JPH05307200A - Waveguide type optical switch and its manufacture - Google Patents

Waveguide type optical switch and its manufacture

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JPH05307200A
JPH05307200A JP11197492A JP11197492A JPH05307200A JP H05307200 A JPH05307200 A JP H05307200A JP 11197492 A JP11197492 A JP 11197492A JP 11197492 A JP11197492 A JP 11197492A JP H05307200 A JPH05307200 A JP H05307200A
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JP
Japan
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layer
layers
core
clad
semi
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Application number
JP11197492A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Hasumi
裕二 蓮見
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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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Abstract

PURPOSE:To make a first clad layer thin, to facilitate the inter-element separation, to achieve a monolithic integration on the same substrate and to speed up the action of the elements. CONSTITUTION:This waveguide-type optical switch 31 is provided with a semi- insulating substrate 32 formed with plural first core layers 34 separated either by a semi-insulating layer or a highly resistant layer on the surface, plural first core layers 36, second core layers 38, a second layer 39 opposite conductive to the clad layers 34, a first electrode 41 and a second electrode 42. Further, the manufacturing method is constituted by injecting an element to be semi- insulated or highly resistant to the part excluding the clad layer of a conductive crystal layer on the surface of the semi-insulating substrate or forming the semi-insulating layer or the highly resistant layer after the same part is selectively removed and subsequently forming the plural first core layers, the second core layers and second clad layers successively.

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及
びその製造方法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 of an arithmetic unit and an information processing system using light, and a manufacturing method thereof. ..

【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21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の各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、前記第1コア層4と第2コア層6により光導波路1
2(13)が構成されたものである(参考文献:E.L
allier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. 21, 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 portion for independently applying voltage or current injection to each upper portion of the zinc diffusion layers 8 and 8. The electrodes 10 and 10 are formed, and the lower electrode 11 is formed on the bottom surface of the n-InP substrate 2, and the optical waveguide 1 is formed by the first core layer 4 and the second core layer 6.
2 (13) is constructed (reference document: E.L.
allier 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22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、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26,26、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In
P埋込層28により埋め込まれ、コンタクト層27,2
7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、前記第1コア
層23と第2コア層25により光導波路29(30)が
構成されたものである。
As a second example, as shown in FIG. 22, a directional coupler type optical switch (hereinafter abbreviated as an optical switch) 2 which utilizes the change of 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 etch stop layer 5 is sequentially grown, and InGaAsP second core layers 25, 25 made of non-doped or p-type semiconductor are grown at predetermined positions on the etch stop layer 5.
The high-concentration p-InP upper cladding layers 26, 26 and the high-concentration p-type so as to fill the second core layers 25, 25.
The InGaAs contact layers 27, 27 are grown, and the upper cladding layers 26, 26 and the contact layers 27, 27 are surrounded by high resistance or undoped or low concentration n-type In.
The contact layers 27 and 2 are buried by the P buried layer 28.
Upper electrodes 10 and 10 are formed on the upper part of the n-InP
The lower electrode 11 is formed on the bottom surface of the substrate 2, and 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。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1
1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。
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. However, this diffusion step has a drawback that the production yield is significantly reduced because of the risk of device damage due to the high temperature treatment necessary for diffusion and the need for a high level of control of the diffusion distance. 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. Also, the lower electrode 1
Since 1 must be arranged on the bottom surface of the n-InP substrate 2, there is also a drawback that the process becomes complicated and the cost of the product increases.

【0007】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。しかしながら、この埋め込み成長は間隔
が2μmと狭い2本のリッジの間を埋め込むために、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。
Further, in the optical switch 21, since the conductive n-InP substrate 2 is shared as a common conductor, the electric 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. However, in this buried growth, since the space between two ridges having a narrow interval of 2 μm is buried, there is a problem that the region selectivity between the buried part and the other part is difficult, and the light confinement and It is extremely difficult to flatly embed the upper clad layer 26, 26 having a thickness of about 1.5 to 2 μm, which is necessary for avoiding the light loss due to the electrode, up to the high resistance layer thereunder and having a large step difference. However, there is also a drawback that it requires a high degree of controllability. 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.

【0008】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 wiring on the substrate and makes it difficult to isolate elements from each other in monolithic integration with other electrical 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.

【0009】また、従来の光スイッチ1(21)におい
ては、各々の光導波路12,13(29,30)の電気
制御を独立に行うため、各導波路12,13(29,3
0)の電気的な分離が必要であるが、従来の導電性基板
を用いた方法では、この分離を実現するために、スイッ
チを構成するエピタキシャル結晶よりなる多層構造の
内、上部クラッド層へ導電性の拡散層を形成したり、上
部クラッド層をリッジ状に加工した後、この段差の大き
なリッジ形状を高抵抗ないしノンドープの結晶層で再度
埋め込むことによりスイッチを形成していたために、難
度の高い製造技術が必要となり、素子製造の歩留りを確
保することが困難であった。
Further, in the conventional optical switch 1 (21), since the electrical control of each optical waveguide 12, 13 (29, 30) is performed independently, each waveguide 12, 13 (29, 3) is controlled.
0) is required to be electrically separated. However, in the conventional method using a conductive substrate, in order to realize this separation, the conductive layer is electrically connected to the upper clad layer in the multilayer structure made of the epitaxial crystal that constitutes the switch. A high-resistance or non-doped crystal layer to form a switch after forming a conductive diffusion layer or processing the upper clad layer into a ridge shape. Manufacturing technology is required, and it has been difficult to secure the yield of device manufacturing.

【0010】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及びその製造方法を
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 of the related art, and in addition to the steps of element processing or crystal growth associated with electrical isolation between optical waveguides. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a waveguide type optical switch and a method for manufacturing the same that can solve the above problems and improve the manufacturing yield.

【0011】[0011]

【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及びその
製造方法を採用した。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、該半絶縁性基板の上
に設けられ、半絶縁層または高抵抗層のいずれかにより
互いに分離された導電性の複数の第1のクラッド層と、
前記複数の第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、前記複数の第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 adopts the following waveguide type optical switch and its manufacturing method. That is, the waveguide type optical switch according to claim 1 is provided with a semi-insulating substrate and a plurality of conductive layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either the semi-insulating layer or the high resistance layer. A first cladding layer of
A plurality of first core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other; a second core layer provided on the first core layers; and a second core A second clad layer provided on the layer and having a conductivity type opposite to that of the first clad layer, a first electrode provided on the second core layer, and provided on the semi-insulating substrate. A plurality of second electrodes, and the plurality of first core layers and the plurality of second core layers respectively form optical waveguides, and the magnitude of the voltage or the current to be applied to these optical waveguides is large. The optical path of the light propagating in the optical waveguide is switched by controlling the height.

【0012】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、該半絶縁性基板の上に設けられ、
半絶縁層または高抵抗層のいずれかにより互いに分離さ
れた導電性の複数の第1のクラッド層と、前記複数の第
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、前記複数の
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、
前記第1のコア層と複数の第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 second aspect is provided with a semi-insulating substrate and the semi-insulating substrate.
A plurality of conductive first clad layers separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer; a first core layer provided on the plurality of first clad layers; A plurality of second core layers provided in parallel with each other on one core layer and above each of the plurality of first clad layers; and the first clad provided on these second core layers. A second clad layer having a conductivity type opposite to that of the layer, a first electrode provided on the plurality of second core layers, and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate. Equipped with,
Optical waveguides are respectively constituted by the first core layer and the plurality of second core layers, and propagate in the optical waveguides by controlling the voltage applied to these optical waveguides or the magnitude of the injected current. It is characterized by switching the optical path of light.

【0013】また、請求項3記載の導波路型光スイッチ
は、半絶縁性基板と、該半絶縁性基板の上に設けられ、
半絶縁層または高抵抗層のいずれかにより互いに分離さ
れた導電性の複数の第1のクラッド層と、前記複数の第
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、前記複数の第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 third aspect is provided with a semi-insulating substrate and the semi-insulating substrate.
A plurality of conductive first clad layers separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, and a plurality of first cores provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other. A layer, a second core layer provided on the first core layer, and 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,
A plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, and the plurality of first core layers and the plurality of second core layers respectively form optical waveguides, and are 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 applied voltage or the magnitude of the injected current.

【0014】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、該半絶縁性基板の上に設けられ、
半絶縁層または高抵抗層のいずれかにより互いに分離さ
れた導電性の複数の第1のクラッド層と、前記複数の第
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
ラッド層と同一導電型の第2のクラッド層と、前記複数
の第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、前記第1のコア層と複数の第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 is provided with a semi-insulating substrate and the semi-insulating substrate.
A plurality of conductive first clad layers separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer; a first core layer provided on the plurality of first clad layers; A plurality of second core layers provided in parallel to each other on one core layer and above each of the plurality of first clad layers, and the first clad provided on top of these second core layers. A second clad layer having the same conductivity type as the layer, a first electrode provided on the plurality of second core layers, and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate. Optical waveguides are respectively constituted by the first core layer and a plurality of second core layers, and the optical waveguides are controlled by controlling the voltage applied to these optical waveguides or the magnitude of the injected current. The feature is that the optical path of light propagating inside is switched.

【0015】また、請求項5記載の導波路型光スイッチ
は、請求項1、2、3または4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 fifth aspect is the waveguide type optical switch according to the first, second, third or fourth aspect, wherein at least the width of the first and second core layers is wide. One of the core layers is characterized by being formed of a quantum well structure, a quantum wire structure, or a quantum box structure.

【0016】また、請求項6記載の導波路型光スイッチ
は、請求項3または4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、ア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 6 is the waveguide type optical switch according to claim 3 or 4, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is used. Has an undoped 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 a p-type conductivity type, 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.

【0017】また、請求項7記載の導波路型光スイッチ
は、請求項6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。
A waveguide type optical switch according to a seventh aspect is the waveguide type optical switch according to the sixth aspect, wherein the wider core layer has a multilayer structure in which the three-layer structure is repeated. It is characterized by being done.

【0018】また、請求項8記載の導波路型光スイッチ
は、半絶縁性基板と、該半絶縁性基板の上に設けられ、
半絶縁層または高抵抗層のいずれかにより互いに分離さ
れた導電性の複数の第1のクラッド層と、前記複数の第
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
のコア層と、これら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、前記複数
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
複数のコア層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 claim 8 is provided with a semi-insulating substrate and the semi-insulating substrate.
A plurality of conductive first clad layers separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer; and a plurality of core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other, A second clad layer provided on the core layers and having a conductivity type opposite to that of the first clad layer; a first electrode provided on the plurality of core layers; and a semi-insulating substrate. A plurality of second electrodes provided, and switching the optical path of light propagating in the optical waveguide by controlling the magnitude of the voltage applied or the current injected to the plurality of core layers. I am trying.

