JPH06152068A

JPH06152068A - 半導体光導波路

Info

Publication number: JPH06152068A
Application number: JP30012392A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Tabuchi; 晴彦田淵
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1994-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】コア層とクラッド層との屈折率の差を小さくし
て、導波される光の電界強度分布の幅を広くすると共
に、クラッド層に染み出した光のフリーキャリア吸収を
低減することができる半導体光導波路を提供することを
目的とする。【構成】本発明による第１の半導体光導波路は、ｉ型コ
ア層１０をそのｉ型コア層１０より小さい屈折率をもつ
ｐクラッド層とｎクラッド層とによって挟んだ単純なｐ
−ｉ−ｎ接合構造ではなく、これらのｐクラッド層及び
ｎクラッド層の厚さを薄くしてｐクラッド層１１及びｎ
クラッド層１２とし、且つｐクラッド層１１及びｎクラ
ッド層１２の外側に第１及び第２のｉ型クラッド層１
３、１４を設けている。このため、ｉ型コア層１０から
ｐクラッド層１１及びｎクラッド層１２並びに第１及び
第２のｉ型クラッド層１３、１４に染み出した光は、フ
リーキャリア吸収が減少して、光損失が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は能動的半導体光導波路に
係り、特に電界を印加して吸収率や屈折率を変化させて
変調等を行わせる能動的半導体光導波路に関する。この
ような能動的半導体光導波路は、光電変換装置、電界吸
収型の光強度変調装置、半導体レーザ装置等に利用され
る。

【０００２】先ず、能動的半導体光導波路の光電変換装
置としての利用について説明する。導波路型の光電変換
装置は特にアレイ状の光電変換装置の場合に利用価値が
高い。比較のため、導波路型でない光電変換装置の構造
と光の入射方向を示し、導波路型光電変換装置の利用分
野について述べる。図２１に、導波路型でない光電変換
装置の構造と光の入射方向を示す。このような構造の光
電変換装置は面入射型と呼ばれる。ここで、図２１
（ａ）は面入射型光電変換装置を入射側からみた斜視図
であり、図２１（ｂ）は入射側及び反対側からみた斜視
図であり、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）の面入射型光電
変換装置をＣ面で切断した断面図である。

【０００３】面入射型光電変換装置７０の入射側の面、
即ちＡ面には、２つのフォトダイオード７１ａ，７１ｂ
の受光部が設けられ、それぞれ２本の光ファイバ７２か
らの光が入射される。また面入射型光電変換装置７０の
Ａ面と反対側の面、即ちＢ面には、２つのフォトダイオ
ード７１ａ，７１ｂの光電変換部が突起している。そし
てこれらのフォトダイオード７１ａ，７１ｂは、図２１
（ｃ）に示されるように、半導体基板７３のＡ面側に設
けられた受光部７４、半導体基板７３のＢ面側に積層さ
れたｎ型半導体層７５とイントリシックな光吸収半導体
層７６とｐ型半導体層７７とからなる光電変換部７８、
受光部７４周囲の半導体基板７３上に形成された電極７
９ａ及びｐ型半導体層７７上に形成された電極７９ｂに
より構成されている。

【０００４】従って、この面入射型光電変換装置７０に
おいては、光ファイバ７３からの光がフォトダイオード
７１の受光部７２に入射されると、その入射光は光電変
換部７３の光吸収半導体層７６で吸収され、光電変換さ
れる。また、この面入射型光電変換装置７０には、電極
パッド８０が設けられている。即ち、この電極パッド８
０は、外部に電気信号を取り出すための電極パッドであ
り、図２２（ａ）、（ｂ）に示されるように、通常、面
入射型光電変換装置７０のＡ面上或いはＢ面上に薄いパ
ッドとして形成される。

【０００５】更に、この面入射型光電変換装置７０は、
図２３に示されるように、そのＡ面上或いはＢ面上に設
けられ電極パッド８０を介して、集積回路等の電気回路
パターンと接続されている。例えば、図２３（ａ）に示
されるように、面入射型光電変換装置７０と電気回路基
板８１とを同一平面上に並べ、面入射型光電変換装置７
０のＡ面上の電極パッド８０と電気回路基板８１上の電
気回路の導体パターン８２とを金ワイヤ８３で接続す
る。或いはまた、図２３（ｂ）に示されるように、面入
射型光電変換装置７０のＢ面上の電極パッド８０と電気
回路基板８１上の電気回路の導体パターン８２とを重ね
合わせて、半田付けする等の方法が使用される。特にＧ
Ｈｚオーダーの高周波の場合は、電気回路基板８１にマ
イクロ波用の集積回路を使用し、近接接続することによ
って実装による特性の劣化を防止する。

