JPH05215999A - 半導体光導波素子 - Google Patents
半導体光導波素子Info
- Publication number
- JPH05215999A JPH05215999A JP2101092A JP2101092A JPH05215999A JP H05215999 A JPH05215999 A JP H05215999A JP 2101092 A JP2101092 A JP 2101092A JP 2101092 A JP2101092 A JP 2101092A JP H05215999 A JPH05215999 A JP H05215999A
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- JP
- Japan
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- optical waveguide
- semiconductor optical
- light
- waveguide substrate
- piezoelectric layers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、大きな屈折率の差を生じさせて光の
漏洩を少なくし、結合効率の良い光伝搬を行う。 【構成】半導体光導波基板(10)上に対し光導波路に沿っ
て形成された各圧電層(11,12) に対し、制御手段(17,1
8) よって電圧を印加すると、これら圧電層(11,12) の
下部における半導体光導波基板(10)内の各屈折率が変化
する。この場合、半導体光導波基板(10)内の各屈折率が
ほぼ等しければ、圧電層(11,12) の下部における半導体
光導波基板(10)内に光が導波し、各屈折率のうちいずれ
か一方が大きければ、大きい屈折率から小さい屈折率を
有する方向への光導波が遮断される。
漏洩を少なくし、結合効率の良い光伝搬を行う。 【構成】半導体光導波基板(10)上に対し光導波路に沿っ
て形成された各圧電層(11,12) に対し、制御手段(17,1
8) よって電圧を印加すると、これら圧電層(11,12) の
下部における半導体光導波基板(10)内の各屈折率が変化
する。この場合、半導体光導波基板(10)内の各屈折率が
ほぼ等しければ、圧電層(11,12) の下部における半導体
光導波基板(10)内に光が導波し、各屈折率のうちいずれ
か一方が大きければ、大きい屈折率から小さい屈折率を
有する方向への光導波が遮断される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光の合波や分波、シャ
ッター、変調器として用いる半導体光導波素子に関す
る。
ッター、変調器として用いる半導体光導波素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７は特開昭６３−１３３１０６号公報
に記載されている光合波・分波器の構成図である。Ｉｎ
Ｐ基板１の上にはＩｎＧａＡｓによる光導波路２、３、
４が形成されている。これら光導波路２、３、４は結合
され、このうち各光導波路３、４が光入力側、光導波路
２が光出力側となっている。これら光導波路２、３、４
の結合領域には屈折率が低下する各領域５、６が、Ａｕ
−Ｃｒ蒸着による電極を形成することにより設けられて
いる。ここで、屈折率を低下させる方法としては、例え
ば電場を印加してキャリアを注入する方法、光を照射す
る方法がある。
に記載されている光合波・分波器の構成図である。Ｉｎ
Ｐ基板１の上にはＩｎＧａＡｓによる光導波路２、３、
４が形成されている。これら光導波路２、３、４は結合
され、このうち各光導波路３、４が光入力側、光導波路
２が光出力側となっている。これら光導波路２、３、４
の結合領域には屈折率が低下する各領域５、６が、Ａｕ
−Ｃｒ蒸着による電極を形成することにより設けられて
いる。ここで、屈折率を低下させる方法としては、例え
ば電場を印加してキャリアを注入する方法、光を照射す
る方法がある。
【０００３】かかる構成であれば、一方の入力側光導波
路３から光７が入射する場合、他方の入力側光導波路４
の領域６に対し、電場を印加してキャリアを注入する。
これにより、入力側光導波路４の領域６の屈折率は低下
する。そうすると、光導波路３の光の閉じ込めが良くな
り、出力側光導波路２へ効率良く光が伝搬する。
路３から光７が入射する場合、他方の入力側光導波路４
の領域６に対し、電場を印加してキャリアを注入する。
これにより、入力側光導波路４の領域６の屈折率は低下
する。そうすると、光導波路３の光の閉じ込めが良くな
り、出力側光導波路２へ効率良く光が伝搬する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光合波
・分波器では屈折率を低下させるために、例えば電場を
印加してキャリアを注入する方法や光を照射する方法が
行われる。ところが、これら方法では屈折率差を大きく