【0019】また、請求項9記載の導波路型光スイッチ
は、半絶縁性基板と、該半絶縁性基板の上に設けられ、
半絶縁層または高抵抗層のいずれかにより互いに分離さ
れた導電性の複数の第1のクラッド層と、前記複数の第
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
のコア層と、これら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、前記複数
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
複数のコア層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。
The waveguide type optical switch according to a ninth aspect is provided with a semi-insulating substrate and the semi-insulating substrate.
A plurality of conductive first clad layers separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer; and a plurality of core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other, A second clad layer provided on these core layers and having the same conductivity type as the first clad layer, a first electrode provided on the plurality of core layers, and a semi-insulating substrate. A plurality of second electrodes provided, and switching the optical path of light propagating in the optical waveguide by controlling the magnitude of the voltage applied or the current injected to the plurality of core layers. I am trying.

【0020】また、請求項10記載の導波路型光スイッ
チは、請求項8または9記載の導波路型光スイッチにお
いて、前記コア層は、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。
The waveguide type optical switch according to claim 10 is the waveguide type optical switch according to claim 8 or 9, wherein the core layer has a quantum well structure, a quantum wire structure or a quantum box structure. It is characterized by being constituted by.

【0021】また、請求項11記載の導波路型光スイッ
チは、請求項9記載の導波路型光スイッチにおいて、前
記コア層は、ア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。
Further, the waveguide type optical switch according to claim 11 is the waveguide type optical switch according to claim 9, wherein the core layer is an undoped quantum well layer and an n-type having n-type conductivity. A conductive layer and an intermediate conductivity between these layers, at least a part of which has a p-type conductivity, and a wider bandgap than the semiconductor forming the quantum well layer and the n-type conductive layer. 3 consisting of a semiconductor intermediate layer
It is characterized by being configured by a layered structure.

【0022】また、請求項12記載の導波路型光スイッ
チは、請求項11記載の導波路型光スイッチにおいて、
前記コア層は、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。
A waveguide type optical switch according to a twelfth aspect is the waveguide type optical switch according to the eleventh aspect.
It is characterized in that the core layer has a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated.

【0023】また、請求項13記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外
の部分に該結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を
注入して互いに分離された複数の第1のクラッド層を形
成し、次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上
に互いに平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコ
ア層の上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第
1のクラッド層と反対導電型の第2のクラッド層を順次
形成し、次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極
を、また前記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれ
ぞれ形成することを特徴としている。
In the method of manufacturing a waveguide type optical switch according to a thirteenth aspect, a conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. A plurality of first clad layers separated from each other by injecting an element for semi-insulating the crystal layer or increasing the resistance thereof, and then being parallel to each other on each of the plurality of first clad layers. A plurality of first core layers, a second core layer on the first core layers, and a second clad layer having a conductivity type opposite to that of the first clad layer on the second core layers in order; And then forming a first electrode on the second core layer and a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.

【0024】また、請求項14記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外
の部分に該結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を
注入して互いに分離された複数の第1のクラッド層を形
成し、次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第
1のコア層、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なる複数の第2
のコア層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッ
ド層と反対導電型の第2のクラッド層を順次形成し、次
いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前記
半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成する
ことを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a waveguide type optical switch, a conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. A plurality of first clad layers separated from each other by injecting an element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystalline layer into a first core layer, and then forming a first core on the plurality of first clad layers. A layer, a plurality of second cores parallel to each other on the first core layer and above each of the plurality of first clad layers.
Core layers, a second clad layer having a conductivity type opposite to that of the first clad layer is sequentially formed on the second core layers, and then a first electrode is formed on the second core layers. Moreover, a plurality of second electrodes are respectively formed on the semi-insulating substrate.

【0025】また、請求項15記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外
の部分に該結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を
注入して互いに分離された複数の第1のクラッド層を形
成し、次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上
に互いに平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコ
ア層の上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第
1のクラッド層と同一導電型の第2のクラッド層を順次
形成し、次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極
を、また前記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれ
ぞれ形成することを特徴としている。
In the method of manufacturing a waveguide type optical switch according to a fifteenth aspect, a conductive crystal layer is formed on a surface of a semi-insulating substrate, and a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. A plurality of first clad layers separated from each other by injecting an element for semi-insulating the crystal layer or increasing the resistance thereof, and then being parallel to each other on each of the plurality of first clad layers. A plurality of first core layers, a second core layer on the first core layers, and a second clad layer of the same conductivity type as the first clad layer on the second core layer in this order. And then forming a first electrode on the second core layer and a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.

【0026】また、請求項16記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外
の部分に該結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を
注入して互いに分離された複数の第1のクラッド層を形
成し、次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第
1のコア層、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なる複数の第2
のコア層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッ
ド層と同一導電型の第2のクラッド層を順次形成し、次
いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前記
半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成する
ことを特徴としている。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a waveguide type optical switch, a conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. A plurality of first clad layers separated from each other by injecting an element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystalline layer into a first core layer, and then forming a first core on the plurality of first clad layers. A layer, a plurality of second cores parallel to each other on the first core layer and above each of the plurality of first clad layers.
Core layers, a second clad layer of the same conductivity type as the first clad layer is sequentially formed on the second core layer, and then a first electrode is formed on the second core layer. Moreover, a plurality of second electrodes are respectively formed on the semi-insulating substrate.

【0027】また、請求項17記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層を選択除去して互いに分離された所
定の形状の複数の第1のクラッド層とし、前記結晶層の
選択除去された部分に半絶縁層または高抵抗層を形成
し、次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上に
互いに平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコア
層の上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第1
のクラッド層と反対導電型の第2のクラッド層を順次形
成し、次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、
また前記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ
形成することを特徴としている。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a waveguide type optical switch, a conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed to separate predetermined layers. A plurality of first clad layers each having a shape, a semi-insulating layer or a high resistance layer is formed in a selectively removed portion of the crystal layer, and a plurality of parallel first parallel clad layers are formed on each of the plurality of first clad layers. A first core layer, a second core layer on the first core layer, and the first core layer on the second core layer.
Second cladding layer of opposite conductivity type to that of the first cladding layer are sequentially formed, and then a first electrode is formed on the second core layer.
A plurality of second electrodes are respectively formed on the semi-insulating substrate.

【0028】また、請求項18記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層を選択除去して互いに分離された所
定の形状の複数の第1のクラッド層とし、前記結晶層の
選択除去された部分に半絶縁層または高抵抗層を形成
し、次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第1
のコア層、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なる複数の第2の
コア層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッド
層と反対導電型の第2のクラッド層を順次形成し、次い
で、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前記半
絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成するこ
とを特徴としている。
In the method of manufacturing a waveguide type optical switch according to claim 18, a conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed so as to be separated from each other in a predetermined manner. A plurality of first clad layers having a shape, a semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion of the crystal layer, and then a first insulating layer is formed on the plurality of first clad layers.
Core layers, a plurality of second core layers that are parallel to each other on the first core layer and above each of the plurality of first clad layers, and the first clad on the second core layers. A second cladding layer having a conductivity type opposite to that of the layer, and then forming a first electrode on the second core layer and a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate. It is characterized by doing.

【0029】また、請求項19記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層を選択除去して互いに分離された所
定の形状の複数の第1のクラッド層とし、前記結晶層の
選択除去された部分に半絶縁層または高抵抗層を形成
し、次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上に
互いに平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコア
層の上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第1
のクラッド層と同一導電型の第2のクラッド層を順次形
成し、次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、
また前記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ
形成することを特徴としている。
In the method of manufacturing a waveguide type optical switch according to a nineteenth aspect of the invention, a conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed so as to be separated from each other by a predetermined distance. A plurality of first clad layers each having a shape, a semi-insulating layer or a high resistance layer is formed in a selectively removed portion of the crystal layer, and a plurality of parallel first parallel clad layers are formed on each of the plurality of first clad layers. A first core layer, a second core layer on the first core layer, and the first core layer on the second core layer.
A second clad layer having the same conductivity type as that of the first clad layer is sequentially formed, and then a first electrode is formed on the second core layer.
A plurality of second electrodes are respectively formed on the semi-insulating substrate.

【0030】また、請求項20記載の導波路型光スイッ
チの製造方法は、半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、該結晶層を選択除去して互いに分離された所
定の形状の複数の第1のクラッド層とし、前記結晶層の
選択除去された部分に半絶縁層または高抵抗層を形成
し、次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第1
のコア層、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なる複数の第2の
コア層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッド
層と同一導電型の第2のクラッド層を順次形成し、次い
で、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前記半
絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成するこ
とを特徴としている。
According to a twentieth aspect of the present invention, in a method of manufacturing a waveguide type optical switch, a conductive crystal layer is formed on a surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed to separate predetermined layers. A plurality of first clad layers having a shape, a semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion of the crystal layer, and then a first insulating layer is formed on the plurality of first clad layers.
Core layers, a plurality of second core layers that are parallel to each other on the first core layer and above each of the plurality of first clad layers, and the first clad on the second core layers. A second clad layer having the same conductivity type as that of the first layer, and then forming a first electrode on the second core layer and a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate. It is characterized by doing.

【0031】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族化合物半導体が挙げられる。また、結晶
層を半絶縁化または高抵抗化する元素としては、例えば
InPやGaAs等のIII−V族化合物半導体の結晶
層の場合では、酸素(O)、水素(H)、鉄(Fe)、
クロム(Cr)等が効果的である。
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). Can be mentioned. Further, as the element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystal layer, for example, in the case of a crystal layer of a III-V group compound semiconductor such as InP or GaAs, oxygen (O), hydrogen (H), iron (Fe) is used. ,
Chromium (Cr) and the like are effective.

【0032】[0032]

【作用】本発明の請求項1、2、3または4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、第1の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, 2, 3 or 4, the use of the semi-insulating substrate eliminates absorption of light by the substrate, and the semi-insulating substrate serves as a lower clad. It can be used as a part.
Therefore, the first clad layer can be thinned and downsized. 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.

【0033】また、半絶縁性基板上に半絶縁層または高
抵抗層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数
の第1のクラッド層を形成することにより、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, by forming a plurality of conductive first clad layers separated from each other by either the semi-insulating layer or the high resistance layer on the semi-insulating substrate, the first clad layer in these first clad layers is formed. Good electrical isolation. 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.

【0034】また、請求項5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.

【0035】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、ア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。
In the waveguide type optical switch according to a sixth aspect of the present invention, of the first and second core layers, at least the wider core layer is an undoped quantum well layer and n-type conductivity. 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.

【0036】また、請求項7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。
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 multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated. To do.

【0037】また、請求項8または9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、第1の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, 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 will be possible. Therefore, the first clad layer can be thinned and downsized. 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.

