JPH05273607A - Waveguide type optical switch - Google Patents

Waveguide type optical switch

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Publication number
JPH05273607A
JPH05273607A JP7165492A JP7165492A JPH05273607A JP H05273607 A JPH05273607 A JP H05273607A JP 7165492 A JP7165492 A JP 7165492A JP 7165492 A JP7165492 A JP 7165492A JP H05273607 A JPH05273607 A JP H05273607A
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JP
Japan
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layer
core
layers
core layer
clad
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Application number
JP7165492A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Hasumi
裕二 蓮見
Naoya Watabe
直也 渡部
Kenji Kono
健治 河野
Hiroaki Takeuchi
博昭 竹内
Naoto Yoshimoto
直人 吉本
Masaki Kamitoku
正樹 神徳
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH05273607A publication Critical patent/JPH05273607A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain the waveguide type optical switch which eliminates the absorption of light by a substrate, can be reduced in the thickness of a lower clad layer to enable miniaturization, is improved in electrical sepn. in a first clad layer, can be reduced in the thickness of core layers and can be easily produced at a high yield. CONSTITUTION:This optical switch has a semi-insulating substrate 32, the first clad layers 33, 33 which are separated from each other and are provided on this substrate 32, the first core layers 34, 34 which are provided on the respective first clad layers 33 and are parallel with each other, the second core layer 36 which is provided on the first core layers 34, 34, the second clad layer 37 which is provided on the second core layer 36 and is of the same conduction type as the conduction type of the first clad layer 33, a first electrode 39 which is provided on the second core layer 36 and second electrodes 40, 40 which are provided on the substrate 32. Optical waveguides 41, 42 are constituted of the first core layers 34, 34 and the second core layer 36.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光により情報を伝達す
る光通信システム、光を用いた演算装置や情報処理シス
テム等のキーデバイスとして用いて好適な光スイッチに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical communication system for transmitting information by light, an optical switch suitable for use as a key device for an arithmetic unit and an information processing system using light.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体導波路型光スイッ
チの代表的な構造としては、次の2つが挙げられる。ま
ず第1の例としては、図10に示すように、電流の注入
に伴う屈折率変化を利用した方向性結合器型光スイッチ
(以下、光スイッチと省略する)1がある。この光スイ
ッチ1は、エピタキシャル結晶成長法により、高濃度の
n型インジウムリン(n−InP)半導体基板2上に、
低濃度のn−InP下部クラッド層3、低濃度のnーI
nGaAsP第1コア層4、ノンドープInPエッチス
トップ層5が順次成長され、該ノンドープInPエッチ
ストップ層5上の所定位置にノンドープInGaAsP
第2コア層6,6が成長され、これらの第2コア層6,
6を埋め込むようにノンドープまたは高抵抗のInP上
部クラッド層7が成長され、上部クラッド層7の所定位
置に亜鉛(Zn)が拡散されて高濃度のp型半導体の亜
鉛拡散層8,8とされ、これらの亜鉛拡散層8,8の周
囲に二酸化ケイ素(SiO2)からなる絶縁膜9が形成
され、亜鉛拡散層8,8の上部に電圧の印加もしくは電
流注入を独立に行うための上部電極10,10が形成さ
れ、n−InP基板2の底面に下部電極11が形成され
たものである。そして、第1コア層4と第2コア層6に
より光導波路12(13)が構成されている(参考文
献:E.Lallier他、ECOC’91 PD論文
集 p44−p47、1991年)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are the following two typical structures of this type of semiconductor waveguide type optical switch. First, as a first example, as shown in FIG. 10, there is a directional coupler type optical switch (hereinafter, abbreviated as an optical switch) 1 that utilizes a change in refractive index due to current injection. This optical switch 1 is formed on a high-concentration n-type indium phosphide (n-InP) semiconductor substrate 2 by an epitaxial crystal growth method.
Low concentration n-InP lower cladding layer 3, low concentration n-I
An nGaAsP first core layer 4 and a non-doped InP etch stop layer 5 are sequentially grown, and non-doped InGaAsP is formed at a predetermined position on the non-doped InP etch stop layer 5.
The second core layers 6, 6 are grown and these second core layers 6, 6 are
A non-doped or high-resistance InP upper clad layer 7 is grown so as to fill the upper portion 6 and zinc (Zn) is diffused at a predetermined position of the upper clad layer 7 to form high-concentration p-type semiconductor zinc diffusion layers 8 and 8. An insulating film 9 made of silicon dioxide (SiO 2 ) is formed around these zinc diffusion layers 8 and, and an upper electrode for independently applying a voltage or injecting a current is provided on the zinc diffusion layers 8 and 8. 10 and 10 are formed, and the lower electrode 11 is formed on the bottom surface of the n-InP substrate 2. The first core layer 4 and the second core layer 6 constitute an optical waveguide 12 (13) (reference document: E. Lallier et al., ECOC'91 PD papers, p44-p47, 1991).

【0003】この光スイッチ1を動作させるには、上述
したようなpin構造の両端に、順方向電圧すなわち上
部電極10にプラスの電圧を印加し、第2コア層6へ電
流を注入すると、当該第2コア層6の屈折率は注入され
たキャリアによって変化する。この結果、電流注入され
た第2コア層6の光の伝播状態が変化し、方向性結合器
の完全結合条件が崩されることによって光の光路が切り
換えられ、スイッチングが行われる。また、逆方向電圧
すなわち上部電極10にマイナスの電圧を印加し、第2
コア層6へ電界を加えても、電気光学効果により該第2
コア層6の屈折率が変化し、同様のスイッチングが行わ
れる。
In order to operate the optical switch 1, a forward voltage, that is, a positive voltage is applied to the upper electrode 10 across both ends of the pin structure described above, and a current is injected into the second core layer 6. The refractive index of the second core layer 6 changes depending on the injected carriers. As a result, the propagation state of the light of the second core layer 6 to which the current is injected changes, and the perfect coupling condition of the directional coupler is broken, whereby the optical path of the light is switched and switching is performed. In addition, a reverse voltage, that is, a negative voltage is applied to the upper electrode 10,
Even if an electric field is applied to the core layer 6, the second
The refractive index of the core layer 6 changes, and similar switching is performed.

【0004】また、第2の例としては、図11に示すよ
うに、電圧の印加に伴う屈折率の変化を利用した方向性
結合器型光スイッチ(以下、光スイッチと省略する)2
1がある。この光スイッチ21は、エピタキシャル結晶
成長法により、高濃度のn−InP基板2上に、高濃度
のn−InP下部クラッド層22、ノンドープInGa
Asからなる井戸層とノンドープInAlAsからなる
バリア層を多数積層した多重量子井戸構造の第1コア層
23、ノンドープInGaAsPエッチストップ層2
4、ノンドープInPエッチストップ層5が順次成長さ
れ、エッチストップ層5上の所定位置にノンドープまた
はp型半導体からなるInGaAsP第2コア層25,
25が成長され、これらの第2コア層25,25を埋め
込むように高濃度のp−InP上部クラッド層26,2
6、高濃度のp−InGaAsコンタクト層27,27
が成長され、上部クラッド層26,26及びコンタクト
層27,27の周囲が高抵抗またはノンドープあるいは
低濃度のn型InP埋込層28により埋め込まれ、コン
タクト層27,27の上部に上部電極10,10が形成
され、n−InP基板2の底面に下部電極11が形成さ
れたものである。そして、第1コア層23と第2コア層
25により光導波路29(30)が構成されている。
As a second example, as shown in FIG. 11, a directional coupler type optical switch (hereinafter abbreviated as an optical switch) 2 which utilizes the change in the refractive index with the application of voltage.
There is one. The optical switch 21 comprises a high-concentration n-InP lower clad layer 22 and a non-doped InGa layer formed on a high-concentration n-InP substrate 2 by an epitaxial crystal growth method.
A first core layer 23 having a multiple quantum well structure in which a number of well layers made of As and barrier layers made of non-doped InAlAs are stacked, and a non-doped InGaAsP etch stop layer 2
4. The non-doped InP etch stop layer 5 is sequentially grown, and the InGaAsP second core layer 25 made of a non-doped or p-type semiconductor is formed at a predetermined position on the etch stop layer 5.
25 is grown, and the high-concentration p-InP upper cladding layers 26, 2 are filled so as to fill these second core layers 25, 25.
6, high-concentration p-InGaAs contact layers 27, 27
Is grown, and the periphery of the upper cladding layers 26, 26 and the contact layers 27, 27 is filled with a high-resistance or non-doped or low-concentration n-type InP burying layer 28, and the upper electrodes 10, 27 are formed on the contact layers 27, 27. 10 is formed, and the lower electrode 11 is formed on the bottom surface of the n-InP substrate 2. The first core layer 23 and the second core layer 25 form an optical waveguide 29 (30).