することは期待できず、各光導波路２、３、４を伝搬す
る光の漏洩が大きくなり、結合領域における結合効率が
低下する。そこで本発明は、屈折率の差を大きくして光
の漏洩を少なくし、結合効率の良い光伝搬ができる半導
体光導波素子を提供することを目的とする。
・分波器では屈折率を低下させるために、例えば電場を
印加してキャリアを注入する方法や光を照射する方法が
行われる。ところが、これら方法では屈折率差を大きく
することは期待できず、各光導波路２、３、４を伝搬す
る光の漏洩が大きくなり、結合領域における結合効率が
低下する。そこで本発明は、屈折率の差を大きくして光
の漏洩を少なくし、結合効率の良い光伝搬ができる半導
体光導波素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体光導波
基板と、この半導体光導波基板上に対し光導波路に沿っ
て複数形成され、半導体光導波基板内に静的ひずみを誘
起する各圧電層と、これら圧電層への印加電圧を制御
し、これら圧電層の下部にあたる半導体光導波基板内の
各屈折率を可変する制御手段とを備えて上記目的を達成
しようとする半導体光導波素子である。
基板と、この半導体光導波基板上に対し光導波路に沿っ
て複数形成され、半導体光導波基板内に静的ひずみを誘
起する各圧電層と、これら圧電層への印加電圧を制御
し、これら圧電層の下部にあたる半導体光導波基板内の
各屈折率を可変する制御手段とを備えて上記目的を達成
しようとする半導体光導波素子である。
【０００６】
【作用】このような手段を備えたことにより、半導体光
導波基板上に対し光導波路に沿って形成された各圧電層
に対し、制御手段よって電圧を印加すると、これら圧電
層の下部における半導体光導波基板内の各屈折率が変化
する。
導波基板上に対し光導波路に沿って形成された各圧電層
に対し、制御手段よって電圧を印加すると、これら圧電
層の下部における半導体光導波基板内の各屈折率が変化
する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の第１実施例について図面を参
照して説明する。図１は光シャッターとしての半導体光
導波素子の外観構成図であり、図２はＡ方向から見た構
成図、図３はＢ方向から見た構成図である。
照して説明する。図１は光シャッターとしての半導体光
導波素子の外観構成図であり、図２はＡ方向から見た構
成図、図３はＢ方向から見た構成図である。
【０００８】ＧａＡｓから成る半導体光導波基板１０の
上にはＺｎＯから成り、幅１μｍの各圧電層１１、１２
が形成されている。これら圧電層１１、１２は光導波路
に沿い、かつ僅かな隙間をおいて形成されている。そし
て、これら圧電層１１、１２の間には高抵抗層１３が形
成されている。
上にはＺｎＯから成り、幅１μｍの各圧電層１１、１２
が形成されている。これら圧電層１１、１２は光導波路
に沿い、かつ僅かな隙間をおいて形成されている。そし
て、これら圧電層１１、１２の間には高抵抗層１３が形
成されている。
【０００９】又、半導体光導波基板１０の下面は下部電
極１４が形成され、一方、各圧電層１１、１２の上には
Ａｕ−Ｃｒから成る各上部電極１５、１６が形成されて
いる。
極１４が形成され、一方、各圧電層１１、１２の上には
Ａｕ−Ｃｒから成る各上部電極１５、１６が形成されて
いる。
【００１０】これら電極のうち、上部電極１５と下部電
極１４との間には直流可変電源１７が接続され、上部電
極１６と下部電極１４との間には直流可変電源１８が接
続されている。なお、これら直流可変電源１７、１８は
電圧の大きさ及び極性を変化させることができ、各上部
電極１５、１６に電圧を印加するように接続されてい
る。そして、半導体光導波基板１０における側面で、圧
電層１１の端部には発光素子（ＬＤ）１９が設けられて
いる。次に上記の如く構成された半導体光導波素子のシ
ャッター作用について説明する。
極１４との間には直流可変電源１７が接続され、上部電
極１６と下部電極１４との間には直流可変電源１８が接
続されている。なお、これら直流可変電源１７、１８は
電圧の大きさ及び極性を変化させることができ、各上部
電極１５、１６に電圧を印加するように接続されてい
る。そして、半導体光導波基板１０における側面で、圧
電層１１の端部には発光素子（ＬＤ）１９が設けられて
いる。次に上記の如く構成された半導体光導波素子のシ
ャッター作用について説明する。
【００１１】各直流可変電源１７、１８から上部電極１
５と下部電極１４との間に電圧が印加されると共に上部
電極１６と下部電極１４との間に電圧が印加されると、
各圧電層１１、１２には印加電圧の極性に応じて圧縮歪
み又は引張歪みが生じる。
５と下部電極１４との間に電圧が印加されると共に上部
電極１６と下部電極１４との間に電圧が印加されると、
各圧電層１１、１２には印加電圧の極性に応じて圧縮歪
み又は引張歪みが生じる。
【００１２】これら歪みを受け、各圧電層１１、１２の
下部における半導体光導波基板１０内には静的ひずみが