【0038】また、半絶縁性基板上に半絶縁層または高
抵抗層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数
の第1のクラッド層を形成することにより、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、一重構造のコア層により複数の光導波路を構成する
ことにより、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, by forming a plurality of conductive first clad layers separated from each other by either the semi-insulating layer or the high resistance layer on the semi-insulating substrate, the first clad layer in these first clad layers can be formed. Good electrical isolation. In addition, by forming a plurality of optical waveguides with a core layer having a single-layer structure, it is possible to reduce the difficulty of buried growth. Therefore, it becomes possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0039】また、請求項10記載の導波路型光スイッ
チでは、前記コア層を、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 tenth aspect, the core layer is made up of a quantum well structure, a quantum wire structure,
By using any of the quantum box structures, the operating voltage required for switching is reduced.

【0040】また、請求項11記載の導波路型光スイッ
チでは、前記コア層を、ア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。
Further, in the optical waveguide switch according to the eleventh aspect, the core layer is an undoped 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 By adopting a three-layer structure including an intermediate layer made of a semiconductor having a wider bandgap than that of the semiconductor, the operating voltage required for switching is further reduced.

【0041】また、請求項12記載の導波路型光スイッ
チでは、前記コア層を、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 twelfth aspect, the operating voltage required for switching is further reduced by forming the core layer with a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated.

【0042】また、請求項13、14、15または16
記載の導波路型光スイッチの製造方法では、半絶縁性基
板の表面に形成された導電性の結晶層のクラッド層を形
成すべき部分以外の部分に該結晶層を半絶縁化または高
抵抗化する元素を注入することにより、互いに分離され
電気的分離が良好な導電性の複数の第1のクラッド層を
形成する。この第1のクラッド層は導波路へ及ぼす電気
的作用を良好に分離するため、1.5〜2μmと厚い上
部クラッド層を再成長で埋め込む工程や、亜鉛の拡散工
程を避けることができ、製造が容易となる。
Further, claim 13, 14, 15 or 16
In the method for manufacturing a waveguide type optical switch described in the above, in a conductive crystal layer formed on a surface of a semi-insulating substrate, the crystal layer is semi-insulated or has high resistance in a portion other than a portion where a clad layer is to be formed. By injecting the element for forming a conductive first clad layer, a plurality of conductive first clad layers which are separated from each other and have good electric isolation are formed. Since the first cladding layer satisfactorily separates the electric action exerted on the waveguide, it is possible to avoid the step of regrowth filling the upper cladding layer having a thickness of 1.5 to 2 μm and the zinc diffusion step. Will be easier.

【0043】また、これら複数の第1のクラッド層の上
に第1のコア層、第2のコア層、第2のクラッド層を順
次形成することにより、各導波路へ独立に電気的作用を
及ぼすことが可能になる。さらに、コア層のみを埋め込
むことにより、この層の膜厚は0.5μm以下とするこ
とが可能となり、埋め込み成長が極めて容易となる。し
たがって、従来においてなされた段差の大きな部分への
埋め込み成長が不要になる。また、半絶縁性基板を用い
ることにより、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、同一基板上に素子を集積化するこ
とが容易となる。
Further, by sequentially forming the first core layer, the second core layer, and the second clad layer on the plurality of first clad layers, an electric action is independently applied to each waveguide. It becomes possible to exert. Furthermore, by embedding only the core layer, the film thickness of this layer can be 0.5 μm or less, and the embedding growth becomes extremely easy. Therefore, it is not necessary to perform the burying growth on a portion having a large step difference, which is conventionally performed. Further, by using the semi-insulating substrate, it becomes easy to separate the devices from other devices that perform an electrical action, and it becomes easy to integrate the devices on the same substrate.

【0044】また、請求項17,18,19または20
記載の導波路型光スイッチの製造方法では、半絶縁性基
板の表面に形成された導電性の結晶層を選択除去し、こ
の選択除去された部分に半絶縁層または高抵抗層を形成
することにより、互いに分離され電気的分離が良好な導
電性の複数の第1のクラッド層を形成する。この第1の
クラッド層は導波路へ及ぼす電気的作用を良好に分離す
るため、1.5〜2μmと厚い上部クラッド層を再成長
で埋め込む工程や、亜鉛の拡散工程を避けることがで
き、製造が容易となる。
Further, claim 17, 18, 19 or 20
In the method for manufacturing a waveguide type optical switch described in the above, a conductive crystal layer formed on a surface of a semi-insulating substrate is selectively removed, and a semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion. Thus, a plurality of conductive first clad layers which are separated from each other and have good electric isolation are formed. Since the first cladding layer satisfactorily separates the electric action exerted on the waveguide, it is possible to avoid the step of regrowth filling the upper cladding layer having a thickness of 1.5 to 2 μm and the zinc diffusion step. Will be easier.

【0045】また、これら複数の第1のクラッド層の上
に第1のコア層、第2のコア層、第2のクラッド層を順
次形成することにより、各導波路へ独立に電気的作用を
及ぼすことが可能になる。さらに、コア層のみを埋め込
むことにより、この層の膜厚は0.5μm以下とするこ
とが可能となり、埋め込み成長が極めて容易となる。し
たがって、従来においてなされた段差の大きな部分への
埋め込み成長が不要になる。また、半絶縁性基板を用い
ることにより、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、同一基板上に素子を集積化するこ
とが容易となる。
Further, by sequentially forming the first core layer, the second core layer, and the second clad layer on the plurality of first clad layers, an electric action is independently applied to each waveguide. It becomes possible to exert. Furthermore, by embedding only the core layer, the film thickness of this layer can be 0.5 μm or less, and the embedding growth becomes extremely easy. Therefore, it is not necessary to perform the burying growth on a portion having a large step difference, which is conventionally performed. Further, by using the semi-insulating substrate, it becomes easy to separate the devices from other devices that perform an electrical action, and it becomes easy to integrate the devices on the same substrate.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明に係る導波路型光スイッチ及び
その製造方法の各実施例について説明する。 (第1実施例)図1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を示す断
面図で、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の表面には、高抵抗InP層
33,…により互いに分離され不純物濃度が5×1017
cm-3の導電性の2つのn−InP下部クラッド層(第
1のクラッド層)34,34が形成されている。
EXAMPLES Examples of a waveguide type optical switch and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a waveguide type optical switch (hereinafter abbreviated as an optical switch) 31 according to a first embodiment of the present invention. Directionality of operation by current injection or voltage application. It is a coupler type optical switch. The optical switch 31 as it has conductivity vertical structure of pin, semi-insulating on the surface of the InP substrate 32 is a semiconductor substrate, a high-resistance InP layer 33, the impurity concentration separated from each other by ... 5 × 10 17
Two conductive n-InP lower cladding layers (first cladding layers) 34, 34 having a cm −3 are formed.

【0047】これら下部クラッド層34,34の上に
は、ノンドープInPバッファ層35が形成され、該バ
ッファ層35の上かつ下部クラッド層34,34の上方
には、電気的に分離されかつ互いに平行なノンドープI
nGaAsP第1コア層36,36が形成され、これら
の上に高抵抗またはノンドープInP埋込層37、ノン
ドープInGaAsP第2コア層38、不純物濃度が5
×1017cm-3となるように不純物がドーピングされた
p−InP上部クラッド層(第2のクラッド層)39、
不純物濃度が5×1018cm-3となるように不純物がド
ーピングされたp−InGaAsコンタクト層40が順
次エピタキシャル成長され、これらバッファ層35ない
しコンタクト層40が導波路型光スイッチの構造に加工
されている。
A non-doped InP buffer layer 35 is formed on the lower cladding layers 34, 34, and electrically isolated and parallel to each other on the buffer layer 35 and above the lower cladding layers 34, 34. Non-doped I
The nGaAsP first core layers 36, 36 are formed, and a high resistance or non-doped InP buried layer 37, a non-doped InGaAsP second core layer 38, and an impurity concentration of 5 are formed thereon.
P-InP upper clad layer (second clad layer) 39 doped with impurities to have a concentration of × 10 17 cm -3 ,
The p-InGaAs contact layers 40 doped with impurities so that the impurity concentration becomes 5 × 10 18 cm −3 are sequentially epitaxially grown, and these buffer layers 35 or contact layers 40 are processed into a waveguide type optical switch structure. There is.

【0048】このコンタクト層40の上にはAuZnN
i合金とAuを積層した金属蒸着膜からなる上部電極
(第1の電極)41が形成され、下部クラッド層34,
34それぞれの上にはAuGeNi合金とAuを積層し
た金属蒸着膜からなる下部電極(第2の電極)42,4
2が形成されている。そして、2つの第1コア層36,
36と第2コア層38とにより光導波路43,44が構
成されている。
AuZnN is formed on the contact layer 40.
An upper electrode (first electrode) 41 made of a metal vapor deposition film in which an i alloy and Au are laminated is formed, and the lower clad layer 34,
34 lower electrodes (second electrodes) 42, 4 made of a metal deposition film in which AuGeNi alloy and Au are laminated on each
2 is formed. And two first core layers 36,
The optical waveguides 43 and 44 are configured by the 36 and the second core layer 38.

【0049】次に、この光スイッチ31の製造方法につ
いて図2ないし図6に基づき説明する。まず、図2に示
すように、InP基板32の上にエピタキシャル成長に
より不純物濃度が5×1017cm-3のn−InP結晶層
46を形成する。次いで、図3に示すように、n−In
P結晶層46のクラッド層を形成すべき領域46aの上
にマスクとなる酸化ケイ素(SiO2)膜47を形成
し、n−InP結晶層46の領域46bに酸素(O)イ
オン注入48を行い当該領域46bを高抵抗InP層3
3とし、下部クラッド層34,34を形成する。次い
で、図4に示すように、SiO2膜47を取り除き、結
晶層46の上にエピタキシャル成長によりバッファ層3
5、ノンドープInGaAsP層49を形成し、このI
nGaAsP層49を所定の形状に加工し、第1コア層
36,36とする。
Next, a method of manufacturing the optical switch 31 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, an n-InP crystal layer 46 having an impurity concentration of 5 × 10 17 cm −3 is formed on the InP substrate 32 by epitaxial growth. Then, as shown in FIG.
A silicon oxide (SiO 2 ) film 47 serving as a mask is formed on a region 46a of the P crystal layer 46 where a cladding layer is to be formed, and oxygen (O) ion implantation 48 is performed on a region 46b of the n-InP crystal layer 46. The high resistance InP layer 3 is formed in the region 46b.
3 and lower clad layers 34, 34 are formed. Next, as shown in FIG. 4, the SiO 2 film 47 is removed, and the buffer layer 3 is epitaxially grown on the crystal layer 46.
5, a non-doped InGaAsP layer 49 is formed, and this I
The nGaAsP layer 49 is processed into a predetermined shape to form the first core layers 36, 36.