【０００６】また、このような面入射型光電変換装置７
０とその入射光及びＲＦ（高周波）出力の方向との関係
を、図２４に示す。上記図２３に示したように、電気回
路の導体パターン８２の延びる方向は面入射型光電変換
装置７０の入射面と平行な方向に限定されるため、例え
ば図２４（ａ）に示すように、面入射型光電変換装置７
０に光が入射する方向と電気回路の導体パターン８２に
ＲＦ出力電気信号の流れる方向が直交する構成になる。

【０００７】一般に光電変換装置は省スペースという点
から薄型化が求められ、具体的にはＳＤＨ（Synchronou
s Digital Hierachy）システムでは７〜８ｍｍの厚さが
求められているため、図２４（ａ）に示すような構成に
すると、図中のＤ方向の厚さを小さくすること、即ち光
電変換装置全体を薄型化することが困難になる。従っ
て、面入射型光電変換装置７０を使用し、図２４（ａ）
に示すような構成をとることは、薄型化による省スペー
スという点から好ましくない。

【０００８】そのため、図２４（ｂ）に示すように、面
入射型光電変換装置７０への入射光を折り曲げる方法も
提案されている。しかし、この場合、入射光を折り曲げ
る機構を含めたファイバアレイの薄型化が困難になり、
また入射光の結合効率が低下し易いという欠点がある。
以上のような面入射型光電変換装置７０の欠点を解消す
る有望な方法として、図２５に示すような光導波路を使
用するエッジ入射型光電変換装置がある。

【０００９】即ち、イントリシックな光吸収半導体層が
ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に挟まれているエッ
ジ入射型光電変換装置８４は、その光吸収半導体層のエ
ッジ部に光ファイバ７２からの光が入射されるようにな
っている。また、このエッジ入射型光電変換装置８４と
電気回路基板とは同一平面上に並べられ、エッジ入射型
光電変換装置８４のｐ型半導体層又はｎ型半導体層上の
電極と電気回路基板上の電気回路の導体パターン８２と
が金ワイヤ８３で接続されている。

【００１０】従って、このエッジ入射型光電変換装置８
４への入射光の方向と電気回路の導体パターン８２に流
れるＲＦ出力電気信号の方向とが１直線状になるため、
光電変換装置の薄型化に適する。即ち、このようなエッ
ジ入射型光電変換装置８４を用いると、非常に多くの光
電変換装置をアレイ化しても、図中のＤ方向の厚さを薄
く保つことができるため、省スペース化が実現される。
尚、アレイ状の光電変換装置は、並列信号を扱えるの
で、光通信の情報の伝送容量を拡大する。

【００１１】更に、このような光導波路を使用するエッ
ジ入射型の光電変換装置は、図２６に示すように、平面
型光導波路を用いた光回路への組み込みが容易であると
いうメリットも有している。例えば図２６（ａ）に示す
斜視図では、半導体基板８５上に２本の光導波路８６
ａ，８６ｂが平行に形成され、光導波路部Ａを構成して
いる。また、それらの光導波路８６ａ，８６ｂの一部に
は、電極８７ａ，８７ｂが設けられ、アレ−状の光電変
換装置Ｂを構成している。

【００１２】更に、図２６（ｂ）に示す平面図では、図
２６（ａ）に示す２本の平行に走る光導波路８６ａ，８
６ｂの代わりに、３ｄＢカプラをなす２本の光導波路８
８ａ，８８ｂが形成され、光導波路部Ａを構成してい
る。また、図２６（ａ）と同様に、それらの光導波路８
８ａ，８８ｂの一部には、電極８９ａ，８９ｂが設けら
れ、アレ−状の光電変換装置部Ｂを構成している。

【００１３】このように光導波路８６ａ，８６ｂ，８６
ｃ，８６ｄを特に半導体で形成した場合、接続した領域
を光導波路部Ａと光電変換装置Ｂとに使い分けることに
より、電気の集積回路のようなイメージの光集積回路を
実現することができるようになる。従って、能動的半導
体光導波路の具体的応用分野のひとつは、光導波路を使
用したエッジ入力型光電変換装置である。