【0005】この光スイッチ21を動作させるには、上
述したようなpin構造の両端に、逆方向電圧すなわち
上部電極10にマイナスの電圧を印加し、第1コア層2
3へ電界を加えると、この第1コア層23の量子井戸は
量子閉じ込めシュタルク効果(Quantum Con
fined Stark Effect)により、その
吸収係数及び屈折率が変化する。この結果、電圧を印加
された第1コア層23の光の伝播状態も変化し、方向性
結合器の完全結合条件が崩れることによって光の光路が
切り換えられ、スイッチングが行われる。
In order to operate the optical switch 21, a reverse voltage, that is, a negative voltage is applied to the upper electrode 10 across the pin structure as described above, and the first core layer 2 is operated.
When an electric field is applied to the quantum well of the first core layer 23, the quantum well of the first core layer 23 becomes a quantum confined Stark effect.
The absorption coefficient and the refractive index are changed by the fined Stark Effect. As a result, the light propagation state of the first core layer 23 to which the voltage is applied also changes, and the perfect coupling condition of the directional coupler is broken, whereby the optical path of the light is switched and switching is performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光ス
イッチ1においては、各々の光導波路12,13に独立
に電圧の印加または電流の注入を行う必要があるが、こ
の光スイッチ1では導電性のn−InP基板2を共通な
導体として共用しているため、各光導波路12,13の
電気的分離は、p型導電層の形成により行わざるを得な
い。このため、この光スイッチ1では上部クラッド層7
への亜鉛拡散により、ノンドープあるいは高抵抗の上部
クラッド層7内部にp型の亜鉛拡散層8,8を形成して
いる。
By the way, in the conventional optical switch 1, it is necessary to apply a voltage or inject a current to each of the optical waveguides 12 and 13 independently. Since the n-InP substrate 2 is commonly used as a common conductor, the electrical isolation of the optical waveguides 12 and 13 must be achieved by forming a p-type conductive layer. Therefore, in this optical switch 1, the upper clad layer 7
P-type zinc diffusion layers 8 and 8 are formed inside the non-doped or high-resistance upper cladding layer 7 by diffusing zinc into the upper cladding layer 7.

【0007】しかしながら、本拡散工程は、拡散に必要
な高温処理による素子損傷の危険を伴い、また拡散距離
の制御が高度の技術を必要とすることから、製造歩留り
を著しく低下させるという欠点があった。さらに、導電
性基板の使用は、基板上の配線に伴う浮遊容量の増加を
もたらし、他の電気素子とのモノリシック集積化におけ
る素子間分離を困難にするなどの問題も有しており、素
子性能に悪影響を及ぼすという欠点もある。また、下部
電極11を前記n−InP基板2の底面に配置しなけれ
ばならないために、工程が煩雑になり製品のコストアッ
プにつながるという欠点もある。
However, this diffusion process has a drawback that the production yield is remarkably lowered because of the risk of device damage due to the high temperature treatment required for diffusion and the high control of the diffusion distance. It was Furthermore, the use of a conductive substrate causes an increase in stray capacitance associated with the wiring on the substrate, which makes it difficult to separate elements in monolithic integration with other electric elements. It also has the drawback of adversely affecting. Further, since the lower electrode 11 has to be arranged on the bottom surface of the n-InP substrate 2, the process is complicated and the cost of the product is increased.

【0008】また、光スイッチ21においては、導電性
のn−InP基板2を共通な導体として共用しているた
め、各光導波路29,30の電気的分離は、第2コア層
25,25や上部クラッド層26のp型導電層をリッジ
状に加工した後、再度埋め込み成長を行うことで実現せ
ざるを得ない。
Further, in the optical switch 21, since the conductive n-InP substrate 2 is shared as a common conductor, the electrical separation of the optical waveguides 29 and 30 is achieved by the second core layers 25 and 25. It is inevitable that the p-type conductive layer of the upper clad layer 26 is processed into a ridge shape and then buried and grown again.

【0009】しかしながら、この埋め込み成長は、埋め
込む部分とそれ以外の部分との領域選択性に難があると
いう問題点の他に、光の閉じ込め、及び電極による光損
失の回避に必要となる1.5〜2μm程度の厚みを持つ
上部クラッド層26,26を、その下の高抵抗層まで彫
り込んだ段差の大きいリッジ形状を平坦に埋め込むこと
は極めて難しく、高度の制御性を必要とするという欠点
もあった。また、埋込層28を高抵抗にする際に、被埋
込層28であるリッジ部分のp型半導体からの不純物拡
散の影響を受けるために、成長条件の制御がさらに難し
くなり、製造歩留りを著しく低下させるという欠点があ
った。
However, this burying growth is necessary for confining light and avoiding optical loss due to the electrodes, in addition to the problem that the region selectivity between the burying portion and the other portion is difficult. It is extremely difficult to flatly embed the upper clad layers 26, 26 having a thickness of about 5 to 2 μm into a high-resistance layer below the ridge shape having a large step, and there is a drawback that a high degree of controllability is required. there were. Further, when the buried layer 28 is made to have a high resistance, it is affected by the impurity diffusion from the p-type semiconductor in the ridge portion which is the buried layer 28, so that it becomes more difficult to control the growth condition and the manufacturing yield is increased. It had the drawback of significantly reducing it.

【0010】さらに、導電性基板の使用は、基板上の配
線に伴う浮遊容量の増加をもたらし、他の電気素子との
モノリシック集積化における素子間分離を困難にするな
どの問題も有しており、素子性能に悪影響を及ぼすとい
う欠点もあった。また、下部電極11を前記n−InP
基板2の底面に配置しなければならないために、工程が
煩雑になり製品のコストアップにつながるという欠点も
ある。
Further, the use of a conductive substrate has a problem that it causes an increase in stray capacitance due to the wiring on the substrate and makes it difficult to separate elements from each other in monolithic integration with other electric elements. However, there is also a drawback that the device performance is adversely affected. In addition, the lower electrode 11 is formed of the n-InP.
Since it has to be arranged on the bottom surface of the substrate 2, there is a drawback that the process becomes complicated and the cost of the product increases.

【0011】以上述べたように、従来の光スイッチ1
(21)においては、各々の光導波路12,13(2
9,30)の電気制御を独立に行うため、各導波路1
2,13(29,30)の電気的な分離が必要である。
As described above, the conventional optical switch 1
In (21), each of the optical waveguides 12, 13 (2
(9, 30) to perform electrical control independently, each waveguide 1
2,13 (29,30) electrical isolation is required.

【0012】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、従来の様々な問題点や欠点を解決するとと
もに、光導波路間の電気的分離に伴う素子加工または結
晶成長の工程上の困難を解決し、製造歩留りを向上させ
ることができる導波路型光スイッチを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and solves various problems and drawbacks in the related art, and in addition to the steps of element processing or crystal growth associated with electrical isolation between optical waveguides. Another object of the present invention is to provide a waveguide type optical switch that can solve the above-mentioned difficulties and improve the manufacturing yield.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は下記のような導波路型光スイッチを採用し
た。すなわち、請求項1記載の導波路型光スイッチは、
半絶縁性基板と、該半絶縁性基板上に互いに分離されて
設けられた複数の第1のクラッド層と、これらの第1の
クラッド層各々の上に設けられ互いに平行なる複数の第
1のコア層と、これらの第1のコア層の上に設けられた
第2のコア層と、該第2のコア層の上に設けられ前記第
1のクラッド層と同一導電型の第2のクラッド層と、前
記第2のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記半
絶縁性基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備
し、前記各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞ
れ光導波路が構成され、これらの光導波路に印加する電
圧または注入する電流の大きさを制御することにより該
光導波路内を伝播する光の光路を切り替えることを特徴
としている。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following waveguide type optical switch. That is, the waveguide type optical switch according to claim 1,
A semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate separately from each other, and a plurality of first clad layers provided on each of the first clad layers and parallel to each other. A core layer, a second core layer provided on the first core layer, and a second clad provided on the second core layer and having the same conductivity type as the first clad layer. A layer, a first electrode provided on the second core layer, and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, and each of the first core layers An optical waveguide is configured by the second core layer, and the optical path of the light propagating in the optical waveguide is switched by controlling the magnitude of the voltage applied to these optical waveguides or the current injected. There is.

【0014】また、請求項2記載の導波路型光スイッチ
は、半絶縁性基板と、該半絶縁性基板上に互いに分離さ
れて設けられた複数の第1のクラッド層と、これらの第
1のクラッド層の上に設けられた第1のコア層と、該第
1のコア層の上かつ前記複数の第1のクラッド層それぞ
れの上方に互いに平行に設けられた複数の第2のコア層
と、これらの第2のコア層の上に設けられ前記第1のク
ラッド層と同一導電型の第2のクラッド層と、前記第2
のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記半絶縁性
基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備し、前記
各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞれ光導波
路が構成され、これらの光導波路に印加する電圧または
注入する電流の大きさを制御することにより該光導波路
内を伝播する光の光路を切り替えることを特徴としてい
る。
According to another aspect of the waveguide type optical switch, a semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other, and the first clad layer and the first clad layer. First core layer provided on the clad layer, and a plurality of second core layers provided on the first core layer and above the plurality of first clad layers in parallel with each other. A second clad layer having the same conductivity type as that of the first clad layer, the second clad layer being provided on the second core layer;
A first electrode provided on the core layer, and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, wherein each of the first core layer and the second core layer comprises: Each of the optical waveguides is configured by, and the optical path of the light propagating in the optical waveguide is switched by controlling the magnitude of the voltage applied to these optical waveguides or the injected current.