【0050】次いで、図5に示すように、バッファ層3
5及び第1コア層36,36の上に、埋込層37、第2
コア層38、上部クラッド層39、コンタクト層40を
順次エピタキシャル成長する。次いで、図6に示すよう
に、エピタキシャル成長したバッファ層35ないしコン
タクト層40を導波路型光スイッチの構造に加工し、蒸
着によりコンタクト層40の上に上部電極41を、また
下部クラッド層34,34それぞれの上に下部電極42
を形成する。以上により、光スイッチ31を製造するこ
とができる。
Next, as shown in FIG. 5, the buffer layer 3
5 and the first core layer 36, 36, the buried layer 37, the second
The core layer 38, the upper cladding layer 39, and the contact layer 40 are sequentially epitaxially grown. Next, as shown in FIG. 6, the epitaxially grown buffer layer 35 or contact layer 40 is processed into a structure of a waveguide type optical switch, and an upper electrode 41 is formed on the contact layer 40 by vapor deposition, and lower clad layers 34, 34. Lower electrode 42 on each
To form. By the above, the optical switch 31 can be manufactured.

【0051】この光スイッチ31では、上部電極41に
プラス、下部電極42にマイナスの電圧を加え、pin
構造に対して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38に
注入されたキャリアが第2コア層38の屈折率を変化さ
せるため、光導波路43,44各々の第1コア層36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。また、上部電極41
にマイナス、下部電極42にプラスの電圧を加え、pi
n構造に対して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36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。
In this optical switch 31, a positive voltage is applied to the upper electrode 41 and a negative voltage is applied to the lower electrode 42, and the pin
When a forward bias is applied to the structure, a current flows through the electrodes to each layer. The carriers injected into the second core layer 38 by this current change the refractive index of the second core layer 38, so that the propagation constant of light passing through the first core layer 36 of each of the optical waveguides 43 and 44 is directionally coupled. A change in the fully coupled state of the device causes switching of light. In addition, the upper electrode 41
To the lower electrode 42 and a positive voltage to the lower electrode 42,
When the n-structure is reverse-biased, an electric field is applied to each layer via the electrodes. A change in refractive index occurs in the first core layer 36 due to the electro-optic effect based on this electric field, and light switching similar to that in the case of current injection occurs.

【0052】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34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 34 can be thinned and downsized. 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.

【0053】また、InP基板32上に高抵抗InP層
33,…により互いに分離された下部クラッド層34,
34が形成されているので、これらの下部クラッド層3
4,34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36,36と第2コア層38とに
より複数の光導波路43,44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。
On the InP substrate 32, a lower clad layer 34, which is separated from each other by a high resistance InP layer 33 ,.
34 is formed, these lower clad layers 3
The electrical isolation at 4, 34 can be improved. Further, since the plurality of optical waveguides 43 and 44 are configured by the first core layers 36 and 36 and the second core layer 38, the thickness of these core layers can be reduced, and the step difference during the buried growth can be reduced to 0. Can be reduced to about 5 μm or less,
The difficulty of buried growth can be alleviated. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0054】また、この光スイッチ31の製造方法によ
れば、InP基板32上にn−InP結晶層46を形成
し、該n−InP結晶層46の領域46bに酸素(O)
イオン注入48を行い当該領域46bを高抵抗InP層
33とし、下部クラッド層34,34を形成することと
したので、互いに分離され電気的分離が良好な下部クラ
ッド層34,34を形成することができ、したがって
1.5〜2μmと厚いクラッド層を再成長で埋め込む工
程や、亜鉛の拡散工程を避けることができ、製造が容易
となる。
According to the method of manufacturing the optical switch 31, the n-InP crystal layer 46 is formed on the InP substrate 32, and oxygen (O) is added to the region 46b of the n-InP crystal layer 46.
Since the region 46b is made into the high resistance InP layer 33 by performing the ion implantation 48 and the lower cladding layers 34, 34 are formed, it is possible to form the lower cladding layers 34, 34 which are separated from each other and have good electrical isolation. Therefore, the step of burying a clad layer having a thickness of 1.5 to 2 μm by regrowth and the step of diffusing zinc can be avoided, and the manufacturing becomes easy.

【0055】また、InP基板32の上にエピタキシャ
ル成長によりバッファ層35、第1コア層36,36、
埋込層37、第2コア層38、上部クラッド層39、コ
ンタクト層40を形成することとしたので、各導波路へ
独立に電気的作用を及ぼすことができ、さらに、コア層
のみを埋め込むことにより当該層の膜厚を0.5μm以
下とすることができ、埋め込み成長が極めて容易とな
る。したがって、従来においてなされた段差の大きな部
分への埋め込み成長が不要になる。
Further, the buffer layer 35, the first core layers 36, 36, and the buffer layer 35 are epitaxially grown on the InP substrate 32.
Since the buried layer 37, the second core layer 38, the upper clad layer 39, and the contact layer 40 are formed, it is possible to exert an electrical action on each waveguide independently, and further, only the core layer is buried. Thereby, the film thickness of the layer can be set to 0.5 μm or less, and the buried growth becomes extremely easy. Therefore, it is not necessary to perform the burying growth on a portion having a large step difference, which is conventionally performed.

【0056】なお、この光スイッチ31においては、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AlG
aAs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。
In this optical switch 31, the InP substrate 32 was used as the semi-insulating substrate.
It is possible to apply semi-insulating substrates of various materials without being limited to the substrate 32. For example, when a GaAs substrate is used, GaAs and AlG are added to the GaAs substrate.
Even if aAs is epitaxially grown, the same effect can be obtained.

【0057】(第2実施例)図7は本発明の第2実施例
である導波路型光スイッチ51を示す断面図で、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。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。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の表面には、高抵抗InP層
52,…により互いに分離された2つの下部クラッド層
34,34が形成されている。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing a waveguide type optical switch 51 according to a second embodiment of the present invention. Is. In the figure, the optical switch 31 described above is used.
The same components as those of the above are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The optical switch 51 has a pin conductive vertical structure, and on the surface of an InP substrate 32, two lower clad layers 34, 34 separated from each other by a high resistance InP layer 52, ... Are formed.

【0058】これら下部クラッド層34,34の上にバ
ッファ層35、ノンドープInGaAlAs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53、ノンドープInPエッチストップ層5
4、不純物濃度が5×1017cm-3となるように不純物
がドーピングされて電気的に分離されかつ互いに平行な
p−InGaAsP第2コア層55,55が順次エピタ
キシャル成長され、このエッチストップ層54及び第2
コア層55,55の上に上部クラッド層39、コンタク
ト層40が順次エピタキシャル成長され、これらバッフ
ァ層35ないしコンタクト層40が導波路型光スイッチ
の構造に加工されている。
A buffer layer 35, a first core layer 53 having a multiple quantum well structure composed of a non-doped InGaAlAs quantum well layer and an InAlAs barrier layer, and a non-doped InP etch stop layer 5 are formed on the lower cladding layers 34, 34.
4. The p-InGaAsP second core layers 55, 55, which are doped with impurities so as to have an impurity concentration of 5 × 10 17 cm −3 , are electrically separated and are parallel to each other, are sequentially epitaxially grown, and the etch stop layer 54 is formed. And the second
An upper clad layer 39 and a contact layer 40 are sequentially epitaxially grown on the core layers 55, 55, and the buffer layer 35 and the contact layer 40 are processed into a waveguide type optical switch structure.

【0059】このコンタクト層40の上には上部電極4
1が形成され、下部クラッド層34,34それぞれの上
には下部電極42,42が形成されている。そして、第
1コア層53と2つの第2コア層55,55とにより光
導波路56,57が構成されている。
The upper electrode 4 is formed on the contact layer 40.
1 is formed, and lower electrodes 42, 42 are formed on the lower clad layers 34, 34, respectively. The first core layer 53 and the two second core layers 55, 55 form optical waveguides 56, 57.

【0060】次に、この光スイッチ51の製造方法につ
いて図8ないし図13に基づき説明する。まず、図8に
示すように、InP基板32の上にエピタキシャル成長
によりn−InP結晶層46を形成する。次いで、図9
に示すように、n−InP結晶層46のクラッド層を形
成すべき領域46aの上にマスクとなるSiO2膜47
を形成し、ドライエッチング加工またはウエットエッチ
ング加工によりn−InP結晶層46の領域46a以外
の領域46bを除去し、除去されなかった領域46a,
46aを下部クラッド層34,34とする。次いで、図
10に示すように、SiO2膜47をマスクとして領域
46bに高抵抗InP層52を選択成長させて表面の平
坦化を行い、その後SiO2膜47を取り除く。
Next, a method of manufacturing the optical switch 51 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 8, an n-InP crystal layer 46 is formed on the InP substrate 32 by epitaxial growth. Then, FIG.
, The SiO 2 film 47 serving as a mask is formed on the region 46a of the n-InP crystal layer 46 where the cladding layer is to be formed.
Region 46b other than the region 46a of the n-InP crystal layer 46 is removed by dry etching process or wet etching process.
46a is the lower cladding layers 34, 34. Then, as shown in FIG. 10, the SiO 2 film 47 is used as a mask to selectively grow the high-resistance InP layer 52 in the region 46b to flatten the surface, and thereafter the SiO 2 film 47 is removed.

【0061】次いで、図11に示すように、下部クラッ
ド層34,34及び高抵抗InP層52,…の上に、エ
ピタキシャル成長によりバッファ層35、第1コア層5
3、エッチストップ層54、p−InGaAsP層58
を形成する。次いで、図12に示すように、p−InG
aAsP層58を所定の形状に加工し、第2コア層5
5,55とする。次いで、このエッチストップ層54及
び第2コア層55,55の上に、上部クラッド層39、
コンタクト層40を順次エピタキシャル成長する。
Then, as shown in FIG. 11, the buffer layer 35 and the first core layer 5 are epitaxially grown on the lower cladding layers 34, 34 and the high resistance InP layers 52 ,.
3, etch stop layer 54, p-InGaAsP layer 58
To form. Then, as shown in FIG. 12, p-InG
The aAsP layer 58 is processed into a predetermined shape, and the second core layer 5
5,55. Then, on the etch stop layer 54 and the second core layers 55, 55, the upper clad layer 39,
The contact layer 40 is sequentially epitaxially grown.

【0062】次いで、図13に示すように、エピタキシ
ャル成長したバッファ層35ないしコンタクト層40を
導波路型光スイッチの構造に加工し、蒸着によりコンタ
クト層40の上に上部電極41を、また下部クラッド層
34,34それぞれの上に下部電極42を形成する。以
上により、光スイッチ51を製造することができる。
Then, as shown in FIG. 13, the epitaxially grown buffer layer 35 or contact layer 40 is processed into a structure of a waveguide type optical switch, and an upper electrode 41 and a lower clad layer are formed on the contact layer 40 by vapor deposition. A lower electrode 42 is formed on each of 34 and 34. By the above, the optical switch 51 can be manufactured.

