャネル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）が層状導波路
（２）中で層状導波路（２）の縁（２１）上の空間的に
相互に分離した複数の出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）
へ導かれ、各出力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）でこの出
力点（ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ）へ供給された波長チャネ
ル（λ１ 、λ２ ・・・λｎ ）が層状導波路（２）
から出力される特に請求項１ないし７の一つに記載の装
置において、個々の光波長チャネル（λ０ ）を作り出
すために基板（１）上に組み込まれた一つ又は複数の光
送信器（８）を備え、その際個々の波長チャネル（λ０
）が層状導波路（２）の縁（２１）上の他方の入力点
（１００）で層状導波路（２）の中へ入力され、その際
層状導波路（２）に入力された個々の波長チャネル（λ
０ ）が層状導波路（２）中で回折格子（３）へ導かれ
、回折格子（３）が個々の波長チャネル（λ０ ）を一
方の入力点（１０）へ向かう方向（ｒｅ）へ偏向し、回
折格子（３）により偏向された個々の波長チャネル（λ
０ ）が層状導波路（２）中で一方の入力点（１０）へ
導かれ、この一方の入力点（１０）で層状導波路（２）
から出力されることを特徴とする集積光学装置。 - 【請求項９】 光送信器（８）が一つ又は複数の半導
体レーザの形で構成されていることを特徴とする請求項
８記載の装置。 - 【請求項１０】 回折格子（３）が集束性光学格子の
形で構成され、この格子が偏向された個々の波長チャネ
ル（λ０ ）を一方の入力点（１０）上に集束すること
を特徴とする請求項８又は９記載の装置。 - 【請求項１１】 出力導波路（ａ１、ａ２・・・ａｎ
）が帯状導波路の形で構成されていることを特徴とする
請求項１ないし１０の一つに記載の装置。 - 【請求項１２】 入力導波路（４０）がリッジ導波路
の形で構成されていることを特徴とする請求項３又は５
ないし１１の一つに記載の装置。 - 【請求項１３】 光検出器（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）
が基板（１）のメサ形に隆起した領域（１１９）上に形
成されていることを特徴とする請求項１ないし１２の一
つに記載の装置。 - 【請求項１４】 基板（１）上に少なくとも一つの光
導波層（１０２）、光導波層（１０２）を覆うカバー層
（１０３）、カバー層（１０３）を覆う吸収層（１０４
）及び吸収層（１０４）を覆う接触層（１０５）から成
る層群が作り出され、接触層（１０５）が少なくともホ
トダイオード（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）のために設けら
れた局部領域に導波層（１０２）の下方に設けれたドー
ピングに比べて逆性のドーピング（１０９）を備え、接
触層（１０５）が局部領域に電極（１０８）を備え、層
群が局部領域の外側で接触層（１０５）及び吸収層（１
０４）の除去によりカバー層（１０３）まで切り詰めら
れ、それにより局部領域中へメサ形にカバー層（１０３
）から突出しドープされ接触させられた接触層（１０５
）及び吸収層（１０４）を有する隆起した領域（１１９
）が残っており、漏洩波結合により導波層（１０２）に
結合された各一つのホトダイオード（ｄ１、ｄ２・・・
ｄｎ）がこの領域により画成され、メサ形に隆起された
領域（１１９）の外側の切り詰められた層群の領域には
回折格子（３）を備える層状導波路（２）及び帯状導波
路（ａ１、ａ２・・・ａｎ、４０）がカバー層（１０３
）及び導波路層（１０２）の領域ごとの除去により、導
波路（２、ａ１、ａ２・・・ａ３、４０）の領域に導波
層（１０２）及びカバー層（１０３）が残っているよう
に作り出されることを特徴とする請求項７又は１１ない
し１３の一つに記載の装置の製造方法。 - 【請求項１５】 基板（１）上には少なくとも一つの
導波層（１０２）及びこの導波層（１０２）を覆うカバ
ー層（１０３）から成る層群が作られ、カバー層（１０
３）がホトダイオード（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）のため
に設けられた局部領域で導波層（１０２）まで、カバー
層（１０３）が局部領域の外に残っているように除去さ
れ、局部領域では露出した導波層（１０２）上に吸収層
（１０４）が作られ、吸収層（１０４）上に導波層（１
０２）の下方に設けれたドーピングに比べて逆性のドー
ピング（１０９）を有する接触層（１０５）が作られ、
ホトダイオード（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）のために設け
られた局部領域中にドープされた接触層（１０５）が接
触させられ、局部領域の外では回折格子（３）を備える
層状導波路（２）及び帯状導波路（ａ１、ａ２・・・ａ
ｎ、４０）がカバー層（１０３）及び導波層（１０２）
の領域ごとの除去により、導波路（２、ａ１、ａ２・・
・ａｎ、４０）の領域に導波層（１０２）及びカバー層
（１０３）が残っているように作り出されることを特徴
とする請求項７又は１１ないし１３の一つに記載の装置
の製造方法。 - 【請求項１６】 基板上に少なくとも光導波層（１０
２）、光導波層（１０２）を覆う吸収層（１０４）及び
吸収層を覆う接触層（１０５）から成る層群が作られ、
接触層（１０５）及び吸収層（１０４）は領域ごとに導
波層（１０２）まで、吸収層（１０４）及び接触層（１
０５）がホトダイオード（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）のた
めの局部領域中に残っているように除去され、局部領域
の外では導波層（１０２）がカバー層（１０３）により
覆われ、ホトダイオード（ｄ１、ｄ２・・・ｄｎ）のた
めに設けられた局部領域中で導波層（１０２）の下方に
設けられたドーピングに比べて逆性のドーピング（１０
９）を備える接触層（１０５）が接触させられ、局部領
域の外で回折格子（３）を有する層状導波路（２）及び
帯状導波路（ａ１、ａ２・・・ａｎ、４０）がカバー層
（１０３）及び導波層（１０２）の領域ごとの除去によ
り、導波路（２、ａ１、ａ２・・・ａｎ、４０）の領域
に導波層（１０２）及びカバー層（１０３）が残るよう
に作られることを特徴とする請求項７又は１１ないし１
３の一つに記載の装置の製造方法。 - 【請求項１７】 カバー層（１０３）及び導波層（１
０２）の領域ごとの除去のためにカバー層（１０３）が
マスク層（１０７）により覆われ、このマスク層が回折
格子（３）を備える層状導波路（２）及び帯状導波路（
ａ１、ａ２・・・ａｎ、４０）を画成して覆い、入力導
波路（４０）を画成するマスク層（１０７）がカバー層
（１０３）の側方領域を一緒に覆う第２のマスク層によ
り覆われ、カバー層（１０３）及び導波層（１０２）が
マスク層（１０７）及び第２のマスク層の下方に残って
いるように、カバー層（１０３）及び導波層（１０２）
が領域ごとに除去され、第２のマスク層が除去され、カ
バー層（１０３）がマスク層（１０７）の下に残ってい
るように、カバー層（１０３）が第２のマスク層により
一緒に覆われて露出している側方の領域中で導波層（１
０２）まで除去されることを特徴とする請求項１４ない
し１６の一つに記載の方法。
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |