JPH06118457A - 半導体光導波路部品 - Google Patents

半導体光導波路部品

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JPH06118457A
JPH06118457A JP27151392A JP27151392A JPH06118457A JP H06118457 A JPH06118457 A JP H06118457A JP 27151392 A JP27151392 A JP 27151392A JP 27151392 A JP27151392 A JP 27151392A JP H06118457 A JPH06118457 A JP H06118457A
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JP
Japan
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layer
waveguide
optical
optical waveguide
section
Prior art date
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Application number
JP27151392A
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English (en)
Inventor
Takahiro Ono
卓宏 小野
Hisaharu Yanagawa
久治 柳川
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い光増幅を可能とする構造の光増幅部を備
えた半導体光導波路部品を提供する。 【構成】 この半導体光導波路部品は、光増幅部B
1 (B2 )の活性層11の上下に層厚が互いに同じであ
る下部導波層6a,上部導波層6bを設け、下部導波層
6aと下部クラッド層5との境界面を光導波路部の導波
層と下部クラッド層との境界面と同一水準にし、上部導
波層6bと上部クラッド層7との境界面を光導波路部の
導波層と上部クラッど層との境界面と同一水準にした光
増幅部を光導波路部に介装して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅部を有する半導体
光導波路部品に関し、更に詳しくは、光増幅部における
光の増幅度を高めることができる構造の半導体光導波路
部品に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体光導波路部品の1例として、図1
に、光増幅部と光スイッチを集積したものを示す。この
部品Aでは、1枚の半導体基板の上に後述する半導体の
薄層を積層して例えばX字型交差する光導波路1,2を
形成し、それら光導波路1,2の一部にそれぞれ光増幅
部B1 ,B2 を介装し、更に、光導波路1,2の交差部
3にはスイッチ部Cが形成されている。これらの光増幅
部B1 ,B2 とスイッチ部Cは、いずれも、これらの上
に装荷されている上部電極と半導体基板の下面に装荷さ
れている下部電極との間に所定値の電流を注入すること
によって作動する。
【0003】この部品において、光を例えば入射ポート
2aから光導波路2に入射し、かつ、スイッチ部Cを作
動させない場合は、光は交差部3を直進して光導波路2
の出射ポート2bから出射する。そして、スイッチ部C
を作動させると、光は交差部3に形成される反射面で反
射して、光導波路1の出射ポート1bから出射するの
で、ここにスイッチング動作が発現する。
【0004】スイッチ部Cを作動させない状態で光増幅
部B1 のみを作動させると、入射ポート2aから入射し
た光は、この光増幅部B1 を通過する過程で増幅され、
高出力の光となって出射ポート2bから出射する。ま
た、スイッチ部Cを作動した状態で、かつ光増幅部B2
のみを作動させると、入射ポート2aから入射した光
は、交差部3で反射し、光増幅部B2 を通過する過程で
増幅されて出射ポート1bから出射していく。
【0005】この部品Aにおける光導波路部と光増幅部
1 (B2 )の断面構造の例を、それぞれ、図1のII−
II線に沿う断面図である図2,図1の III−III 線に沿
う断面図である図3として示す。光導波路部では、図2
で示すように、半導体基板4の上に、所定の半導体の薄
膜を順次積層して下部クラッド層5,導波層6,上部ク
ラッド層7,キャップ層8がこの順序で形成されてい
る。そして、キャップ層8の全体表面は絶縁膜9で被覆
され、基板4の下面には下部電極10が装荷されてい
る。なお、スイッチ部Cにおいては、絶縁膜9をスリッ
ト状に取り除いて窓(図示しない)を形成し、ここに上
部電極が装荷される。
【0006】一方、光増幅部B1 (B2 )では、上記し
た光導波路部における導波層6と上部クラッド層7の間
に所定の半導体から成る活性層11を介在させ、また、
絶縁膜9の一部を除去してここに上部電極12を装荷し
た構造になっている。これら光導波路部と光増幅部は、
いずれも、下部電極10,基板4,下部クラッド層5,
導波層11を共通にしている。すなわち、光導波路部の
基板4と下部クラッド層5との境界面は光増幅部の基板
4と下部クラッド層5との境界面と同一水準にあり、光