【0063】この光スイッチ51では、上部電極41に
プラス、下部電極42にマイナスの電圧を加え、pin
構造に対して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55に
注入されたキャリアが第2コア層55の屈折率を変化さ
せるため、光導波路56,57各々の第2コア層55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。また、上部電極41
にマイナス、下部電極42にプラスの電圧を加え、pi
n構造に対して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53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。
In this optical switch 51, a positive voltage is applied to the upper electrode 41 and a negative voltage is applied to the lower electrode 42, and the pin
When a forward bias is applied to the structure, a current flows through the electrodes to each layer. The carriers injected into the second core layer 55 by this current change the refractive index of the second core layer 55, so that the propagation constant of light passing through the second core layer 55 of each of the optical waveguides 56 and 57 is directionally coupled. A change in the fully coupled state of the device causes switching of light. In addition, the upper electrode 41
To the lower electrode 42 and a positive voltage to the lower electrode 42,
When the n-structure is reverse-biased, an electric field is applied to each layer via the electrodes. Due to the quantum confined Stark effect based on this electric field, a change in refractive index occurs in the first core layer 53 having a multiple quantum well structure, and light switching similar to that in the case of current injection occurs.

【0064】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34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 34 can be thinned and downsized. 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.

【0065】また、InP基板32の表面に、高抵抗I
nP層52,…により互いに分離された2つの下部クラ
ッド層34,34が形成されているので、これら下部ク
ラッド層34,34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53と第2コア層55,
55とにより複数の光導波路56,57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。
On the surface of the InP substrate 32, a high resistance I
Since the two lower clad layers 34, 34 separated from each other by the nP layers 52, ... Are formed, electrical isolation in these lower clad layers 34, 34 can be improved. In addition, the first core layer 53 and the second core layer 55,
Since a plurality of optical waveguides 56 and 57 are configured by 55, the thickness of these core layers can be reduced, and the step difference in the buried growth can be reduced to about 0.5 μm or less, which makes the buried growth difficult. The sex can be eased. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0066】また、第1コア層53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 53 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.

【0067】また、この光スイッチ51の製造方法によ
れば、ドライエッチング加工またはウエットエッチング
加工によりInP基板32上に形成されたn−InP結
晶層46の領域46bを除去し、当該領域46bに高抵
抗InP層52を選択成長させて下部クラッド層34,
34を形成することとしたので、互いに分離され電気的
分離が良好な下部クラッド層34を形成することがで
き、したがって1.5〜2μmと厚いクラッド層を再成
長で埋め込む工程や、亜鉛の拡散工程を避けることがで
き、製造が容易となる。
Further, according to the method of manufacturing the optical switch 51, the region 46b of the n-InP crystal layer 46 formed on the InP substrate 32 is removed by the dry etching process or the wet etching process, and the region 46b is exposed to a high level. The resistance InP layer 52 is selectively grown to form the lower clad layer 34,
Since 34 is formed, the lower clad layer 34 which is isolated from each other and has good electric isolation can be formed. Therefore, the step of burying the clad layer having a thickness of 1.5 to 2 μm by regrowth and the diffusion of zinc can be performed. The process can be avoided and the manufacturing becomes easy.

【0068】また、下部クラッド層34,34及び高抵
抗InP層52,…の上に、エピタキシャル成長により
バッファ層35、第1コア層53、エッチストップ層5
4、第2コア層55,55、上部クラッド層39、コン
タクト層40を形成することとしたので、各導波路へ独
立に電気的作用を及ぼすことができ、さらに、コア層の
みを埋め込むことにより当該層の膜厚を0.5μm以下
とすることができ、埋め込み成長が極めて容易となる。
したがって、従来においてなされた段差の大きな部分へ
の埋め込み成長が不要になる。
Further, the buffer layer 35, the first core layer 53, and the etch stop layer 5 are epitaxially grown on the lower clad layers 34, 34 and the high resistance InP layers 52, ....
4, the second core layers 55, 55, the upper clad layer 39, and the contact layer 40 are formed, so that each waveguide can be electrically acted independently, and by embedding only the core layer. The film thickness of the layer can be set to 0.5 μm or less, and the embedded growth becomes extremely easy.
Therefore, it is not necessary to perform the burying growth on a portion having a large step difference, which is conventionally performed.

【0069】なお、この光スイッチ51においても、上
述した光スイッチ31と同様、半絶縁性基板としてはI
nP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。
Also in this optical switch 51, as in the above-described optical switch 31, a semi-insulating substrate is I.
It is possible to apply semi-insulating substrates of various materials without being limited to the nP substrate 32.

【0070】(第3実施例)図14ないし図16は本発
明の第3実施例である導波路型光スイッチ61を示す図
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、バッファ層35ないし
コンタクト層40を導波路型光スイッチの構造に加工し
た後に、このスイッチ本体部分62を囲む周囲部分(光
導波路の引き廻し部分)63に高抵抗またはノンドープ
のInP埋込層64を埋め込み、この埋込層64に表面
から下部クラッド層34に至るスルーホール65,65
を開け、各層との不必要な電気接触を避けるため絶縁膜
66をこれらのスルーホール65,65の内面に形成
し、これらのスルーホール65,65内に配線金属膜か
らなる下部電極67を形成した点である。
(Third Embodiment) FIGS. 14 to 16 are views showing a waveguide type optical switch 61 according to a third embodiment of the present invention. A directional coupler which operates by injecting a current or applying a voltage. Type optical switch. This optical switch 61
The structure of the epitaxial layer is the same as that of the optical switch 31 of the first embodiment. The difference is that after the buffer layer 35 or the contact layer 40 is processed into the structure of the waveguide type optical switch, the switch body portion 62 is A high resistance or non-doped InP burying layer 64 is buried in a surrounding peripheral portion (a portion around the optical waveguide) 63, and through holes 65, 65 extending from the surface to the lower cladding layer 34 are buried in the burying layer 64.
And an insulating film 66 is formed on the inner surfaces of these through holes 65, 65 in order to avoid unnecessary electric contact with each layer, and a lower electrode 67 made of a wiring metal film is formed in these through holes 65, 65. That is the point.

【0071】この光スイッチ61では、上部電極41に
プラス、下部電極67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38に
注入されたキャリアが該第2コア層38の屈折率を変化
させるため、第1コア層36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。また、上部電極41にマイナス、下部電極6
7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36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。
In this optical switch 61, a positive voltage is applied to the upper electrode 41 and a negative voltage is applied to the lower electrode 67, and the pin
When the structure is forward biased, a current flows through the electrodes to each layer. The carriers injected into the second core layer 38 by this current change the refractive index of the second core layer 38, so that the propagation constant of light passing through the first core layer 36 is higher than that in the fully coupled state of the directional coupler. It changes and causes switching of light. Also, the upper electrode 41 is minus, the lower electrode 6
When a positive voltage is applied to 7 and the pin structure is reversely biased, an electric field is applied to each layer through the electrodes. Due to the electro-optic effect based on this electric field
Light switching occurs in the core layer 36, similar to the case of current injection.

【0072】以上説明したように、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。しかも、スイッチ本体部分6
2を囲む周囲部分63を埋込層64により形成したの
で、導電性結晶による光の吸収が避けられ、光導波損失
の低減を図ることができる。
As described above, this optical switch 61
Also in the above, the same operation and effect as the optical switch 31 can be achieved. Moreover, the switch body portion 6
Since the peripheral portion 63 that surrounds 2 is formed by the buried layer 64, the absorption of light by the conductive crystal can be avoided, and the optical waveguide loss can be reduced.

【0073】なお、上部クラッド層39については、光
の閉じ込めを強め、曲線導波路での放射損失を低減させ
るため、図17に示すようにリッジ構造68としてもよ
い。また、第2コア層38は、InGaAsP結晶によ
り構成することとしたが、前記結晶以外の構成、例えば
InGaAs/InAlAsのような多重量子井戸構造
としてもよい。この場合、該第2コア層38の光吸収が
無視できず、引き廻し導波路のコア層として不適な場合
は、このコア層まで除去し、改めてノンドープInGa
AsPコア層及び高抵抗またはノンドープのInP上部
クラッド層を埋め込み成長してもよい。
The upper cladding layer 39 may have a ridge structure 68 as shown in FIG. 17 in order to enhance the confinement of light and reduce the radiation loss in the curved waveguide. Although the second core layer 38 is made of InGaAsP crystal, it may have a structure other than the above-mentioned crystal, for example, a multiple quantum well structure such as InGaAs / InAlAs. In this case, the light absorption of the second core layer 38 cannot be ignored, and if it is unsuitable as the core layer of the routing waveguide, this core layer is also removed, and the non-doped InGa is newly formed.
The AsP core layer and the high-resistance or non-doped InP upper cladding layer may be grown by burying.

【0074】また、この光スイッチ61においても、上
述した光スイッチ31,51と同様に該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。
Further, also in the optical switch 61, the InP substrate 32 is used in the same manner as the optical switches 31 and 51 described above.
It is possible to apply semi-insulating substrates made of various materials without being limited to.

【0075】(第4実施例)図18は本発明の第4実施
例である導波路型光スイッチ71を示す断面図で、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。また、図19及び図20は該光スイッチ71の第2
コア層のバンドダイアグラムである。なお、図中、上述
した光スイッチ31,51,61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。
(Fourth Embodiment) FIG. 18 is a sectional view showing a waveguide type optical switch 71 according to a fourth embodiment of the present invention, which is a directional coupler type optical switch operated by applying a voltage. 19 and 20 show the second part of the optical switch 71.
It is a band diagram of a core layer. In the figure, the same components as those of the optical switches 31, 51 and 61 described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0076】この光スイッチ71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(n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 71 has a conductive vertical structure of the same conductivity type. The lower clad layer, the upper clad layer and the contact layer have the same conductivity type (n type) structure, and the second core. It is characterized in that the layer has a quantum well structure in which the refractive index changes significantly by applying a voltage.

【0077】この光スイッチ71は、表面に高抵抗In
P層33,…により互いに分離された下部クラッド層3
4,34が形成されたInP基板32上に、バッファ層
35、第1コア層34,34が順次形成され、これらの
上に埋込層37、第2コア層72、不純物濃度が5×1
17cm-3となるように不純物がドーピングされたn−
InP上部クラッド層(第2のクラッド層)73、不純
物濃度が5×1018cm-3となるように不純物がドーピ
ングされたn−InGaAsコンタクト層74が順次エ
ピタキシャル成長され、これらバッファ層35ないしコ
ンタクト層74が導波路型光スイッチの構造に加工され
ている。
This optical switch 71 has a high resistance In on the surface.
Lower clad layer 3 separated from each other by P layers 33, ...
The buffer layer 35 and the first core layers 34 and 34 are sequentially formed on the InP substrate 32 having the layers 4 and 34 formed thereon, and the buried layer 37, the second core layer 72, and the impurity concentration of 5 × 1.
N− doped with impurities so as to have a concentration of 0 17 cm −3
The InP upper clad layer (second clad layer) 73 and the n-InGaAs contact layer 74 doped with impurities so that the impurity concentration becomes 5 × 10 18 cm −3 are sequentially epitaxially grown to form the buffer layer 35 or the contact layer. 74 is processed into a structure of a waveguide type optical switch.