【0015】また、請求項3記載の導波路型光スイッチ
は、請求項1または2記載の導波路型光スイッチにおい
て、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅広
の方のコア層は、量子井戸構造、量子細線構造、量子箱
構造のいずれかにより構成されてなることを特徴として
いる。
Further, a waveguide type optical switch according to a third aspect is the waveguide type optical switch according to the first or second aspect, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is used. Is characterized by being constituted by any one of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum box structure.

【0016】また、請求項4記載の導波路型光スイッチ
は、半絶縁性基板と、該半絶縁性基板上に互いに分離さ
れて設けられた複数の第1のクラッド層と、これらの第
1のクラッド層各々の上に設けられ互いに平行なる複数
の第1のコア層と、これらの第1のコア層の上部に設け
られた第2のコア層と、該第2のコア層の上に設けられ
前記第1のクラッド層と反対導電型の第2のクラッド層
と、前記第2のコア層の上に設けられた第1の電極と、
前記半絶縁性基板上に設けられた複数の第2の電極とを
具備し、前記各第1のコア層と第2のコア層とによりそ
れぞれ光導波路が構成され、これらの光導波路に印加す
る電圧または注入する電流の大きさを制御することによ
り該光導波路内を伝播する光の光路を切り替えることを
特徴としている。
A waveguide type optical switch according to a fourth aspect of the present invention is a semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other, and the first clad layer and the first clad layer. A plurality of first core layers provided on each of the clad layers in parallel to each other, a second core layer provided on the first core layers, and a second core layer provided on the second core layers. A second clad layer that is provided and has a conductivity type opposite to that of the first clad layer; and a first electrode that is provided on the second core layer,
A plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate are provided, and an optical waveguide is constituted by each of the first core layer and the second core layer, and applied to these optical waveguides. It is characterized in that the optical path of the light propagating in the optical waveguide is switched by controlling the magnitude of the voltage or the injected current.

【0017】また、請求項5記載の導波路型光スイッチ
は、半絶縁性基板と、該半絶縁性基板上に互いに分離さ
れて設けられた複数の第1のクラッド層と、これらの第
1のクラッド層の上に設けられた第1のコア層と、該第
1のコア層の上かつ前記複数の第1のクラッド層それぞ
れの上方に互いに平行に設けられた複数の第2のコア層
と、これらの第2のコア層の上部に設けられ前記第1の
クラッド層と反対導電型の第2のクラッド層と、前記第
2のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記半絶縁
性基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備し、前
記各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞれ光導
波路が構成され、これらの光導波路に印加する電圧また
は注入する電流の大きさを制御することにより該光導波
路内を伝播する光の光路を切り替えることを特徴として
いる。
According to a fifth aspect of the waveguide type optical switch, a semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other, and a first of these first clad layers. First core layer provided on the clad layer, and a plurality of second core layers provided on the first core layer and above the plurality of first clad layers in parallel with each other. A second clad layer provided on the second core layer and having a conductivity type opposite to that of the first clad layer; and a first electrode provided on the second core layer, A plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate are provided, and an optical waveguide is constituted by each of the first core layer and the second core layer, and applied to these optical waveguides. Light propagating in the optical waveguide by controlling the magnitude of voltage or injected current It is characterized by switching the optical path.

【0018】また、請求項6記載の導波路型光スイッチ
は、請求項4または5記載の導波路型光スイッチにおい
て、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅広
の方のコア層は、量子井戸構造、量子細線構造、量子箱
構造のいずれかにより構成されてなることを特徴として
いる。
A waveguide type optical switch according to a sixth aspect is the waveguide type optical switch according to the fourth or fifth aspect, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is used. Is characterized by being constituted by any one of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum box structure.

【0019】また、請求項7記載の導波路型光スイッチ
は、請求項4または5記載の導波路型光スイッチにおい
て、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅広
の方のコア層は、ノンドープの量子井戸層と、n型の導
電性を有するn型導電層と、これらの層の中間の導電性
を有し、少なくともその一部がp型の導電型を有し、か
つ前記量子井戸層及びn型導電層を構成する半導体より
もバンドギャップの広い半導体からなる中間層とからな
る3層構造により構成されてなることを特徴としてい
る。
The waveguide type optical switch according to claim 7 is the waveguide type optical switch according to claim 4 or 5, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is used. Is a non-doped quantum well layer, an n-type conductive layer having n-type conductivity, and conductivity intermediate between these layers, at least a part of which has p-type conductivity and It is characterized by having a three-layer structure including an intermediate layer made of a semiconductor having a bandgap wider than that of the semiconductor forming the quantum well layer and the n-type conductive layer.

【0020】また、請求項8記載の導波路型光スイッチ
は、請求項7記載の導波路型光スイッチにおいて、前記
幅広の方のコア層は、前記3層構造を繰り返してなる多
層構造により構成されてなることを特徴としている。
The waveguide type optical switch according to claim 8 is the waveguide type optical switch according to claim 7, wherein the wider core layer has a multilayer structure in which the three-layer structure is repeated. It is characterized by being done.

【0021】上述した半絶縁性基板とは、半導体基板の
うちで室温付近で絶縁体となるものであり、例えば、イ
ンジウムリン(InP)、ガリウムヒ素(GaAs)等
のIII−V族化合物半導体等が挙げられる。
The above-mentioned semi-insulating substrate is one that becomes an insulator in the vicinity of room temperature among semiconductor substrates, and is, for example, a III-V group compound semiconductor such as indium phosphide (InP) or gallium arsenide (GaAs). Is mentioned.

【0022】[0022]

【作用】本発明の請求項1または2記載の導波路型光ス
イッチでは、半絶縁性基板を用いることにより、基板に
よる光の吸収がなくなり、該半絶縁性基板を下部クラッ
ドの一部として利用することが可能になる。したがっ
て、下部クラッド層を薄層化でき、小型化が可能とな
る。また、他の電気的作用を行う素子との間の素子間分
離が容易となり、同一基板上に他の素子とのモノリシッ
ク集積化が可能となり、配線などの浮遊容量を削減で
き、素子動作の高速化が可能となる。
In the waveguide type optical switch according to claim 1 or 2, the use of the semi-insulating substrate eliminates absorption of light by the substrate, and the semi-insulating substrate is used as a part of the lower clad. It becomes possible to do. Therefore, the lower clad layer can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0023】また、半絶縁性基板上に設けられた複数の
第1のクラッド層が互いに分離されていることにより、
これらの第1のクラッド層における電気的分離が良好に
なる。また、第1のコア層と第2のコア層とにより複数
の光導波路を構成することにより、コア層の厚みを減少
させ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度以下に低
減することが可能になり、埋め込み成長の困難性を緩和
することができる。したがって、製造が容易で高い歩留
りの導波路型光スイッチを提供することが可能になる。
Further, since the plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate are separated from each other,
The electrical isolation in these first cladding layers is good. Further, by forming a plurality of optical waveguides with the first core layer and the second core layer, it is possible to reduce the thickness of the core layer and to reduce the step difference at the time of buried growth to about 0.5 μm or less. Therefore, the difficulty of burying growth can be alleviated. Therefore, it becomes possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0024】また、請求項3記載の導波路型光スイッチ
では、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅
広の方のコア層を、量子井戸構造、量子細線構造、量子
箱構造のいずれかにより構成することにより、スイッチ
ングに要する動作電圧が低下する。
Further, in the optical waveguide switch according to the present invention, at least the wider core layer of the first and second core layers has a quantum well structure, a quantum wire structure or a quantum box structure. With either configuration, the operating voltage required for switching is reduced.

【0025】また、請求項4または5記載の導波路型光
スイッチでは、半絶縁性基板を用いることにより、基板
による光の吸収が極めて小さくなり、該半絶縁性基板を
下部クラッドの一部として利用することが可能になる。
したがって、下部クラッド層を薄層化でき、小型化が可
能となる。また、他の電気的作用を行う素子との間の素
子間分離が容易となり、同一基板上に他の素子とのモノ
リシック集積化が可能となり、配線などの浮遊容量を削
減でき、素子動作の高速化が可能となる。
In the waveguide type optical switch according to the present invention, since the semi-insulating substrate is used, the absorption of light by the substrate is extremely small, and the semi-insulating substrate is used as a part of the lower clad. It becomes possible to use.
Therefore, the lower clad layer can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0026】また、半絶縁性基板上に設けられた複数の
第1のクラッド層が互いに分離されていることにより、
これらの第1のクラッド層における電気的分離が良好に
なる。また、第1のコア層と第2のコア層とにより複数
の光導波路を構成することにより、コア層の厚みを減少
させ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度以下に低
減することが可能になり、埋め込み成長の困難性を緩和
することができる。したがって、製造が容易で高い歩留
りの導波路型光スイッチを提供することが可能になる。
Further, since the plurality of first cladding layers provided on the semi-insulating substrate are separated from each other,
The electrical isolation in these first cladding layers is good. Further, by forming a plurality of optical waveguides with the first core layer and the second core layer, it is possible to reduce the thickness of the core layer and to reduce the step difference at the time of buried growth to about 0.5 μm or less. Therefore, the difficulty of burying growth can be alleviated. Therefore, it becomes possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0027】また、請求項6記載の導波路型光スイッチ
では、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅
広の方のコア層を、量子井戸構造、量子細線構造、量子
箱構造のいずれかにより構成することにより、スイッチ
ングに要する動作電圧が低下する。
In the waveguide type optical switch according to a sixth aspect of the present invention, at least the wider core layer of the first and second core layers has a quantum well structure, a quantum wire structure or a quantum box structure. With either configuration, the operating voltage required for switching is reduced.