誘起され、これにより半導体光導波基板１０内の屈折率
ｎ1、ｎ2 が変化する。そして，これら屈折率ｎ1 、ｎ
2 の変化の大きさは各上部電極１５、１６への印加電圧
の大きさによって制御される。
下部における半導体光導波基板１０内には静的ひずみが
誘起され、これにより半導体光導波基板１０内の屈折率
ｎ1、ｎ2 が変化する。そして，これら屈折率ｎ1 、ｎ
2 の変化の大きさは各上部電極１５、１６への印加電圧
の大きさによって制御される。
【００１３】なお、図４に示すようにＧａＡｓ結晶上に
異種物質のＳｉＯ2 を積層させると、ＳｉＯ2 の下部の
ＧａＡｓ結晶内には静的ひずみが誘起され、ＧａＡｓ結
晶の屈折率は空間的な分布を示すようになる。このとき
の誘電率の変化分は光弾性定数に比例し、その部分の光
強度が高くなる光強度プロファイル特性の光導波路が形
成される。
異種物質のＳｉＯ2 を積層させると、ＳｉＯ2 の下部の
ＧａＡｓ結晶内には静的ひずみが誘起され、ＧａＡｓ結
晶の屈折率は空間的な分布を示すようになる。このとき
の誘電率の変化分は光弾性定数に比例し、その部分の光
強度が高くなる光強度プロファイル特性の光導波路が形
成される。
【００１４】しかるに、これと同様に半導体光導波基板
１０内の屈折率ｎ1 、ｎ2 が変化する。この場合、各直
流可変電源１７、１８による印加電圧の制御により、半
導体光導波基板１０内の屈折率ｎ1 、ｎ2 がほぼ等しけ
れば、半導体光導波基板１０内における各圧電層１１、
１２の下部に光導波路が形成される。これにより、発光
素子１９から発せられた光は、この光導波路を伝搬す
る。
１０内の屈折率ｎ1 、ｎ2 が変化する。この場合、各直
流可変電源１７、１８による印加電圧の制御により、半
導体光導波基板１０内の屈折率ｎ1 、ｎ2 がほぼ等しけ
れば、半導体光導波基板１０内における各圧電層１１、
１２の下部に光導波路が形成される。これにより、発光
素子１９から発せられた光は、この光導波路を伝搬す
る。
【００１５】又、屈折率ｎ1 、ｎ2 の関係が ｎ1 》ｎ2 となれば、半導体光導波基板１０内における各圧電層１
１、１２の下部には光導波路は形成されない。これによ
り、発光素子１９から発せられた光は半導体光導波基板
１０内を伝搬せず、遮断される。
１、１２の下部には光導波路は形成されない。これによ
り、発光素子１９から発せられた光は半導体光導波基板
１０内を伝搬せず、遮断される。
【００１６】このように第１実施例によれば、各圧電層
１１、１２への印加電圧を制御し、半導体光導波基板１
０内における各屈折率ｎ1 、ｎ2 を変化させるので、こ
れら屈折率ｎ1 、ｎ2 の差を大きくでき、光の漏洩を生
ぜずに確実に光を伝搬又は遮断でき、光シャッターとし
ての機能を充分持ったものとなる。次に本発明の第２実
施例を光分波器に適用した場合について説明する。図５
は光分波器としての半導体光導波素子の外観構成図であ
り、図６は上方から見た構成図である。
１１、１２への印加電圧を制御し、半導体光導波基板１
０内における各屈折率ｎ1 、ｎ2 を変化させるので、こ
れら屈折率ｎ1 、ｎ2 の差を大きくでき、光の漏洩を生
ぜずに確実に光を伝搬又は遮断でき、光シャッターとし
ての機能を充分持ったものとなる。次に本発明の第２実
施例を光分波器に適用した場合について説明する。図５
は光分波器としての半導体光導波素子の外観構成図であ
り、図６は上方から見た構成図である。
【００１７】ＧａＡｓから成る半導体光導波基板３０の
上にはＺｎＯから成る各圧電層３１、３２、３３が形成
されている。これら圧電層３１、３２、３３は光導波路
に沿ってＹ字形状に形成され、かつ各圧電層３１、３
２、３３の各間には高抵抗層３４、３５が形成されてい
る。これら圧電層３１、３２、３３のうち、圧電層３１
は光入力側、各圧電層３２、３３は光出力側となる。
上にはＺｎＯから成る各圧電層３１、３２、３３が形成
されている。これら圧電層３１、３２、３３は光導波路
に沿ってＹ字形状に形成され、かつ各圧電層３１、３
２、３３の各間には高抵抗層３４、３５が形成されてい
る。これら圧電層３１、３２、３３のうち、圧電層３１
は光入力側、各圧電層３２、３３は光出力側となる。
【００１８】又、半導体光導波基板１０の下面は下部電
極３６が形成され、各圧電層３１、３２、３３の上には
図示しないがＡｕ−Ｃｒから成る各上部電極が形成され
ている。これら電極のうち、圧電層３１の上部電極と下
部電極１４との間には直流可変電源３７が接続され、圧
電層３２の上部電極と下部電極１４との間には直流可変
電源３８が接続され、圧電層３３の上部電極と下部電極
１４との間には直流可変電源３９が接続されている。そ
して、半導体光導波基板３０における側面で、圧電層３
１の端部には発光素子４０が設けられている。次に上記
の如く構成された半導体光導波素子の光分波器の作用に
ついて説明する。
極３６が形成され、各圧電層３１、３２、３３の上には
図示しないがＡｕ−Ｃｒから成る各上部電極が形成され