【0078】コンタクト層74の上にはAuGeNi合
金とAuを積層した金属蒸着膜からなる上部電極(第1
の電極)75が形成され、下部クラッド層34,34そ
れぞれの上には下部電極42,42が形成されている。
そして、2つの第1コア層36,36と第2コア層72
とにより光導波路76,77が構成されている。
On the contact layer 74, an upper electrode (first electrode) made of a metal vapor deposition film in which AuGeNi alloy and Au are laminated is formed.
Electrode 75), and lower electrodes 42, 42 are formed on the lower cladding layers 34, 34, respectively.
Then, the two first core layers 36, 36 and the second core layer 72
Optical waveguides 76 and 77 are constituted by and.

【0079】第2コア層72は、n−InGaAlAs
層72a、p−InAlAs層72b、ノンドープのI
nGaAs層72c、n−InGaAlAs層72dの
4層からなり、InGaAs層72cが量子井戸となっ
ている。
The second core layer 72 is made of n-InGaAlAs.
Layer 72a, p-InAlAs layer 72b, undoped I
The nGaAs layer 72c and the n-InGaAlAs layer 72d are four layers, and the InGaAs layer 72c serves as a quantum well.

【0080】この光スイッチ71を製造するには、In
P基板32の表面に高抵抗InP層33,…により互い
に分離された下部クラッド層34,34を形成し、この
InP基板32の上にエピタキシャル成長によりInP
バッファ層35、第1コア層36,36を形成し、次い
でこれらの上に埋込層37、第2コア層72、上部クラ
ッド層73、コンタクト層74を形成し、バッファ層3
5ないしコンタクト層74を導波路型光スイッチの構造
に加工し、蒸着によりコンタクト層74の上に上部電極
75を、また下部クラッド層34,34それぞれの上に
下部電極42を形成する。
In order to manufacture this optical switch 71, In
Lower clad layers 34, 34 separated from each other by a high resistance InP layer 33, are formed on the surface of the P substrate 32, and InP is grown on the InP substrate 32 by epitaxial growth.
The buffer layer 35 and the first core layers 36, 36 are formed, and then the buried layer 37, the second core layer 72, the upper clad layer 73, and the contact layer 74 are formed thereon, and the buffer layer 3
5 to the contact layer 74 are processed into a structure of a waveguide type optical switch, and the upper electrode 75 is formed on the contact layer 74 and the lower electrode 42 is formed on each of the lower clad layers 34, 34 by vapor deposition.

【0081】ここで、第2コア層72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72に電界が印
加されていない場合、図19に示すように、InGaA
s層72cの量子井戸内の電子の第1量子準位Ee1は、
フェルミ準位E fより上にあるため、量子井戸内の電子
濃度は低い。
Here, the band diagnosis of the second core layer 72 is performed.
Explain Ram. An electric field is imprinted on the second core layer 72.
If not added, as shown in FIG.
First quantum level E of the electron in the quantum well of the s layer 72ce1Is
Fermi level E fThe electrons in the quantum well because they are above
The concentration is low.

【0082】ここで、第2コア層72に電界を印加した
場合、例えば図20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72aと
p−InAlAs層72b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−InGaA
lAs層72dよりInGaAs層72c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72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76,77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 72, a positive potential is applied to the right side in the figure, for example, as shown in FIG. 20, that is, between the n-InGaAlAs layer 72a and the p-InAlAs layer 72b. When a reverse bias is applied to the pn-junction of, the first quantum level E e1 of the electron in the quantum well is lower than the Fermi level E f , so the electron is n-InGaA
It moves from the 1As layer 72d into the quantum well of the InGaAs layer 72c. 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 72 changes. Therefore, according to this operating principle, the propagation constant of light passing through the two optical waveguides 76 and 77 changes from the fully coupled state of the directional coupler, and light switching occurs.

【0083】以上説明したように、この光スイッチ71
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34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 71
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 34 can be thinned and downsized. 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.

【0084】また、InP基板32上に高抵抗InP層
33,…により互いに分離された下部クラッド層34,
34が形成されているので、これら下部クラッド層3
4,34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36,36と第2コア層72とに
より複数の光導波路76,77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。
On the InP substrate 32, the lower clad layer 34, which is separated from each other by the high-resistance InP layer 33 ,.
34 are formed, these lower clad layers 3
The electrical isolation at 4, 34 can be improved. Further, since the plurality of optical waveguides 76, 77 are constituted by the first core layers 36, 36 and the second core layer 72, the thickness of these core layers can be reduced, and the step difference during the buried growth can be reduced to 0. Can be reduced to about 5 μm or less,
The difficulty of buried growth can be alleviated. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0085】さらに、第2コア層72を、n−InGa
AlAs層72a、p−InAlAs層72b、ノンド
ープのInGaAs層72c、n−InGaAlAs層
72dの4層からなり、InGaAs層72c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 72 is formed of n-InGa.
The InGaAs layer 72c has a quantum well structure, which is composed of four layers of the AlAs layer 72a, the p-InAlAs layer 72b, the undoped InGaAs layer 72c, and the n-InGaAlAs layer 72d. Therefore, the operating voltage required for switching can be further reduced. ..

【0086】なお、この光スイッチ71においては第2
コア層72を単一量子井戸構造としたが、該単一量子井
戸構造を繰り返した多重量子井戸構造、例えば上述した
n−InGaAlAs層72a、p−InAlAs層7
2b、ノンドープのInGaAs層72c、n−InG
aAlAs層72dの4層を周期的に繰り返した多重量
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。
In the optical switch 71, the second
Although the core layer 72 has a single quantum well structure, a multiple quantum well structure in which the single quantum well structure is repeated, for example, the n-InGaAlAs layer 72a and the p-InAlAs layer 7 described above.
2b, non-doped InGaAs layer 72c, n-InG
A multi-quantum well structure in which four layers of the aAlAs layer 72d are periodically repeated may be used. In this case, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0087】また、この光スイッチ71においても、上
述した光スイッチ31,51,61と同様に該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。
Also in this optical switch 71, similarly to the above-mentioned optical switches 31, 51, 61, it is possible to apply semi-insulating substrates of various materials without being limited to the InP substrate 32. ..

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項
1、2、3または4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、第1のクラッド層を
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 waveguide type optical switch of the present invention, since the semi-insulating substrate is used, light absorption by the substrate is eliminated. The semi-insulating substrate can be used as part of the lower cladding. Therefore, the first 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.

【0089】また、半絶縁性基板上に半絶縁層または高
抵抗層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数
の第1のクラッド層を形成することとしたので、これら
の第1のクラッド層における電気的分離を良好とするこ
とができる。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としたので、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 a plurality of conductive first clad layers separated from each other by either the semi-insulating layer or the high resistance layer is formed on the semi-insulating substrate, these first clad layers are formed. Good electrical isolation in the layers. Moreover, 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 during the buried growth is about 0.5 μm. It can be reduced to the following and the difficulty of burying growth can be alleviated. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical switch which is easy to manufacture and has a high yield.

【0090】また、請求項5記載の導波路型光スイッチ
によれば、請求項1、2、3または4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 the waveguide type optical switch of the fifth aspect, in the waveguide type optical switch of the first, second, third or fourth aspect, among the first and second core layers,
Since at least the wider core layer is configured to have the quantum well structure, the quantum wire structure, or the quantum box structure, the operating voltage required for switching can be reduced.

【0091】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3または4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を、ア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 sixth aspect of the waveguide type optical switch, in the third aspect of the waveguide type optical switch, at least the wider one of the first and second core layers is used. The core layer is an undoped 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 the semiconductor device has a three-layer structure including an intermediate layer made of a semiconductor having a wider bandgap than that of the semiconductor, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0092】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6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 of the seventh aspect, in the waveguide type optical switch of the sixth aspect, the wide core layer is a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated. Since the above configuration is adopted, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0093】また、請求項8または9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ることとしたの
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、第1の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 waveguide type optical switch of the eighth or ninth aspect, since the semi-insulating substrate is used, light absorption by the substrate is eliminated and the semi-insulating substrate is part of the lower clad. Can be used as Therefore, the first 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.

【0094】また、半絶縁性基板上に半絶縁層または高
抵抗層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数
の第1のクラッド層を形成することとしたので、これら
の第1のクラッド層における電気的分離を良好とするこ
とができる。また、一重構造のコア層により複数の光導
波路を構成することとしたので、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。
Since a plurality of conductive first clad layers separated from each other by either the semi-insulating layer or the high resistance layer is formed on the semi-insulating substrate, these first clad layers are formed. Good electrical isolation in the layers. Moreover, since the plurality of optical waveguides are configured by the core layer having the single structure, the difficulty of the buried 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.

【0095】また、請求項10記載の導波路型光スイッ
チによれば、請求項8または9記載の導波路型光スイッ
チにおいて、前記コア層を、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 tenth aspect of the waveguide type optical switch of the tenth aspect, in the waveguide type optical switch of the eighth or ninth aspect, the core layer is formed of a quantum well structure, a quantum wire structure or a quantum box structure. Since it is configured by either of them, the operating voltage required for switching can be reduced.

【0096】また、請求項11記載の導波路型光スイッ
チによれば、請求項9記載の導波路型光スイッチにおい
て、前記コア層を、ア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 of the eleventh aspect, in the waveguide type optical switch of the ninth aspect, the core layer has an undoped quantum well layer and n-type conductivity. an n-type conductive layer and an intermediate conductivity between these layers, at least a part of which has a p-type conductivity type,
Moreover, since the three-layer structure including the intermediate layer made of a semiconductor having a wider band gap than the semiconductor forming the quantum well layer and the n-type conductive layer is adopted, the operating voltage required for switching can be further reduced. ..

【0097】また、請求項12記載の導波路型光スイッ
チによれば、請求項11記載の導波路型光スイッチにお
いて、前記コア層を、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 twelfth aspect of the waveguide type optical switch of the eleventh aspect, in the waveguide type optical switch of the eleventh aspect, the core layer has a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated. Therefore, the operating voltage required for switching can be further reduced.