【0028】また、請求項7記載の導波路型光スイッチ
では、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅
広の方のコア層を、ノンドープの量子井戸層と、n型の
導電性を有するn型導電層と、これらの層の中間の導電
性を有し、少なくともその一部がp型の導電型を有し、
かつ前記量子井戸層及びn型導電層を構成する半導体よ
りもバンドギャップの広い半導体からなる中間層とから
なる3層構造とすることにより、スイッチングに要する
動作電圧がさらに低下する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the waveguide type optical switch, at least the wider core layer of the first and second core layers is a non-doped quantum well layer and an n-type conductive layer. An n-type conductive layer having, and conductivity intermediate between these layers, at least a part of which has a p-type conductivity type,
Further, by adopting a three-layer structure including an intermediate layer made of a semiconductor having a bandgap wider than that of the semiconductor forming the quantum well layer and the n-type conductive layer, the operating voltage required for switching is further reduced.

【0029】また、請求項8記載の導波路型光スイッチ
では、前記幅広の方のコア層を、前記3層構造を繰り返
してなる多層構造により構成することにより、スイッチ
ングに要する動作電圧がさらに低下する。
Further, in the waveguide type optical switch according to the present invention, the operating voltage required for switching is further reduced by forming the wider core layer with a multilayer structure in which the three-layer structure is repeated. To do.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明に係る導波路型光スイッチの各
実施例について説明する。 (第1実施例)図1及び図2は本発明の第1実施例であ
る導波路型光スイッチ(以下、光スイッチと略称)31
を示すものであり、電流の注入または電圧の印加により
動作する方向性結合器型光スイッチである。ここで、図
1は導波路型光スイッチ31の斜視図、図2は図1のA
−A線に沿う断面図である。
Embodiments of the waveguide type optical switch according to the present invention will be described below. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a waveguide type optical switch (hereinafter abbreviated as an optical switch) 31 according to a first embodiment of the present invention.
And a directional coupler type optical switch that operates by injecting a current or applying a voltage. Here, FIG. 1 is a perspective view of the waveguide type optical switch 31, and FIG. 2 is A of FIG.
It is sectional drawing which follows the -A line.

【0031】この光スイッチ31は、pinの導電性縦
構造を有するもので、半絶縁性半導体基板であるInP
基板32の上に、不純物が5×1017cm-3の濃度にド
ーピングされた導電性のn−InP下部クラッド層3
3、ノンドープInGaAsP第1コア層34が順次エ
ピタキシャル成長され、この下部クラッド層33及び第
1コア層34が所定の形状に加工されて電気的に分離さ
れ、これらの上に高抵抗あるいはノンドープのInP埋
込層35、ノンドープInGaAsP第2コア層36、
不純物が5×1017cm-3の濃度にドーピングされたp
−InP上部クラッド層37、不純物が5×1018cm
-3の濃度にドーピングされたp−InGaAsコンタク
ト層38が順次エピタキシャル成長され、InP埋込層
35ないしコンタクト層38が導波路型光スイッチの構
造に加工され、コンタクト層38の上にAuZnNi合
金とAuを積層した金属蒸着膜からなる上部電極39が
形成され、下部クラッド層33,33それぞれの上にA
uGeNi合金とAuを積層した金属蒸着膜からなる下
部電極40,40が形成されたものである。そして、各
第1コア層34と第2コア層36により光導波路41
(42)が構成されている。
The optical switch 31 has a pin vertical conductive structure and is a semi-insulating semiconductor substrate of InP.
A conductive n-InP lower cladding layer 3 doped with impurities at a concentration of 5 × 10 17 cm −3 is formed on the substrate 32.
3. The non-doped InGaAsP first core layer 34 is sequentially epitaxially grown, the lower clad layer 33 and the first core layer 34 are processed into a predetermined shape and electrically separated, and a high resistance or non-doped InP buried layer is formed on them. Embedded layer 35, non-doped InGaAsP second core layer 36,
P doped with impurities to a concentration of 5 × 10 17 cm -3
-InP upper clad layer 37, impurities 5 × 10 18 cm
The p-InGaAs contact layer 38 doped to a concentration of -3 is sequentially epitaxially grown, the InP buried layer 35 or the contact layer 38 is processed into a structure of a waveguide type optical switch, and AuZnNi alloy and Au are formed on the contact layer 38. Is formed on the lower clad layers 33, 33.
The lower electrodes 40, 40 made of a metal vapor deposition film in which a uGeNi alloy and Au are laminated are formed. The optical waveguide 41 is formed by the first core layer 34 and the second core layer 36.
(42) is configured.

【0032】この光スイッチ31では、上部電極39に
プラス、下部電極40にマイナスの電圧を加え、pin
構造に対する順方向バイアス状態にすると電極を通して
各層へ電流が流れる。この電流により第2コア層36へ
注入されたキャリアが第2コア層36の屈折率を変化さ
せるため、光導波路41,42各々の第1コア層34を
通る光の伝播定数が、方向性結合器の完全結合状態より
変化し光のスイッチングが生じる。
In this optical switch 31, a positive voltage is applied to the upper electrode 39 and a negative voltage is applied to the lower electrode 40, and
When the structure is forward biased, a current flows through the electrodes to each layer. Since the carriers injected into the second core layer 36 by this current change the refractive index of the second core layer 36, the propagation constant of light passing through the first core layer 34 of each of the optical waveguides 41 and 42 is directionally coupled. A change in the fully coupled state of the device causes switching of light.

【0033】また、上部電極39にマイナス、下部電極
40にプラスの電圧を加え、pin構造に対する逆バイ
アス状態にすると、電極を介して電界が各層に加わる。
この電界に基づく電気光学効果によって屈折率変化が第
1コア層34に生じ、電流注入の場合と同様な光のスイ
ッチングが起こる。
Further, when a negative voltage is applied to the upper electrode 39 and a positive voltage is applied to the lower electrode 40 to make a reverse bias state with respect to the pin structure, an electric field is applied to each layer via the electrodes.
A change in the refractive index occurs in the first core layer 34 due to the electro-optic effect based on this electric field, and light switching similar to that in the case of current injection occurs.

【0034】以上説明したように、この光スイッチ31
によれば、半絶縁性基板であるInP基板32を用いた
ので、基板による光の吸収がなくなり該InP基板32
を下部クラッドの一部として利用することができる。し
たがって、下部クラッド層33を薄層化することができ
小型化が可能となる。また、他の電気的作用を行う素子
との間の素子間分離が容易となり、同一基板上に他の素
子とのモノリシック集積化が可能となり、配線などの浮
遊容量を削減でき、素子動作の高速化が可能となる。
As described above, this optical switch 31
According to the above, since the InP substrate 32, which is a semi-insulating substrate, is used, light absorption by the substrate is eliminated and the InP substrate 32 is removed.
Can be utilized as part of the lower cladding. Therefore, the lower clad layer 33 can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0035】また、InP基板32上に設けられた複数
の下部クラッド層33,33を互いに分離したので、こ
れらの第1のクラッド層33,33における電気的分離
を良好にすることができる。また、第1コア層34,3
4と第2コア層36とにより複数の光導波路41,42
を構成したので、これらのコア層の厚みを減少させるこ
とができ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度以下
に低減することができ、埋め込み成長の困難性を緩和す
ることができる。したがって、製造が容易で高い歩留り
の導波路型光スイッチを提供することができる。
Further, since the plurality of lower clad layers 33, 33 provided on the InP substrate 32 are separated from each other, good electrical isolation can be achieved in these first clad layers 33, 33. Also, the first core layers 34, 3
4 and the second core layer 36 form a plurality of optical waveguides 41, 42.
Since the core layers are formed, the thickness of these core layers can be reduced, the level difference at the time of embedded growth can be reduced to about 0.5 μm or less, and the difficulty of embedded growth can be eased. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0036】なお、この第1実施例では、半絶縁性基板
としてInP基板32を用いたが、該InP基板32に
限定されることなく様々な材料の半絶縁性基板を適用す
ることが可能である。例えば、GaAs基板を用いた場
合では、該GaAs基板にGaAsとAlGaAsをエ
ピタキシャル成長させても同様の効果を奏することがで
きる。
Although the InP substrate 32 is used as the semi-insulating substrate in the first embodiment, it is not limited to the InP substrate 32, and semi-insulating substrates made of various materials can be applied. is there. For example, when a GaAs substrate is used, the same effect can be obtained by epitaxially growing GaAs and AlGaAs on the GaAs substrate.