【００１４】次に、能動的半導体光導波路の他の応用例
として、電界吸収型の光強度変調装置がある。以下これ
を電界吸収型変調装置と呼ぶ。ｐ−ｉ−ｎ接合のｉ型半
導体層に電界を印加すると、電気光学効果によって特定
の波長の光に対する光吸収率を制御することができる。
このような光導波路中を光が通過すると、吸収が大きい
場合には光強度が大きく低下し、吸収が小さい場合には
光強度の低下が小さくなるため、光強度変調器として使
用することができる。特に、ｉ型半導体層の組成を選択
することによって、λ１の波長の光に対してのみ吸収変
化が起こり、λ１と異なるλ２の波長の光に対しては何
の影響も与えないような電界吸収型変調器を実現するこ
とができる。従って、そのような電界吸収型変調器を使
用して、例えば図２７に示すような双方向伝送装置を実
現することが可能である。

【００１５】図２７は、電界吸収型変調装置を使用した
加入者系双方向光通信システムを示す概略図である。こ
の光通信システムは電話局の局内装置と加入者系の末端
装置、即ち加入者系電話器とによって構成されている。
電話局の局内装置においては、光源９０から出力される
波長λ１＝１．３１μｍ及びλ２＝１．５５μｍの光信
号は、光分配器９１を介して、波長λ１＝１．３１μｍ
の光を変調し波長λ２＝１．５５μｍの光を透過する電
界吸収型変調装置（図中では電界変調器と記載）９２に
送られる。

【００１６】そしてこの電界吸収型変調装置９２から光
ファイバ９３を介して加入者系電話に送られた光信号
は、ＷＤＭ（Wave Division Multiplex ）カプラ９４に
よって波長λ１＝１．３１μｍの光信号と波長λ２＝
１．５５μｍの光信号とに分岐される。そして一方の波
長λ１＝１．３１μｍの光信号はＯ／Ｅ（光電）変換装
置９５に送られ、受信される。また、他方の波長λ２＝
１．５５μｍの光信号は、１．５５μｍの光を変調する
電界吸収型変調装置（図中では光変調器と記載）９６に
送られ、光ファイバ９７を介して電話局の局内装置に送
信される。更に、電話局の局内装置に送信された１．５
５μｍの光信号は、Ｏ／Ｅ変調装置９８を介して、交換
器へ送られる。

【００１７】このような電界吸収型変調装置９２，９６
を使用した加入者系双方向光通信システムは、次のよう
なメリットがある。即ち、１．一つの光源を多数の加入者が共用することができ
る。２．加入者末端に光源を必要としない。また、光源９０
には半導体レーザが使用されるが、半導体レーザには次
のような欠点がある。即ち、１．高密度電流を注入し、キャリアの反転分布という非
自然状態を利用した発光素子であるため、レーザを構成
する結晶にほんの僅かな欠陥があるとレーザ発振しな
い。そのため、製造歩留りが低い。２．高密度電流を注入し、キャリアの反転分布という非
自然状態を利用した発光素子であるため、長時間動作で
故障し易い。そのため、高い信頼性の素子の選別時の歩
留りが低く、手間を必要とするため、レーザのコストが
大きくなる。３．温度変化に敏感なため、温度制御を必要とする。

【００１８】以上のような理由のため、加入者系のよう
なローコストを必要とされるシステムでは半導体レーザ
の使用個数をできるだけ少なくしたい、更には加入者側
に温度制御等を必要とするレーザを設置することを避け
たいという要望がある。上記図２７に示す光通信システ
ムはこのような要求を満たすものであるが、このような
光通信システムに使用するためには、挿入損失の小さい
電界吸収型変調装置が強く求められている。

【００１９】最後に、能動的半導体光導波路の半導体レ
ーザ装置における適用を説明する。半導体レーザ装置に
おいては、発振閾値電流が小さくしかも高い光出力が得
られる半導体レーザが求められているが、能動的半導体
光導波路はそのような目的にも応え得るものである。以
上のように、能動的半導体光導波路の利用分野として
は、光電変換装置、光強度変調装置、さらには低閾値、
高出力の半導体レーザ装置がある。また、能動的半導体
光導波路は半導体光導波路構造であることにより、受動
光導波路や半導体レーザ等との良好な接続性を容易に実
現することができるため、光源、変調装置、光回路、光
電変換装置を集積化する光機能集積化デバイスの分野へ
も応用が可能である。

【００２０】

【従来の技術】従来の半導体の電気光学効果を利用する
能動的半導体光導波路を図２８を用いて説明する。ここ
で、図２８（ａ）は能動的半導体光導波路の斜視図、図
２８（ｂ）はその導波路中央断面図である。ｐ型半導体
基板１００上に、ｐ型クラッド層１０１、ｉ型コア層１
０２及びｎ型クラッド層１０３が順に積層され、ｐ−ｉ
−ｎ３層構造の光導波路１０４が形成されている。ま
た、これらｐ型クラッド層１０１、ｉ型コア層１０２及
びｎ型クラッド層１０３の両側には、埋め込み層１０５
が形成されている。更に、ｎ型クラッド層１０３上に
は、ｎ側電極１０６が形成され、ｐ型半導体基板１００
底面には、ｐ側電極１０７が形成されている。