ている。これら電極のうち、圧電層３１の上部電極と下
部電極１４との間には直流可変電源３７が接続され、圧
電層３２の上部電極と下部電極１４との間には直流可変
電源３８が接続され、圧電層３３の上部電極と下部電極
１４との間には直流可変電源３９が接続されている。そ
して、半導体光導波基板３０における側面で、圧電層３
１の端部には発光素子４０が設けられている。次に上記
の如く構成された半導体光導波素子の光分波器の作用に
ついて説明する。
【００１９】各直流可変電源３７〜３９から各上部電極
と下部電極１４との間に電圧が印加されると、各圧電層
３１〜３３には印加電圧の極性に応じて圧縮歪み又は引
張歪みが生じる。
と下部電極１４との間に電圧が印加されると、各圧電層
３１〜３３には印加電圧の極性に応じて圧縮歪み又は引
張歪みが生じる。
【００２０】これら歪みを受け、各圧電層３１〜３３の
各下部における半導体光導波基板３０内には屈折率
ｎ31、ｎ32、ｎ33の変化が生じる。そして，これら屈折
率ｎ31、ｎ32、ｎ33の変化の大きさは上記の通り各上部
電極への印加電圧の大きさによって制御される。
各下部における半導体光導波基板３０内には屈折率
ｎ31、ｎ32、ｎ33の変化が生じる。そして，これら屈折
率ｎ31、ｎ32、ｎ33の変化の大きさは上記の通り各上部
電極への印加電圧の大きさによって制御される。
【００２１】ここで、各直流可変電源３７〜３９による
印加電圧制御により、半導体光導波基板３０内の各圧電
層３１〜３３の各下部における屈折率ｎ31、ｎ32、ｎ33
の関係が、屈折率ｎ31とｎ32とがほぼ等しく ｎ31、ｎ32》ｎ33 であれば、半導体光導波基板３０内における圧電層３１
から圧電層３２の下部に光導波路が形成される。これに
より、発光素子４０から発せられた光は、この光導波路
を伝搬する。
印加電圧制御により、半導体光導波基板３０内の各圧電
層３１〜３３の各下部における屈折率ｎ31、ｎ32、ｎ33
の関係が、屈折率ｎ31とｎ32とがほぼ等しく ｎ31、ｎ32》ｎ33 であれば、半導体光導波基板３０内における圧電層３１
から圧電層３２の下部に光導波路が形成される。これに
より、発光素子４０から発せられた光は、この光導波路
を伝搬する。
【００２２】又、屈折率ｎ31、ｎ32、ｎ33の関係が、屈
折率ｎ31とｎ33とがほぼ等しく ｎ31、ｎ33》ｎ32 であれば、半導体光導波基板３０内における圧電層３１
から圧電層３３の下部に光導波路が形成される。これに
より、発光素子４０から発せられた光は、この光導波路
を伝搬する。
折率ｎ31とｎ33とがほぼ等しく ｎ31、ｎ33》ｎ32 であれば、半導体光導波基板３０内における圧電層３１
から圧電層３３の下部に光導波路が形成される。これに
より、発光素子４０から発せられた光は、この光導波路
を伝搬する。
【００２３】又、屈折率ｎ31、ｎ32、ｎ33の関係が ｎ31》ｎ32、ｎ33 となれば、半導体光導波基板１０内には光導波路は形成
されない。これにより、発光素子４０から発せられた光
は半導体光導波基板３０内を伝搬せず、遮断される。
されない。これにより、発光素子４０から発せられた光
は半導体光導波基板３０内を伝搬せず、遮断される。
【００２４】このように上記第２実施例によれば、各圧
電層３１〜３３への印加電圧を制御し、半導体光導波基
板３０内における各屈折率ｎ31、ｎ32、ｎ33を変化させ
るので、結合領域において光の漏洩を生ぜずに光を圧電
層３１から圧電層３２の下部に形成される光導波路、又
は圧電層３１から圧電層３３の下部に形成される光導波
路の各方向へ分波でき、各圧電層３１〜３３の結合領域
における結合効率を良くし、分波器として十分機能させ
ることができる。そのうえ、光シャッターとしても使用
できる。なお、本発明は上記各実施例に限定されるもの
でなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい。例
えば、上記第１実施例において各圧電層１１、１２に対
してパルス電圧を印加し、発光素子１９の出力光をパル
ス光に変換してもよい。
電層３１〜３３への印加電圧を制御し、半導体光導波基
板３０内における各屈折率ｎ31、ｎ32、ｎ33を変化させ
るので、結合領域において光の漏洩を生ぜずに光を圧電
層３１から圧電層３２の下部に形成される光導波路、又
は圧電層３１から圧電層３３の下部に形成される光導波
路の各方向へ分波でき、各圧電層３１〜３３の結合領域
における結合効率を良くし、分波器として十分機能させ
ることができる。そのうえ、光シャッターとしても使用
できる。なお、本発明は上記各実施例に限定されるもの
でなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい。例
えば、上記第１実施例において各圧電層１１、１２に対
してパルス電圧を印加し、発光素子１９の出力光をパル
ス光に変換してもよい。
【００２５】又、上記第１実施例において各圧電層３
２、３３を光入力側とし、圧電層３１を光出力側とすれ