【0037】(第2実施例)図3及び図4は本発明の第
2実施例である導波路型光スイッチ51を示すものであ
り、電流の注入または電圧の印加により動作する方向性
結合器型光スイッチである。ここで、図3は導波路型光
スイッチ51の斜視図、図4は図1のB−B線に沿う断
面図である。なお、図中、上述した光スイッチ31と同
一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
(Second Embodiment) FIGS. 3 and 4 show a waveguide type optical switch 51 according to a second embodiment of the present invention, which is a directional coupler which operates by injecting a current or applying a voltage. Type optical switch. Here, FIG. 3 is a perspective view of the waveguide type optical switch 51, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. In the figure, the same components as those of the optical switch 31 described above are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0038】この光スイッチ51は、pinの導電性縦
構造を有するもので、InP基板32の上に下部クラッ
ド層33がエピタキシャル成長され、この下部クラッド
層33が所定の形状に加工されて電気的に分離され、こ
れらの上にInP埋込層35、ノンドープInGaAl
As量子井戸層とInAlAsバリア層からなる多重量
子井戸構造の第1コア層52、ノンドープInPエッチ
ストップ層53、不純物が5×1017cm-3の濃度にド
ーピングされたp−InGaAsP第2コア層54が順
次エピタキシャル成長され、InP埋込層35ないし第
2コア層54が導波路型光スイッチの構造に加工され、
さらに上部クラッド層37、コンタクト層38が順次エ
ピタキシャル成長され、コンタクト層38の上に上部電
極39が形成され、下部クラッド層33,33それぞれ
の上に下部電極40,40が形成されたものである。そ
して、第1コア層52と各第2コア層54により光導波
路55(56)が構成されている。
The optical switch 51 has a conductive vertical structure of pin, and the lower clad layer 33 is epitaxially grown on the InP substrate 32, and the lower clad layer 33 is processed into a predetermined shape and electrically. Separated from each other, the InP buried layer 35 and the undoped InGaAl are formed on these.
A first core layer 52 having a multiple quantum well structure including an As quantum well layer and an InAlAs barrier layer, a non-doped InP etch stop layer 53, and a p-InGaAsP second core layer doped with impurities at a concentration of 5 × 10 17 cm −3. 54 is sequentially epitaxially grown, the InP buried layer 35 or the second core layer 54 is processed into a structure of a waveguide type optical switch,
Further, the upper clad layer 37 and the contact layer 38 are sequentially epitaxially grown, the upper electrode 39 is formed on the contact layer 38, and the lower electrodes 40, 40 are formed on the lower clad layers 33, 33, respectively. The first core layer 52 and each second core layer 54 form an optical waveguide 55 (56).

【0039】この光スイッチ51では、上部電極39に
プラス、下部電極40にマイナスの電圧を加え、pin
構造に対する順方向バイアス状態にすると電極を通して
各層へ電流が流れる。この電流により第2コア層54へ
注入されたキャリアが第2コア層54の屈折率を変化さ
せるため、光導波路55,56各々の第2コア層54を
通る光の伝播定数が、方向性結合器の完全結合状態より
変化し光のスイッチングが生じる。
In this optical switch 51, a positive voltage is applied to the upper electrode 39 and a negative voltage is applied to the lower electrode 40, and the pin
When the structure is forward biased, a current flows through the electrodes to each layer. Since the carriers injected into the second core layer 54 by this current change the refractive index of the second core layer 54, the propagation constant of light passing through the second core layer 54 of each of the optical waveguides 55 and 56 is directionally coupled. A change in the fully coupled state of the device causes switching of light.

【0040】また、上部電極39にマイナス、下部電極
40にプラスの電圧を加え、pin構造に対する逆バイ
アス状態にすると、電極を介して電界が各層に加わる。
この電界に基づく量子閉じ込めシュタルク効果により、
多重量子井戸構造からなる第1コア層52に屈折率変化
が生じ、電流注入の場合と同様な光のスイッチングが起
こる。
Further, when a negative voltage is applied to the upper electrode 39 and a positive voltage is applied to the lower electrode 40 to make a reverse bias state with respect to the pin structure, an electric field is applied to each layer via the electrodes.
By the quantum confined Stark effect based on this electric field,
A change in refractive index occurs in the first core layer 52 having a multiple quantum well structure, and light switching similar to that in the case of current injection occurs.

【0041】以上説明したように、この光スイッチ51
によれば、半絶縁性基板であるInP基板32を用いた
ので、基板による光の吸収がなくなり該InP基板32
を下部クラッドの一部として利用することができる。し
たがって、下部クラッド層33を薄層化することができ
小型化が可能となる。また、他の電気的作用を行う素子
との間の素子間分離が容易となり、同一基板上に他の素
子とのモノリシック集積化が可能となり、配線などの浮
遊容量を削減でき、素子動作の高速化が可能となる。
As described above, this optical switch 51
According to the above, since the InP substrate 32, which is a semi-insulating substrate, is used, light absorption by the substrate is eliminated and the InP substrate 32 is removed.
Can be utilized as part of the lower cladding. Therefore, the lower clad layer 33 can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0042】また、InP基板32上に設けられた複数
の下部クラッド層33,33を互いに分離したので、こ
れらの第1のクラッド層33,33における電気的分離
を良好にすることができる。また、第1コア層52と第
2コア層54,54とにより複数の光導波路55,56
を構成したので、これらのコア層の厚みを減少させるこ
とができ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度以下
に低減することができ、埋め込み成長の困難性を緩和す
ることができる。したがって、製造が容易で高い歩留り
の導波路型光スイッチを提供することができる。
Further, since the plurality of lower clad layers 33, 33 provided on the InP substrate 32 are separated from each other, good electrical isolation can be achieved in these first clad layers 33, 33. In addition, the first core layer 52 and the second core layers 54, 54 form a plurality of optical waveguides 55, 56.
Since the core layers are formed, the thickness of these core layers can be reduced, the level difference at the time of embedded growth can be reduced to about 0.5 μm or less, and the difficulty of embedded growth can be eased. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0043】また、第1コア層52をノンドープInG
aAlAs量子井戸層とInAlAsバリア層からなる
多重量子井戸構造としたので、スイッチングに要する動
作電圧をさらに低下させることができる。
The first core layer 52 is made of non-doped InG.
Since the multiple quantum well structure including the aAlAs quantum well layer and the InAlAs barrier layer is used, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0044】なお、この第2実施例においても、第1実
施例と同様、半絶縁性基板としてはInP基板32に限
定されることなく様々な材料の半絶縁性基板を適用する
ことが可能である。
In the second embodiment as well, similar to the first embodiment, the semi-insulating substrate is not limited to the InP substrate 32, and semi-insulating substrates of various materials can be applied. is there.

【0045】(第3実施例)図5は本発明の第3実施例
である導波路型光スイッチ61を示すものであり、電流
の注入または電圧の印加により動作する方向性結合器型
光スイッチである。この光スイッチ61は、エピタキシ
ャル層の構成は第1実施例の光スイッチ31と同様であ
り、異なる点は、InP埋込層35ないしコンタクト層
38を導波路型光スイッチの構造に加工せずに、これら
の両側部に表面から下部クラッド層33に至るスルーホ
ール62,62を開け、各層との不必要な電気接触を避
けるため絶縁膜63をこれらのスルーホール62,62
の周囲に形成し、しかる後に、下部クラッド層33上に
オーミック電極となる金属膜64を蒸着し、これらのス
ルーホール62,62内に配線金属膜65を形成した点
である。この場合、下部クラッド層33とのオーミック
接触を低抵抗化するために、下部クラッド層33内にイ
オン注入法あるいは拡散法により高濃度のn型不純物拡
散層66を形成してある。この光スイッチ61において
も、前記光スイッチ31と全く同様の作用・効果を奏す
ることができる。
(Third Embodiment) FIG. 5 shows a waveguide type optical switch 61 according to a third embodiment of the present invention, which is a directional coupler type optical switch which operates by injecting a current or applying a voltage. Is. The optical switch 61 has the same epitaxial layer structure as that of the optical switch 31 of the first embodiment, except that the InP burying layer 35 or the contact layer 38 is not processed into a waveguide type optical switch structure. , Through holes 62, 62 extending from the surface to the lower clad layer 33 on both sides thereof, and an insulating film 63 is formed over these through holes 62, 62 to avoid unnecessary electrical contact with each layer.
The metal film 64 to be an ohmic electrode is vapor-deposited on the lower cladding layer 33, and the wiring metal film 65 is formed in the through holes 62, 62. In this case, in order to reduce the ohmic contact with the lower cladding layer 33, a high concentration n-type impurity diffusion layer 66 is formed in the lower cladding layer 33 by an ion implantation method or a diffusion method. Also in this optical switch 61, the same operation and effect as those of the optical switch 31 can be obtained.