【0098】また、請求項13、14、15または16
記載の導波路型光スイッチの製造方法によれば、半絶縁
性基板の表面に形成された導電性の結晶層のクラッド層
を形成すべき部分以外の部分に該結晶層を半絶縁化また
は高抵抗化する元素を注入して複数の第1のクラッド層
を形成することとしたので、互いに分離され電気的分離
が良好な第1のクラッド層を形成することができ、した
がって1.5〜2μmと厚い上部クラッド層を再成長で
埋め込む工程や、亜鉛の拡散工程を避けることができ、
製造が容易となる。
Further, claim 13, 14, 15 or 16
According to the method for manufacturing a waveguide type optical switch as described above, the crystal layer is semi-insulated or high-insulated in a portion other than the portion where the cladding layer of the conductive crystal layer formed on the surface of the semi-insulating substrate is to be formed. Since a plurality of first cladding layers are formed by injecting a resistance-imparting element, it is possible to form the first cladding layers which are isolated from each other and have good electrical isolation, and therefore 1.5 to 2 μm. It is possible to avoid the process of filling the thick upper clad layer with regrowth and the diffusion process of zinc,
Manufacturing is easy.

【0099】また、これら複数の第1のクラッド層の上
に第1のコア層、第2のコア層、第2のクラッド層を順
次形成することとしたので、各導波路へ独立に電気的作
用を及ぼすことができる。さらに、コア層のみを埋め込
むことにより、この層の膜厚は0.5μm以下とするこ
とができ、埋め込み成長を極めて容易に行うことができ
る。したがって、従来においてなされた段差の大きな部
分への埋め込み成長が不要になる。また、半絶縁性基板
を用いることとしたので、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、同一基板上に素子を集
積化することができる。
Further, since the first core layer, the second core layer, and the second clad layer are sequentially formed on the plurality of first clad layers, it is possible to electrically connect each waveguide independently. Can have an effect. Furthermore, by embedding only the core layer, the film thickness of this layer can be set to 0.5 μm or less, and embedding growth can be performed extremely easily. Therefore, it is not necessary to perform the burying growth on a portion having a large step difference, which is conventionally performed. Further, since the semi-insulating substrate is used, it is easy to separate the devices from other devices that perform an electrical action, and the devices can be integrated on the same substrate.

【0100】また、請求項17,18,19または20
記載の導波路型光スイッチの製造方法によれば、半絶縁
性基板の表面に形成された導電性の結晶層を選択除去
し、この選択除去された部分に半絶縁層または高抵抗層
を形成することとしたので、互いに分離され電気的分離
が良好な第1のクラッド層を形成することができ、した
がって1.5〜2μmと厚い上部クラッド層を再成長で
埋め込む工程や、亜鉛の拡散工程を避けることができ、
製造が容易となる。
In addition, claim 17, 18, 19 or 20
According to the method for manufacturing a waveguide type optical switch described in the above, a conductive crystal layer formed on the surface of a semi-insulating substrate is selectively removed, and a semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion. Therefore, it is possible to form the first clad layer which is isolated from each other and has good electrical isolation, and therefore, a step of burying an upper clad layer having a thickness of 1.5 to 2 μm by regrowth and a zinc diffusion step. Can avoid
Manufacturing is easy.

【0101】また、これら複数の第1のクラッド層の上
に第1のコア層、第2のコア層、第2のクラッド層を順
次形成することとしたので、各導波路へ独立に電気的作
用を及ぼすことができる。さらに、コア層のみを埋め込
むことにより、この層の膜厚は0.5μm以下とするこ
とができ、埋め込み成長を極めて容易に行うことができ
る。したがって、従来においてなされた段差の大きな部
分への埋め込み成長が不要になる。また、半絶縁性基板
を用いることとしたので、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、同一基板上に素子を集
積化することができる。
Further, since the first core layer, the second core layer, and the second clad layer are sequentially formed on the plurality of first clad layers, it is possible to electrically connect each waveguide independently. Can have an effect. Furthermore, by embedding only the core layer, the film thickness of this layer can be set to 0.5 μm or less, and embedding growth can be performed extremely easily. Therefore, it is not necessary to perform the burying growth on a portion having a large step difference, which is conventionally performed. Further, since the semi-insulating substrate is used, it is easy to separate the devices from other devices that perform an electrical action, and the devices can be integrated on the same substrate.

【0102】以上により、従来、導波路間の電気分離を
とるために必要としていた複雑な製造工程を省略するこ
とができ、高い歩留りが期待できる導波路型光スイッチ
及びその製造方法を提供することができる。
As described above, it is possible to omit a complicated manufacturing process conventionally required to achieve electrical isolation between waveguides, and to provide a waveguide type optical switch which can be expected to have a high yield and a manufacturing method thereof. You can

【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
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a waveguide type optical switch according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 2 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 3 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 4 is a process chart showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 5 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 6 is a process chart showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2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 second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 8 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチの製
造方法を示す過程図である。
FIG. 9 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチの
製造方法を示す過程図である。
FIG. 10 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチの
製造方法を示す過程図である。
FIG. 11 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチの
製造方法を示す過程図である。
FIG. 12 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2実施例の導波路型光スイッチの
製造方法を示す過程図である。
FIG. 13 is a process drawing showing the method of manufacturing the waveguide type optical switch according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3実施例の導波路型光スイッチを
示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a waveguide type optical switch according to a third embodiment of the present invention.

【図15】図14のA−A線に沿う断面図である。15 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図16】図14のB−B線に沿う断面図である。16 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【図17】本発明の第3実施例の導波路型光スイッチの
上部クラッド層の変形実施例を示す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a modification of the upper clad layer of the waveguide type optical switch according to the third embodiment of the present invention.

【図18】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. 18 is a sectional view showing a waveguide type optical switch according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第4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. 19 is a diagram showing a band diagram of a second core layer of a waveguide type optical switch according to a fourth example of the present invention.

【図20】本発明の第4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. 20 is a diagram showing a band diagram of a second core layer of a waveguide type optical switch according to a fourth embodiment of the present invention.

【図21】従来の導波路型光スイッチを示す断面図であ
る。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a conventional waveguide type optical switch.

【図22】従来の導波路型光スイッチを示す断面図であ
る。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a conventional waveguide type optical switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 光スイッチ 32 InP基板(半絶縁性基板) 33 高抵抗InP層 34 n−InP下部クラッド層(第1のクラッド層) 35 ノンドープのInPバッファ層 36 ノンドープInGaAsP第1コア層 37 高抵抗またはノンドープのInP埋込層 38 ノンドープInGaAsP第2コア層 39 p−InP上部クラッド層(第2のクラッド層) 40 p−InGaAsコンタクト層 41 上部電極(第1の電極) 42 下部電極(第2の電極) 43,44 光導波路 46 n−InP結晶層 46a クラッド層を形成すべき領域 46b 領域46a以外の領域 47 酸化ケイ素(SiO2)膜 48 酸素(O)イオン注入 49 ノンドープInGaAsP層 51 光スイッチ 52 高抵抗InP層 53 多重量子井戸構造の第1コア層 54 ノンドープInPエッチストップ層 55 p−InGaAsP第2コア層 56,57 光導波路 58 p−InGaAsP層 61 光スイッチ 62 スイッチ本体部分 63 周囲部分 64 高抵抗またはノンドープのInP埋込層 65 スルーホール 66 絶縁膜 67 下部電極 68 リッジ構造 71 光スイッチ 72 第2コア層 72a n−InGaAlAs層 72b p−InAlAs層 72c ノンドープInGaAs層(量子井戸) 72d n−InGaAlAs層 73 n−InP上部クラッド層(第2のクラッド層) 74 n−InGaAsコンタクト層 75 上部電極(第1の電極) 76,77 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 Optical Switch 32 InP Substrate (Semi-Insulating Substrate) 33 High Resistance InP Layer 34 n-InP Lower Cladding Layer (First Cladding Layer) 35 Nondoped InP Buffer Layer 36 Nondoped InGaAsP First Core Layer 37 High Resistance or Nondoped InP buried layer 38 Non-doped InGaAsP second core layer 39 p-InP upper clad layer (second clad layer) 40 p-InGaAs contact layer 41 upper electrode (first electrode) 42 lower electrode (second electrode) 43 , 44 Optical waveguide 46 n-InP crystal layer 46a Region where clad layer is to be formed 46b Region other than region 46a 47 Silicon oxide (SiO 2 ) film 48 Oxygen (O) ion implantation 49 Non-doped InGaAsP layer 51 Optical switch 52 High resistance InP Layer 53 First core layer having a multiple quantum well structure 54 Undoped InP etch stop layer 55 p-InGaAsP second core layer 56, 57 Optical waveguide 58 p-InGaAsP layer 61 Optical switch 62 Switch body portion 63 Surrounding portion 64 High resistance or non-doped InP buried layer 65 Through hole 66 Insulating film 67 Lower electrode 68 Ridge structure 71 Optical switch 72 Second core layer 72a n-InGaAlAs layer 72b p-InAlAs layer 72c Non-doped InGaAs layer (quantum well) 72d n-InGaAlAs layer 73 n-InP upper clad layer (second cladding layer) 74 n-InGaAs contact layer 75 Upper electrode (first electrode) 76, 77 Optical waveguide E e1 First quantum level of electron in quantum well E f Fermi level