ば、光合波器として使用できる。この場合、光分波・合
波器としてその光分波・合波数は、必要に応じて増減し
てもよい。さらに、各上部電極及び下部電極の取り付け
位置やその形状は上記各実施例に限定されるものでな
い。
２、３３を光入力側とし、圧電層３１を光出力側とすれ
ば、光合波器として使用できる。この場合、光分波・合
波器としてその光分波・合波数は、必要に応じて増減し
てもよい。さらに、各上部電極及び下部電極の取り付け
位置やその形状は上記各実施例に限定されるものでな
い。
【００２６】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、大
きな屈折率の差を生じさせて光の漏洩を少なくし、結合
効率の良い光伝搬ができる半導体光導波素子を提供でき
る。
きな屈折率の差を生じさせて光の漏洩を少なくし、結合
効率の良い光伝搬ができる半導体光導波素子を提供でき
る。
【図１】本発明に係わる半導体光導波素子を光シャッタ
ーに適用した第１実施例の外観構成図。
ーに適用した第１実施例の外観構成図。
【図２】同半導体光導波素子をＡ方向から見た構成図。
【図３】同半導体光導波素子をＢ方向から見た構成図。
【図４】半導体光導波基板における静的ひずみによる光
強度プロファイル特性を示す図。
強度プロファイル特性を示す図。
【図５】本発明に係わる半導体光導波素子を光分波器に
適用した第２実施例の外観構成図。
適用した第２実施例の外観構成図。
【図６】同半導体光導波素子を上方向から見た構成図。
【図７】従来の光合波・分波器の構成図。
１０，３０…半導体光導波基板、１１，１２…圧電層、
３１〜３３…圧電層、１３，３４，３５…高抵抗層、１
４，３６…下部電極、１５，１６…上部電極、１７，１
８…直流可変電極、１９，４０…発光素子、３７〜３９
…直流可変電極。
３１〜３３…圧電層、１３，３４，３５…高抵抗層、１
４，３６…下部電極、１５，１６…上部電極、１７，１
８…直流可変電極、１９，４０…発光素子、３７〜３９
…直流可変電極。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体光導波基板と、この半導体光導波
基板上に対し光導波路に沿って複数形成され、前記半導
体光導波基板内に静的ひずみを誘起する各圧電層と、こ
れら圧電層への印加電圧を制御し、これら圧電層の下部
にあたる前記半導体光導波基板内の各屈折率を可変する
制御手段とを具備したことを特徴とする半導体光導波素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2101092A JPH05215999A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 半導体光導波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2101092A JPH05215999A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 半導体光導波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215999A true JPH05215999A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12043098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2101092A Pending JPH05215999A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 半導体光導波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05215999A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012068631A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-04-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路および電子機器 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP2101092A patent/JPH05215999A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012068631A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-04-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路および電子機器 |
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