【0046】(第4実施例)図6は本発明の第4実施例
である導波路型光スイッチ71を示すものであり、電流
の注入または電圧の印加により動作する方向性結合器型
光スイッチである。この光スイッチ71は、エピタキシ
ャル層の構成は上述した光スイッチ31,61と同様で
あり、異なる点は、上部クラッド層37及びコンタクト
層38を導波路型光スイッチの構造に加工し、これらの
両側部に第2コア層36から第1コア層34に至るスル
ーホール72,72を開け、各層との不必要な電気接触
を避けるため絶縁膜63をこれらのスルーホール72,
72の周囲に形成し、しかる後に、第1コア層34上に
オーミック電極となる金属膜64を蒸着し、これらのス
ルーホール62,62内に配線金属膜65を形成した点
である。この場合、下部クラッド層33とのオーミック
接触を低抵抗化するために、第1コア層34内にイオン
注入法あるいは拡散法により高濃度のn型不純物拡散層
73を形成してある。この光スイッチ71においても、
前記光スイッチ31,61と全く同様の作用・効果を奏
することができる。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a waveguide type optical switch 71 according to a fourth embodiment of the present invention, which is a directional coupler type optical switch which operates by injecting current or applying voltage. Is. The optical switch 71 has the same epitaxial layer structure as the above-described optical switches 31 and 61. The difference is that the upper clad layer 37 and the contact layer 38 are processed into a structure of a waveguide type optical switch, and both sides thereof are processed. Through holes 72, 72 extending from the second core layer 36 to the first core layer 34 are formed in the portion, and an insulating film 63 is formed in these through holes 72, 72 in order to avoid unnecessary electric contact with each layer.
It is formed around 72, and thereafter, a metal film 64 to be an ohmic electrode is vapor-deposited on the first core layer 34, and a wiring metal film 65 is formed in these through holes 62, 62. In this case, in order to reduce the resistance of ohmic contact with the lower cladding layer 33, a high concentration n-type impurity diffusion layer 73 is formed in the first core layer 34 by an ion implantation method or a diffusion method. Also in this optical switch 71,
The same action and effect as those of the optical switches 31 and 61 can be obtained.

【0047】なお、この光スイッチ71において、下部
クラッド層33の導電性を本実施例とは反対のp型にと
った場合でも適用できることは言うまでもなく、特に、
下部クラッド層33がp型の場合には、InGaAsP
層へコンタクトをとることは、下部クラッド層と金属電
極との低抵抗なオーミック接触を確保するために、極め
て有効な手段である。
In this optical switch 71, needless to say, it can be applied even when the conductivity of the lower clad layer 33 is p-type, which is the opposite of that of this embodiment.
If the lower cladding layer 33 is p-type, InGaAsP
Contacting the layer is a very effective means for ensuring a low resistance ohmic contact between the lower cladding layer and the metal electrode.

【0048】(第5実施例)図7ないし図9は本発明の
第5実施例である導波路型光スイッチ81を示すもので
あり、電圧の印加により動作する方向性結合器型光スイ
ッチである。ここで、図7は光スイッチ81の断面図、
図8及び図9は該光スイッチ81の第2コア層のバンド
ダイアグラムである。
(Fifth Embodiment) FIGS. 7 to 9 show a waveguide type optical switch 81 according to a fifth embodiment of the present invention, which is a directional coupler type optical switch which operates by applying a voltage. is there. Here, FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical switch 81,
8 and 9 are band diagrams of the second core layer of the optical switch 81.

【0049】この光スイッチ81は、同一導電型の導電
性縦構造を有するもので、下部クラッド層、上部クラッ
ド層及びコンタクト層を同一導電型の構造とすること、
及び第2コア層を電圧の印加によって屈折率が大きく変
化する量子井戸構造とする点に特徴がある。
The optical switch 81 has a conductive vertical structure of the same conductivity type, and the lower clad layer, the upper clad layer and the contact layer have the same conductivity type structure.
Another feature is that the second core layer has a quantum well structure in which the refractive index changes significantly by applying a voltage.

【0050】この光スイッチ81は、InP基板32の
上に、下部クラッド層33、第1コア層34が順次エピ
タキシャル成長され、この下部クラッド層33及び第1
コア層34が所定の形状に加工されて電気的に分離さ
れ、これらの上にInP埋込層35、第2コア層82、
不純物が5×1017cm-3の濃度にドーピングされたn
−InP上部クラッド層83、不純物が5×1018cm
-3の濃度にドーピングされたn−InGaAsコンタク
ト層84が順次エピタキシャル成長され、InP埋込層
35ないしコンタクト層84が導波路型光スイッチの構
造に加工され、コンタクト層84の上にAuGeNi合
金とAuを積層した金属蒸着膜からなる上部電極85が
形成され、下部クラッド層33,33それぞれの上に下
部電極40,40が形成されたものである。そして、各
第1コア層34と第2コア層82により光導波路86
(87)が構成されている。
In this optical switch 81, a lower clad layer 33 and a first core layer 34 are sequentially epitaxially grown on an InP substrate 32, and the lower clad layer 33 and the first core layer 34 are sequentially grown.
The core layer 34 is processed into a predetermined shape and electrically separated, and the InP burying layer 35, the second core layer 82, and
N doped with impurities to a concentration of 5 × 10 17 cm −3
-InP upper clad layer 83, impurities 5 × 10 18 cm
The n-InGaAs contact layer 84 doped to a concentration of -3 is sequentially epitaxially grown, the InP buried layer 35 or the contact layer 84 is processed into a structure of a waveguide type optical switch, and an AuGeNi alloy and Au are formed on the contact layer 84. An upper electrode 85 made of a metal vapor deposition film in which the above are laminated is formed, and the lower electrodes 40, 40 are formed on the lower clad layers 33, 33, respectively. Then, the optical waveguide 86 is formed by the first core layer 34 and the second core layer 82.
(87) is configured.

【0051】第2コア層82は、n−InGaAlAs
層82a、p−InAlAs層82b、ノンドープのI
nGaAs層82c、n−InGaAlAs層82dの
4層からなり、InGaAs層82cが量子井戸となっ
ている。
The second core layer 82 is made of n-InGaAlAs.
Layer 82a, p-InAlAs layer 82b, non-doped I
The InGaAs layer 82c is composed of four layers of an nGaAs layer 82c and an n-InGaAlAs layer 82d, and the InGaAs layer 82c serves as a quantum well.

【0052】第2コア層82のバンドダイアグラムにつ
いて説明する。この第2コア層82に電界が印加されて
いない場合、図8に示すように、InGaAs層82c
の量子井戸内の電子の第1量子準位Ee1は、フェルミ準
位Efより上にあるため、量子井戸内の電子濃度は低
い。
The band diagram of the second core layer 82 will be described. When no electric field is applied to the second core layer 82, as shown in FIG.
Since the first quantum level E e1 of the electron in the quantum well is above the Fermi level E f , the electron concentration in the quantum well is low.

【0053】ここで、第2コア層82に電界を印加した
場合、例えば図9に示すように図中右側へプラスの電位
をかける、すなわちn−InGaAlAs層82aとp
−InAlAs層82bとの間のpn接合に逆バイアス
をかけると、量子井戸の電子の第1量子準位Ee1はフェ
ルミ準位Efより下がるため、電子はn−InGaAl
As層82dよりInGaAs層82cの量子井戸内へ
移動する。この結果、量子井戸内におけるエキシトンの
効果が、移動した電子によるバンドフィリング効果によ
って抑制されるため、該第2コア層82の屈折率が変化
する。したがって、この動作原理により、2本の光導波
路86,87を通る光の伝播定数が、方向性結合器の完
全結合状態より変化し、光のスイッチングが生じる。
Here, when an electric field is applied to the second core layer 82, for example, as shown in FIG. 9, a positive potential is applied to the right side in the figure, that is, the n-InGaAlAs layers 82a and p.
When the pn junction with the -InAlAs layer 82b is reverse-biased, the first quantum level E e1 of the electron in the quantum well falls below the Fermi level E f , so the electron is n-InGaAl.
It moves from the As layer 82d into the quantum well of the InGaAs layer 82c. As a result, the effect of excitons in the quantum well is suppressed by the band-filling effect of the moved electrons, so that the refractive index of the second core layer 82 changes. Therefore, according to this operation principle, the propagation constant of light passing through the two optical waveguides 86 and 87 changes from the fully coupled state of the directional coupler, and light switching occurs.

【0054】以上説明したように、この光スイッチ81
によれば、半絶縁性基板であるInP基板32を用いた
ので、基板による光の吸収がなくなり該InP基板32
を下部クラッドの一部として利用することができる。し
たがって、下部クラッド層33を薄層化することができ
小型化が可能となる。また、他の電気的作用を行う素子
との間の素子間分離が容易となり、同一基板上に他の素
子とのモノリシック集積化が可能となり、配線などの浮
遊容量を削減でき、素子動作の高速化が可能となる。
As described above, this optical switch 81
According to the above, since the InP substrate 32, which is a semi-insulating substrate, is used, light absorption by the substrate is eliminated and the InP substrate 32 is removed.
Can be utilized as part of the lower cladding. Therefore, the lower clad layer 33 can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0055】また、InP基板32上に設けられた複数
の下部クラッド層33,33を互いに分離したので、こ
れらの第1のクラッド層33,33における電気的分離
を良好にすることができる。また、第1コア層34,3
4と第2コア層82とにより複数の光導波路86,87
を構成したので、これらのコア層の厚みを減少させるこ
とができ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度以下
に低減することができ、埋め込み成長の困難性を緩和す
ることができる。したがって、製造が容易で高い歩留り
の導波路型光スイッチを提供することができる。
Further, since the plurality of lower clad layers 33, 33 provided on the InP substrate 32 are separated from each other, good electrical isolation can be achieved in these first clad layers 33, 33. Also, the first core layers 34, 3
4 and the second core layer 82 form a plurality of optical waveguides 86, 87.
Since the core layers are formed, the thickness of these core layers can be reduced, the level difference at the time of embedded growth can be reduced to about 0.5 μm or less, and the difficulty of embedded growth can be eased. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0056】さらに、第2コア層82を、n−InGa
AlAs層82a、p−InAlAs層82b、ノンド
ープのInGaAs層82c、n−InGaAlAs層
82dの4層からなり、InGaAs層82cを量子井
戸構造としたので、スイッチングに要する動作電圧をさ
らに低下させることができる。
Further, the second core layer 82 is formed of n-InGa.
The InGaAs layer 82c has a quantum well structure, which is composed of four layers of the AlAs layer 82a, the p-InAlAs layer 82b, the undoped InGaAs layer 82c, and the n-InGaAlAs layer 82d. Therefore, the operating voltage required for switching can be further reduced. ..