導波路部の下部クラッド層5と導波層6との境界面は光
増幅部の下部クラッド層と導波層6との境界面と同一水
準にあり、また、光導波路部の導波層6と上部クラッド
層7との境界面は光増幅部の導波層6と活性層11との
境界面と同一水準にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した構造の部品に
おいて、光増幅部を作動させると、光導波路部の導波層
5を伝搬してきた光は、垂直方向の分布を変化させて光
増幅部の導波層5と結合する。そのとき、光は分布のす
そ野が活性層11と重なり合う。その結果、その増幅効
果が発現する。
【0008】したがって、上記した従来構造において
は、活性層11と重なり合って増幅される光の割合は全
体の光に対して少なく、そのため、高い増幅度が得にく
いという問題がある。本発明は、上記した問題を解決
し、高い増幅度が得られる構造の光増幅部を有する半導
体光導波路部品の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、基板の上に下部クラッド
層,導波層,上部クラッド層,およびキャップ層がこの
順序で積層されて成る半導体光導波路部と、前記半導体
光導波路部の一部に介装され、基板と下部クラッド層が
前記半導体光導波路の基板および下部クラッド層と共通
し、その下部クラッド層の上に導波層,活性層,上部ク
ラッド層,キャップ層がこの順序で積層されて成る半導
体光増幅部とを有する半導体光導波路部品において、前
記半導体光増幅部の前記活性層の上下に、層厚は互いに
等しく、屈折率は前記活性層の屈折率より小さくかつ前
記半導体光導波路部の前記導波層の屈折率より大きい上
部導波層と下部導波層が形成され、前記半導体光増幅部
の下部導波層と下部クラッド層との境界面が前記光導波
路部の導波層と下部クラッド層との境界面と同一水準に
設定され、更に、前記半導体光増幅部の上部導波層と上
部クラッド層との境界面が前記光導波路部の導波層と上
部クラッド層との境界面と同一水準に設定されているこ
とを特徴とする半導体光導波路部品が提供される。
【0010】本発明の半導体光導波路部品における光増
幅部と光導波路部の断面構造を、それぞれ、図4,図5
に示す。光増幅部においては、図4で示したように、下
部クラッド層5の上に、下部導波層6a,活性層11,
上部導波層6bが順次形成され、この上部導波層6bの
上に上部クラッド層7,キャップ層8,絶縁膜9を介し
て上部電極12が装荷されている。
【0011】ここで、下部クラッド層6aと上部クラッ
ド層6bの厚みは同一とし、その屈折率は活性層11の
屈折率より小さく、かつ、後述する光導波路部の導波層
の屈折率よりも大きくして、光導波路部の導波層から伝
搬してきた光を可能な限り活性層11に閉じ込めるよう
にする。この光増幅部が介装される光導波路部は、図5
で示したように、その導波層6と下部クラッド層5との
境界面が光増幅部における下部導波層6aと下部クラッ
ド層5との境界面と同一水準に設定され、かつ、導波層
6の厚みは、光増幅部における下部導波層6aと活性層
11と上部導波層6bの全体の厚みと同一の厚みに設定
される。したがって、光導波路部における導波層6と上
部クラッド層7との境界面は、光増幅部における上部導
波層6bと上部クラッド層7との境界面と同一水準にな
っている。
【0012】
【作用】本発明の半導体光導波路部品の光増幅部におい
ては、活性層が同じ厚みの上部導波層と下部導波層に挟
まれて位置し、そして、上部導波層と上部クラッド層と
の境界面、下部導波層と下部クラッド層との境界面は、
それぞれ、光導波路部における導波層と上部クラッド層
との境界面、導波層と下部クラッド層との境界面と同一
水準にあるので、光の分布の中心は、光導波路部と光増
幅部とで一致する。
【0013】そのため、光導波路部を伝搬してきた光
は、光増幅部の活性層と多く重なり合うようになり、増
幅される光の割合が増大する。その結果、高い増幅度が
得られるようになる。
【0014】
【実施例】以下のようにして、本発明の光増幅器付き光
スイッチを製造した。まず、図6で示したように、MO
CVD法で、n−InPから成る基板4の上に、nドー
プInPから成り厚みが1.0μmの下部クラッド層5,
nドープInGaAsPから成り厚みが0.15μmの下
部導波層(λg=1.05μm)6a,ノンドープInG
aAsPから成り厚みが0.15μmの活性層(λg=1.
05μm)11,pドープInGaAsPから成り厚み
が0.15μmの上部導波層(λg=1.05μm)6b,
pドープInPから成り厚みが1.15μmの上部クラッ
ド層7,および、pドープInGaASから成り厚みが
0.2μmのキャップ層8を順次積層する。
【0015】ついで、図7で示したように、光増幅部を
形成すべき個所に相当するキャップ層8の表面にSiO
2 マスク13を形成し、他の部分のキャップ層8を硫酸
系エッチャントでエッチング除去し、つづいてその下に
位置する上部クラッド層7を塩酸系エッチャントでエッ
チング除去し、更にその下に位置する上部導波層6b,
活性層11,下部導波層6aを硫酸系エッチャントでエ
ッチング除去して下部クラッド層5の表面を露出させ
る。
【0016】図7で示した下部クラッド層5の表面に、
同じくMOCVD法で、ノンドープInGaAsPから
成り厚みが0.45μmの光導波路部の導波層(λg=1.