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板の上に設けられ、半絶縁層または高抵抗
層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数の第
1のクラッド層と、 前記複数の第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、 前記複数の第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 conductive first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, A plurality of first core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other; a second core layer provided on the first core layers; and a second core layer A second clad layer having a conductivity type opposite to that of the first clad layer, the first electrode provided on the second core layer, and the second clad layer provided on the semi-insulating substrate. And a plurality of second electrodes, and the plurality of first core layers and the plurality of second core layers respectively form optical waveguides, and the magnitude of voltage or current to be applied to these optical waveguides. The optical path of light propagating in the optical waveguide is switched by controlling Waveguide type optical switch.
【請求項2】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板の上に設けられ、半絶縁層または高抵抗
層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数の第
1のクラッド層と、 前記複数の第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、 前記複数の第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、 前記第1のコア層と複数の第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 conductive first cladding layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, A first core layer provided on the plurality of first cladding layers, and a plurality of first core layers provided on the first core layer and above the plurality of first cladding layers in parallel with each other. Second core layer, a second clad layer provided on the second core layers and having a conductivity type opposite to that of the first clad layer, and a second clad layer provided on the plurality of second core layers. One electrode and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, wherein the first core layer and the plurality of second core layers respectively form an optical waveguide, By controlling the voltage applied to the optical waveguide of the Waveguide type optical switch and switches the optical path of light propagating within the road.
【請求項3】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板の上に設けられ、半絶縁層または高抵抗
層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数の第
1のクラッド層と、 前記複数の第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、 前記複数の第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。
3. A semi-insulating substrate, a plurality of conductive first cladding layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, A plurality of first core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other; a second core layer provided on top of the first core layers; and a second core layer A second clad layer having the same conductivity type as that of the first clad layer, a first electrode provided on the second core layer, and a second insulating layer provided on the semi-insulating substrate. And a plurality of second electrodes, and the plurality of first core layers and the plurality of second core layers respectively form optical waveguides, and the magnitude of voltage or current to be applied to these optical waveguides. The optical path of the light propagating in the optical waveguide is switched by controlling Waveguide-type optical switch to.
【請求項4】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板の上に設けられ、半絶縁層または高抵抗
層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数の第
1のクラッド層と、 前記複数の第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のクラッド層と同一導電型の第2のクラッド層
と、 前記複数の第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、 前記第1のコア層と複数の第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 conductive first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, A first core layer provided on the plurality of first cladding layers, and a plurality of first core layers provided on the first core layer and above the plurality of first cladding layers in parallel with each other. Second core layer, a second clad layer provided on the second core layer and having the same conductivity type as the first clad layer, and a second clad layer provided on the plurality of second core layers. One electrode and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, wherein the first core layer and the plurality of second core layers respectively form an optical waveguide, By controlling the voltage applied to the optical waveguide of the Waveguide type optical switch and switches the optical path of light propagating within waveguide.
【請求項5】 請求項1、2、3または4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。
5. The waveguide type optical switch according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is a quantum well structure or a quantum wire. A waveguide type optical switch characterized by comprising either a structure or a quantum box structure.
【請求項6】 請求項3または4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、 ア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。
6. The waveguide type optical switch according to claim 3, wherein at least the wider core layer of the first and second core layers is an undoped 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. A waveguide type optical switch characterized by comprising a three-layer structure including an intermediate layer made of a semiconductor having a bandgap wider than that of the semiconductor layer.
【請求項7】 請求項6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。
7. The waveguide type optical switch according to claim 6, wherein the wider core layer has a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated. switch.
【請求項8】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板の上に設けられ、半絶縁層または高抵抗
層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数の第
1のクラッド層と、 前記複数の第1のクラッド層各々の上に設けられ互いに
平行なる複数のコア層と、これら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、 前記複数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、 前記複数のコア層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。
8. A semi-insulating substrate, a plurality of conductive first clad layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, A plurality of core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other; a second clad layer provided on the core layers and having a conductivity type opposite to that of the first clad layer; A first electrode provided on the core layer and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, the voltage applied to the plurality of core layers or the current injected A waveguide type optical switch characterized by switching the optical path of light propagating in the optical waveguide by controlling the size.
【請求項9】 半絶縁性基板と、 該半絶縁性基板の上に設けられ、半絶縁層または高抵抗
層のいずれかにより互いに分離された導電性の複数の第
1のクラッド層と、 前記複数の第1のクラッド層各々の上に設けられ互いに
平行なる複数のコア層と、これら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、 前記複数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、 前記複数のコア層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。
9. A semi-insulating substrate, and a plurality of conductive first cladding layers provided on the semi-insulating substrate and separated from each other by either a semi-insulating layer or a high resistance layer, A plurality of core layers provided on each of the plurality of first clad layers and parallel to each other; a second clad layer provided on the core layers and having the same conductivity type as the first clad layer; A first electrode provided on the core layer and a plurality of second electrodes provided on the semi-insulating substrate, the voltage applied to the plurality of core layers or the current injected A waveguide type optical switch characterized by switching the optical path of light propagating in the optical waveguide by controlling the size.
【請求項10】 請求項8または9記載の導波路型光ス
イッチにおいて、 前記コア層は、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。
10. The waveguide type optical switch according to claim 8 or 9, wherein the core layer is formed of any one of a quantum well structure, a quantum wire structure, and a quantum box structure. Type optical switch.
【請求項11】 請求項9記載の導波路型光スイッチに
おいて、 前記コア層は、 ア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。
11. The waveguide type optical switch according to claim 9, wherein the core layer is an undoped quantum well layer, an n-type conductive layer having n-type conductivity, and an intermediate conductivity between these layers. A three-layer structure comprising an intermediate layer made of a semiconductor having a p-type conductivity type and having a bandgap wider than that of the semiconductor forming the quantum well layer and the n-type conductivity layer. A waveguide type optical switch characterized by being configured.
【請求項12】 請求項11記載の導波路型光スイッチ
において、 前記コア層は、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。
12. The waveguide type optical switch according to claim 11, wherein the core layer has a multi-layer structure in which the three-layer structure is repeated.
【請求項13】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外の部分に該
結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を注入して互
いに分離された複数の第1のクラッド層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上に互い
に平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコア層の
上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第1のク
ラッド層と反対導電型の第2のクラッド層を順次形成
し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
13. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and an element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystal layer is provided in a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. Forming a plurality of first clad layers separated from each other by implanting, and then forming a plurality of first core layers parallel to each other on each of the plurality of first clad layers; A second core layer, a second clad layer having a conductivity type opposite to that of the first clad layer are sequentially formed on the second core layer, and a second clad layer is formed on the second core layer. 1. A method of manufacturing a waveguide type optical switch, comprising forming one electrode and a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.
【請求項14】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外の部分に該
結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を注入して互
いに分離された複数の第1のクラッド層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第1のコ
ア層、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なる複数の第2のコア
層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッド層と
反対導電型の第2のクラッド層を順次形成し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
14. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and an element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystal layer is added to a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. Forming a plurality of first clad layers that are separated from each other by implanting, and then forming a first core layer on the plurality of first clad layers; and on the first core layer and the plurality of first clad layers. A plurality of second core layers that are parallel to each other above each of the first clad layers, and a second clad layer having a conductivity type opposite to that of the first clad layer is sequentially formed on the second core layers; A method of manufacturing a waveguide type optical switch, comprising forming a first electrode on the second core layer and forming a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.
【請求項15】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外の部分に該
結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を注入して互
いに分離された複数の第1のクラッド層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上に互い
に平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコア層の
上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第1のク
ラッド層と同一導電型の第2のクラッド層を順次形成
し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
15. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and an element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystal layer is provided in a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. Forming a plurality of first clad layers separated from each other by implanting, and then forming a plurality of first core layers parallel to each other on each of the plurality of first clad layers; A second core layer, a second clad layer having the same conductivity type as that of the first clad layer on the second core layer, and a second clad layer on the second core layer. 1. A method of manufacturing a waveguide type optical switch, comprising forming one electrode and a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.
【請求項16】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層のクラッド層を形成すべき部分以外の部分に該
結晶層を半絶縁化または高抵抗化する元素を注入して互
いに分離された複数の第1のクラッド層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第1のコ
ア層、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なる複数の第2のコア
層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッド層と
同一導電型の第2のクラッド層を順次形成し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
16. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and an element for semi-insulating or increasing the resistance of the crystal layer is provided in a portion of the crystal layer other than a portion where a clad layer is to be formed. Forming a plurality of first clad layers that are separated from each other by implanting, and then forming a first core layer on the plurality of first clad layers; and on the first core layer and the plurality of first clad layers. A plurality of second core layers that are parallel to each other above each of the first clad layers, and a second clad layer of the same conductivity type as the first clad layer is sequentially formed on these second core layers; A method of manufacturing a waveguide type optical switch, comprising forming a first electrode on the second core layer and forming a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.
【請求項17】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層を選択除去して互いに分離された所定の形状の
複数の第1のクラッド層とし、 前記結晶層の選択除去された部分に半絶縁層または高抵
抗層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上に互い
に平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコア層の
上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第1のク
ラッド層と反対導電型の第2のクラッド層を順次形成
し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
17. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed to form a plurality of first clad layers having a predetermined shape separated from each other. A semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion, and then a plurality of first core layers parallel to each other are formed on each of the plurality of first cladding layers, and a plurality of first core layers are formed on the first core layers. A second core layer, a second clad layer of opposite conductivity type to the first clad layer on the second core layer, and a first clad layer on the second core layer. And a plurality of second electrodes are formed on the semi-insulating substrate, respectively.
【請求項18】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層を選択除去して互いに分離された所定の形状の
複数の第1のクラッド層とし、 前記結晶層の選択除去された部分に半絶縁層または高抵
抗層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第1のコ
ア層、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なる複数の第2のコア
層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッド層と
反対導電型の第2のクラッド層を順次形成し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
18. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed to form a plurality of first clad layers having a predetermined shape separated from each other. A semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion, and then a first core layer is formed on the plurality of first cladding layers, and the first core layer is formed on the plurality of first cladding layers. A plurality of second core layers parallel to each other above each of the clad layers, and a second clad layer having a conductivity type opposite to that of the first clad layer are sequentially formed on the second core layers, A method of manufacturing a waveguide type optical switch, comprising forming a first electrode on the second core layer and forming a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.
【請求項19】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層を選択除去して互いに分離された所定の形状の
複数の第1のクラッド層とし、 前記結晶層の選択除去された部分に半絶縁層または高抵
抗層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層各々の上に互い
に平行なる複数の第1のコア層、これら第1のコア層の
上に第2のコア層、該第2のコア層の上に前記第1のク
ラッド層と同一導電型の第2のクラッド層を順次形成
し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
19. A conductive crystal layer is formed on the surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed to form a plurality of first clad layers having a predetermined shape separated from each other. A semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion, and then a plurality of first core layers parallel to each other are formed on each of the plurality of first cladding layers, and a plurality of first core layers are formed on the first core layers. A second core layer, a second clad layer of the same conductivity type as the first clad layer on the second core layer, and a first clad layer on the second core layer. And a plurality of second electrodes are formed on the semi-insulating substrate, respectively.
【請求項20】 半絶縁性基板の表面に導電性の結晶層
を形成し、 該結晶層を選択除去して互いに分離された所定の形状の
複数の第1のクラッド層とし、 前記結晶層の選択除去された部分に半絶縁層または高抵
抗層を形成し、 次いで、これら複数の第1のクラッド層の上に第1のコ
ア層、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なる複数の第2のコア
層、これら第2のコア層の上に前記第1のクラッド層と
同一導電型の第2のクラッド層を順次形成し、 次いで、前記第2のコア層の上に第1の電極を、また前
記半絶縁性基板上に複数の第2の電極をそれぞれ形成す
ることを特徴とする導波路型光スイッチの製造方法。
20. A conductive crystal layer is formed on a surface of a semi-insulating substrate, and the crystal layer is selectively removed to form a plurality of first clad layers having a predetermined shape separated from each other. A semi-insulating layer or a high resistance layer is formed on the selectively removed portion, and then a first core layer is formed on the plurality of first cladding layers, and the first core layer is formed on the plurality of first cladding layers. A plurality of second core layers that are parallel to each other above each of the clad layers, and a second clad layer of the same conductivity type as the first clad layer are sequentially formed on the second core layers, A method of manufacturing a waveguide type optical switch, comprising forming a first electrode on the second core layer and forming a plurality of second electrodes on the semi-insulating substrate.
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