【0057】なお、この第5実施例では、第2コア層を
単一量子井戸としたが、n−InGaAlAs層82
a、p−InAlAs層82b、ノンドープのInGa
As層82c、n−InGaAlAs層82dの4層を
周期的に繰り返す構造とした多重量子井戸構造としても
よい。この場合、スイッチングに要する動作電圧をさら
に低下させることができる。
Although the second core layer is a single quantum well in the fifth embodiment, the n-InGaAlAs layer 82 is used.
a, p-InAlAs layer 82b, undoped InGa
A multi-quantum well structure having a structure in which four layers of the As layer 82c and the n-InGaAlAs layer 82d are periodically repeated may be used. In this case, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
または2記載の導波路型光スイッチによれば、半絶縁性
基板を用いたので、基板による光の吸収がなくなり該半
絶縁性基板を下部クラッドの一部として利用することが
できる。したがって、下部クラッド層を薄層化すること
ができ小型化が可能となる。また、他の電気的作用を行
う素子との間の素子間分離が容易となり、同一基板上に
他の素子とのモノリシック集積化が可能となり、配線な
どの浮遊容量を削減でき、素子動作の高速化が可能とな
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
Alternatively, according to the waveguide type optical switch described in 2, since the semi-insulating substrate is used, light absorption by the substrate is eliminated and the semi-insulating substrate can be used as a part of the lower clad. Therefore, the lower clad layer can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0059】また、半絶縁性基板上に設けられた複数の
下部クラッド層を互いに分離したので、これらの第1の
クラッド層における電気的分離を良好にすることができ
る。また、第1コア層と第2コア層とにより複数の光導
波路を構成したので、これらのコア層の厚みを減少させ
ることができ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度
以下に低減することができ、埋め込み成長の困難性を緩
和することができる。したがって、製造が容易で高い歩
留りの導波路型光スイッチを提供することができる。
Further, since the plurality of lower clad layers provided on the semi-insulating substrate are separated from each other, good electrical isolation can be achieved in these first clad layers. Further, since the plurality of optical waveguides are configured by the first core layer and the second core layer, the thickness of these core layers can be reduced, and the step difference at the time of buried growth can be reduced to about 0.5 μm or less. Therefore, it is possible to alleviate the difficulty of embedded growth. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0060】また、請求項3記載の導波路型光スイッチ
によれば、請求項1または2記載の導波路型光スイッチ
において、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくと
も幅広の方のコア層は、量子井戸構造、量子細線構造、
量子箱構造のいずれかにより構成されてなることとした
ので、スイッチングに要する動作電圧を低下させること
ができる。
According to a third aspect of the waveguide type optical switch of the present invention, in the waveguide type optical switch according to the first or second aspect, at least the wider one of the first and second core layers is used. The core layer is a quantum well structure, a quantum wire structure,
Since it is configured to have any of the quantum box structures, the operating voltage required for switching can be reduced.

【0061】また、請求項4または5記載の導波路型光
スイッチによれば、半絶縁性基板を用いたので、基板に
よる光の吸収がなくなり該半絶縁性基板を下部クラッド
の一部として利用することができる。したがって、下部
クラッド層を薄層化することができ小型化が可能とな
る。また、他の電気的作用を行う素子との間の素子間分
離が容易となり、同一基板上に他の素子とのモノリシッ
ク集積化が可能となり、配線などの浮遊容量を削減で
き、素子動作の高速化が可能となる。
According to the fourth aspect of the waveguide type optical switch, since the semi-insulating substrate is used, light absorption by the substrate is eliminated and the semi-insulating substrate is used as a part of the lower clad. can do. Therefore, the lower clad layer can be thinned and the size can be reduced. In addition, it becomes easy to separate the elements from other elements that perform electrical operation, and monolithic integration with other elements on the same substrate becomes possible, and stray capacitance such as wiring can be reduced, and high-speed element operation can be achieved. Can be realized.

【0062】また、半絶縁性基板上に設けられた複数の
下部クラッド層を互いに分離したので、これらの第1の
クラッド層における電気的分離を良好にすることができ
る。また、第1コア層と第2コア層とにより複数の光導
波路を構成したので、これらのコア層の厚みを減少させ
ることができ、埋め込み成長時の段差を0.5μm程度
以下に低減することができ、埋め込み成長の困難性を緩
和することができる。したがって、製造が容易で高い歩
留りの導波路型光スイッチを提供することができる。
Further, since the plurality of lower clad layers provided on the semi-insulating substrate are separated from each other, good electrical isolation can be achieved in these first clad layers. Further, since the plurality of optical waveguides are configured by the first core layer and the second core layer, the thickness of these core layers can be reduced, and the step difference at the time of buried growth can be reduced to about 0.5 μm or less. Therefore, it is possible to alleviate the difficulty of embedded growth. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0063】また、請求項6記載の導波路型光スイッチ
によれば、請求項4または5記載の導波路型光スイッチ
において、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくと
も幅広の方のコア層は、量子井戸構造、量子細線構造、
量子箱構造のいずれかにより構成されてなることとした
ので、スイッチングに要する動作電圧を低下させること
ができる。
According to a sixth aspect of the waveguide type optical switch of the fourth or fifth aspect, in the waveguide type optical switch, at least the wider one of the first and second core layers is used. The core layer is a quantum well structure, a quantum wire structure,
Since it is configured to have any of the quantum box structures, the operating voltage required for switching can be reduced.

【0064】また、請求項7記載の導波路型光スイッチ
によれば、請求項4または5記載の導波路型光スイッチ
において、前記第1及び第2のコア層のうち、少なくと
も幅広の方のコア層は、ノンドープの量子井戸層と、n
型の導電性を有するn型導電層と、これらの層の中間の
導電性を有し、少なくともその一部がp型の導電型を有
し、かつ前記量子井戸層及びn型導電層を構成する半導
体よりもバンドギャップの広い半導体からなる中間層と
からなる3層構造により構成されてなることとしたの
で、スイッチングに要する動作電圧をさらに低下させる
ことができる。
According to a seventh aspect of the waveguide type optical switch of the present invention, in the waveguide type optical switch according to the fourth or fifth aspect, at least the wider one of the first and second core layers is used. The core layer includes a non-doped quantum well layer and n
-Type conductive layer having p-type conductivity, and an intermediate conductivity between these layers, at least a part of which has p-type conductivity, and constitutes the quantum well layer and the n-type conductive layer Since it is configured to have a three-layer structure including an intermediate layer made of a semiconductor having a wider band gap than the semiconductor, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0065】また、請求項8記載の導波路型光スイッチ
によれば、請求項7記載の導波路型光スイッチにおい
て、前記幅広の方のコア層は、前記3層構造を繰り返し
てなる多層構造により構成されてなることとしたので、
スイッチングに要する動作電圧をさらに低下させること
ができる。
According to the waveguide type optical switch described in claim 8, in the waveguide type optical switch described in claim 7, the wider core layer has a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated. Since it was decided to be composed of
The operating voltage required for switching can be further reduced.

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

【図1】本発明の第1実施例の導波路型光スイッチを示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a waveguide type optical switch according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチを示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a waveguide type optical switch according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3のB−B線に沿う断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【図5】本発明の第3実施例の導波路型光スイッチを示
す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a waveguide type optical switch according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施例の導波路型光スイッチを示
す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a waveguide type optical switch according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施例の導波路型光スイッチを示
す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a waveguide type optical switch according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5実施例の導波路型光スイッチの第
2コア層のバンドダイアグラムを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a band diagram of a second core layer of a waveguide type optical switch according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5実施例の導波路型光スイッチの第
2コア層のバンドダイアグラムを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a band diagram of a second core layer of a waveguide type optical switch according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来の導波路型光スイッチを示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional waveguide type optical switch.