15μm),および、ノンドープInPから成り厚みが
0.6μmの層、ノンドープInGaAsPから成り厚み
が0.005μmの層,ノンドープInPから成り厚みが
0.5μmの層から成る光導波路部の上部クラッド層,ノ
ンドープInGaAsから成り厚みが0.2μmの光導波
路部のキャップ層を順次積層した。光増幅部におけるキ
ャップ層8と光導波路部のキャップ層とは同一平面を形
成した。
【0017】ついで、SiO2 マスク13を除去し、ス
イッチ部Cの電流注入部にZnを拡散してスイッチ部C
におけるpn接合を形成したのち、選択性エッチャント
を用いることにより、キャップ層と上部クラッド層の一
部をエッチング除去して光増幅部B1 ,B2 では幅4μ
m,スイッチ部Cでは幅8μmの光導波路を形成し、更
に、基板4の下面全面にAuGeNi/Auを蒸着して
下部電極10を装荷し、また、光増幅部の上面およびス
イッチ部の上面にTi/Pt/Auを蒸着して上部電極
12を装荷することにより、図1の平面図、および図
4,図5の断面図で示すような光増幅器付き光スイッチ
を製造した。
【0018】この光増幅器付き光スイッチの挿入損失
は、光を入射ポート2aから入射して、スイッチ部Cを
作動させない場合は光増幅部B1 に240mAを注入
し、またスイッチ部Cを作動させた場合は光増幅部B2
に260mAを注入すると、いずれも0dBになった。
また、そのときの消光比はそれぞれ30dB,36dB
であった。
【0019】なお、実施例では、光導波路がX字型交差
する場合について説明したが、本発明の部品はこの態様
に限定されるものではなく、例えば図8の平面図で示し
たように、光導波路部をY分岐とし、各分岐光導波路部
に図4で示した構造の光増幅部B1 ,B2 を介装し、こ
こに注入する電流値を変化させることにより光スイッチ
として機能させることができる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
半導体光導波路部品は、光導波路部と光増幅部の各導波
層において、光分布の中心を一致させるような断面構造
にしたので、光増幅部における活性層への光が重なる割
合を大きくすることができ、その結果、高い増幅度を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光増幅器付き光スイッチを示す概略平面図であ
る。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】図1の III−III 線に沿う断面図である。
【図4】本発明の光増幅部の断面構造を示す断面図であ
る。
【図5】本発明の光導波路部の断面構造を示す断面図で
ある。
【図6】半導体基板上に光増幅部の層構成を形成した状
態を示す断面図である。
【図7】形成すべき光増幅部以外の個所を除去した状態
を示す断面図である。
【図8】本発明の半導体光導波路部品の他の例を示す概
略平面図である。
【符号の説明】
1,2 光導波路 1a,2a 入射ポート 1b,2b 出射ポート 3 交差部 4 半導体基板 5 下部クラッド層 6 導波層 6a 下部導波層 6b 上部導波層 7 上部クラッド層 8 キャップ層 9 絶縁膜 10 下部電極 11 活性層 12 上部電極 13 SiO2 マスク A 光増幅器付き光スイッチ B1 ,B2 光増幅部 C スイッチ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の上に下部クラッド層,導波層,上
    部クラッド層,およびキャップ層がこの順序で積層され
    て成る半導体光導波路部と、前記半導体光導波路部の一
    部に介装され、基板と下部クラッド層が前記半導体光導
    波路の基板および下部クラッド層と共通し、その下部ク
    ラッド層の上に導波層,活性層,上部クラッド層,キャ
    ップ層がこの順序で積層されて成る半導体光増幅部とを
    有する半導体光導波路部品において、 前記半導体光増幅部の前記活性層の上下に、層厚は互い
    に等しく、屈折率は前記活性層の屈折率より小さくかつ
    前記半導体光導波路部の前記導波層の屈折率より大きい
    上部導波層と下部導波層が形成され、前記半導体光増幅
    部の下部導波層と下部クラッド層との境界面が前記光導
    波路部の導波層と下部クラッド層との境界面と同一水準
    に設定され、更に、前記半導体光増幅部の上部導波層と
    上部クラッド層との境界面が前記光導波路部の導波層と
    上部クラッド層との境界面と同一水準に設定されている
    ことを特徴とする半導体光導波路部品。
JP27151392A 1992-10-09 1992-10-09 半導体光導波路部品 Pending JPH06118457A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918311A1 (de) * 1999-04-22 2000-11-02 Hengst Walter Gmbh & Co Kg Verfahren zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918311A1 (de) * 1999-04-22 2000-11-02 Hengst Walter Gmbh & Co Kg Verfahren zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens

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