【図11】従来の導波路型光スイッチを示す断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional waveguide type optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 導波路型光スイッチ 32 InP基板(半絶縁性基板) 33 n−InP下部クラッド層 34 ノンドープInGaAsP第1コア層 35 InP埋込層 36 ノンドープInGaAsP第2コア層 37 p−InP上部クラッド層 38 p−InGaAsコンタクト層 39 上部電極 40 下部電極 41,42 光導波路 51 導波路型光スイッチ 52 多重量子井戸構造の第1コア層 53 ノンドープInPエッチストップ層 54 p−InGaAsP第2コア層 55,56 光導波路 61 導波路型光スイッチ 62 スルーホール 63 絶縁膜 64 金属膜 65 配線金属膜 66 n型不純物拡散層 71 導波路型光スイッチ 72 スルーホール 73 n型不純物拡散層 81 導波路型光スイッチ 82 第2コア層 82a n−InGaAlAs層 82b p−InAlAs層 82c ノンドープInGaAs層(量子井戸構造) 82d n−InGaAlAs層 83 n−InP上部クラッド層 84 n−InGaAsコンタクト層 85 上部電極 86,87 光導波路 Ee1 量子井戸の電子の第1量子準位 Ef フェルミ準位31 waveguide type optical switch 32 InP substrate (semi-insulating substrate) 33 n-InP lower cladding layer 34 non-doped InGaAsP first core layer 35 InP buried layer 36 non-doped InGaAsP second core layer 37 p-InP upper cladding layer 38 p -InGaAs contact layer 39 Upper electrode 40 Lower electrode 41,42 Optical waveguide 51 Waveguide optical switch 52 First core layer with multiple quantum well structure 53 Undoped InP etch stop layer 54 p-InGaAsP second core layer 55,56 Optical waveguide 61 waveguide type optical switch 62 through hole 63 insulating film 64 metal film 65 wiring metal film 66 n type impurity diffusion layer 71 waveguide type optical switch 72 through hole 73 n type impurity diffusion layer 81 waveguide type optical switch 82 second core Layer 82a n-InGaAlAs layer 2b p-InAlAs layer 82c undoped InGaAs layer (quantum well structure) 82d n-InGaAlAs layer 83 n-InP upper cladding layer 84 n-InGaAs contact layer 85 upper electrode 86 and 87 first quantum optical waveguide E e1 quantum wells electronic Level E f Fermi level

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 博昭 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 吉本 直人 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 神徳 正樹 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Hiroaki Takeuchi 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Naoto Yoshimoto 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Masaki Shintoku 1-1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板上に互いに分離されて設けられた複数の
第1のクラッド層と、これらの第1のクラッド層各々の
上に設けられ互いに平行なる複数の第1のコア層と、こ
れらの第1のコア層の上に設けられた第2のコア層と、
該第2のコア層の上に設けられ前記第1のクラッド層と
同一導電型の第2のクラッド層と、 前記第2のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記
半絶縁性基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備
し、 前記各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞれ光
導波路が構成され、 これらの光導波路に印加する電圧または注入する電流の
大きさを制御することにより該光導波路内を伝播する光
の光路を切り替えることを特徴とする導波路型光スイッ
チ。
1. A semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate separately from each other, and provided on each of the first clad layers and parallel to each other. A plurality of first core layers, a second core layer provided on these first core layers,
A second clad layer provided on the second core layer and having the same conductivity type as the first clad layer; a first electrode provided on the second core layer; and the semi-insulating layer. A plurality of second electrodes provided on a flexible substrate, and an optical waveguide is configured by each of the first core layer and the second core layer, and a voltage or injection applied to these optical waveguides. A waveguide type optical switch characterized in that the optical path of light propagating in the optical waveguide is switched by controlling the magnitude of a current to be applied.
【請求項2】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板上に互いに分離されて設けられた複数の
第1のクラッド層と、これらの第1のクラッド層の上に
設けられた第1のコア層と、該第1のコア層の上かつ前
記複数の第1のクラッド層それぞれの上方に互いに平行
に設けられた複数の第2のコア層と、これらの第2のコ
ア層の上に設けられ前記第1のクラッド層と同一導電型
の第2のクラッド層と、 前記第2のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記
半絶縁性基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備
し、 前記各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞれ光
導波路が構成され、 これらの光導波路に印加する電圧または注入する電流の
大きさを制御することにより該光導波路内を伝播する光
の光路を切り替えることを特徴とする導波路型光スイッ
チ。
2. A semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other, and a first clad layer provided on these first clad layers. A core layer, a plurality of second core layers provided on the first core layer and above the plurality of first cladding layers in parallel with each other, and on the second core layers; A second clad layer having the same conductivity type as the first clad layer, a first electrode provided on the second core layer, and a plurality of electrodes provided on the semi-insulating substrate. And a second electrode, wherein each of the first core layer and the second core layer constitutes an optical waveguide, and a voltage applied to these optical waveguides or a magnitude of an injected current is controlled. A waveguide characterized in that the optical path of light propagating in the optical waveguide is switched by Light switch.
【請求項3】 請求項1または2記載の導波路型光スイ
ッチにおいて、 前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅広の方
のコア層は、量子井戸構造、量子細線構造、量子箱構造
のいずれかにより構成されてなることを特徴とする導波
路型光スイッチ。
3. The optical waveguide switch according to claim 1, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers has a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum box. A waveguide type optical switch characterized in that it is constituted by any one of the structures.
【請求項4】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板上に互いに分離されて設けられた複数の
第1のクラッド層と、これらの第1のクラッド層各々の
上に設けられ互いに平行なる複数の第1のコア層と、こ
れらの第1のコア層の上部に設けられた第2のコア層
と、該第2のコア層の上に設けられ前記第1のクラッド
層と反対導電型の第2のクラッド層と、 前記第2のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記
半絶縁性基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備
し、 前記各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞれ光
導波路が構成され、 これらの光導波路に印加する電圧または注入する電流の
大きさを制御することにより該光導波路内を伝播する光
の光路を切り替えることを特徴とする導波路型光スイッ
チ。
4. A semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate separately from each other, and provided on each of the first clad layers and parallel to each other. A plurality of first core layers, a second core layer provided on the first core layers, and a conductivity type opposite to the first clad layer provided on the second core layers; Second clad layer, a first electrode provided on the second core layer, and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate. Optical waveguides are respectively constituted by the first core layer and the second core layer, and the optical path of light propagating in the optical waveguides is controlled by controlling the voltage applied to these optical waveguides or the magnitude of the injected current. A waveguide type optical switch characterized by switching.
【請求項5】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板上に互いに分離されて設けられた複数の
第1のクラッド層と、これらの第1のクラッド層の上に
設けられた第1のコア層と、該第1のコア層の上かつ前
記複数の第1のクラッド層それぞれの上方に互いに平行
に設けられた複数の第2のコア層と、これらの第2のコ
ア層の上部に設けられ前記第1のクラッド層と反対導電
型の第2のクラッド層と、 前記第2のコア層の上に設けられた第1の電極と、前記
半絶縁性基板上に設けられた複数の第2の電極とを具備
し、 前記各第1のコア層と第2のコア層とによりそれぞれ光
導波路が構成され、 これらの光導波路に印加する電圧または注入する電流の
大きさを制御することにより該光導波路内を伝播する光
の光路を切り替えることを特徴とする導波路型光スイッ
チ。
5. A semi-insulating substrate, a plurality of first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other, and a first clad layer provided on these first clad layers. A core layer, a plurality of second core layers provided on the first core layer and above each of the plurality of first cladding layers in parallel with each other, and on top of the second core layers; A second clad layer which is provided and has a conductivity type opposite to that of the first clad layer, a first electrode which is provided on the second core layer, and a plurality of electrodes which are provided on the semi-insulating substrate. And a second electrode, wherein each of the first core layer and the second core layer constitutes an optical waveguide, and a voltage applied to these optical waveguides or a magnitude of an injected current is controlled. Guided light characterized by switching the optical path of light propagating in the optical waveguide by Type optical switch.
【請求項6】 請求項4または5記載の導波路型光スイ
ッチにおいて、 前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅広の方
のコア層は、量子井戸構造、量子細線構造、量子箱構造
のいずれかにより構成されてなることを特徴とする導波
路型光スイッチ。
6. The waveguide type optical switch according to claim 4, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers has a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum box. A waveguide type optical switch characterized in that it is constituted by any one of the structures.
【請求項7】 請求項4または5記載の導波路型光スイ
ッチにおいて、 前記第1及び第2のコア層のうち、少なくとも幅広の方
のコア層は、ノンドープの量子井戸層と、n型の導電性
を有するn型導電層と、これらの層の中間の導電性を有
し、少なくともその一部がp型の導電型を有し、かつ前
記量子井戸層及びn型導電層を構成する半導体よりもバ
ンドギャップの広い半導体からなる中間層とからなる3
層構造により構成されてなることを特徴とする導波路型
光スイッチ。
7. The waveguide type optical switch according to claim 4, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is a non-doped quantum well layer and an n-type core layer. An n-type conductive layer having conductivity, and a semiconductor having conductivity between these layers, at least a part of which has p-type conductivity, and which constitutes the quantum well layer and the n-type conductive layer. 3 with an intermediate layer made of a semiconductor having a wider band gap than
A waveguide type optical switch having a layered structure.
【請求項8】 請求項7記載の導波路型光スイッチにお
いて、 前記幅広の方のコア層は、前記3層構造を繰り返してな
る多層構造により構成されてなることを特徴とする導波
路型光スイッチ。
8. The waveguide type optical switch according to claim 7, wherein the wider core layer has a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated. switch.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10274758A (en) * 1997-03-31 1998-10-13 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Waveguide type optical modulator

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JPH10274758A (en) * 1997-03-31 1998-10-13 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Waveguide type optical modulator

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