【００２１】また、この３層構造の光導波路１０４内を
導波される光の分布は、図２８（ｂ）中に示されるよう
に、ｉ型コア層１０２で最大になると共に、そのかなり
の部分がｉ型コア層１０２を上下に挟むｐ型クラッド層
１０１及びｎ型クラッド層１０３に染み出している。と
ころで、これらｐ型クラッド層１０１及びｎ型クラッド
層１０３は高濃度に不純物がドーピングされるため、フ
リーキャリアによる吸収が大きくなる。ＧａＡｓ系半導
体におけるこの現象は、例えば文献（H.C.Casey et.a
l., Journal of Applied Physics, Vol.46, No.1(197
5), pp.255, Fig.8）に示されている。

【００２２】このためｐ型クラッド層１０１及びｎ型ク
ラッド層１０３に染み出した光は吸収を受けることにな
る。この吸収は光電変換装置の場合は光電流に寄与しな
い。また、変調器の場合はイントリシックな損失とな
る。このため、光電変換装置では量子効率の低下を生
じ、変調器の場合は挿入損失が増加するという欠点を生
じる。

【００２３】また、光導波路１０４と光ファイバとの結
合効率を向上させるためには、できるだけ光導波路１０
４内の光分布を広くする必要がある。光分布を広げるた
めにはｉ型コア層１０２とｐ型クラッド層１０１及びｎ
型クラッド層１０３との屈折率差を小さくすればよい。
しかし、ｉ型コア層１０２とｐ型クラッド層１０１及び
ｎ型クラッド層１０３との屈折率差を小さくすると、ｐ
型クラッド層１０１及びｎ型クラッド層１０３への光の
染み出しが大きくなり吸収が増加する。

【００２４】ところで、通常の半導体ではコア層とクラ
ッド層との屈折率の差を小さくすることは、コア層とク
ラッド層とのエネルギーバンドギャップの差を小さくす
ることに相当する。半導体には基礎吸収があり、基礎吸
収にはエネルギーバンドギャップより小さいエネルギー
の光であっても、エネルギーバンドギャップとの差が小
さくなるほど吸収係数が大きくなる性質がある。そのた
めエネルギーバンドギャップの差が小さくなると半導体
の基礎吸収とフリーキャリア吸収を含めた吸収係数その
もの絶対値が大きくなる。このためｉ型コア層１０２と
ｐ型クラッド層１０１及びｎ型クラッド層１０３との屈
折率の差を小さくするとフリーキャリア吸収と基礎吸収
の増加という２重の欠点を生じる。

【００２５】次に、従来の半導体レーザを図２９を用い
て説明する。ここで、図２９（ａ）は半導体レーザの中
央断面図、図２８（ｂ）は導波される光分布を示すグラ
フである。尚、上記図２８と同じ構成要素には同じ符号
を付して説明を省略する。ｐ型半導体基板１００上に、
ｐ型クラッド層１０１、ｉ型コア層１０２、ｎ型クラッ
ド層１０３及びｎ型コンタクト層１０８が順に積層さ
れ、ｐ型クラッド層１０１、ｉ型コア層１０２及びｎ型
クラッド層１０３からなるｐ−ｉ−ｎ３層構造の光導波
路１０４が形成されている。また、これらｐ型クラッド
層１０１、ｉ型コア層１０２及びｎ型クラッド層１０３
の両側には、埋め込み層（図示せず）が形成されてい
る。更に、ｎ型コンタクト層１０８上には、ｎ側電極１
０６が形成され、ｐ型半導体基板１００底面には、ｐ側
電極１０７が形成されている。

【００２６】このような半導体レーザにおいても、ｐ型
クラッド層１０１及びｎ型クラッド層１０３のフリーキ
ャリア吸収は導波路の損失を増加させ、発振閾値の上昇
を招く。従って、低閾値化を目指するためには、光の染
み出しを小さくしなければいけない。光の染み出しが小
さくなると、発光点のサイズは小さくなり、空間に放射
される光の広がり角は大きくなる。そのため、光の染み
出しを小さくすると、光通信用光源に使用する場合には
光ファイバーとの光結合効率が低下する欠点を有し、レ
ーザプリンタや光ディスクやフォログラフィックバーコ
ード読み取り装置等の光源に使用する場合には集光が難
しくなり、レーザプリンタや光ディスクの書込み用や光
ファイバーアンプの励起用光源に使用する場合は、発光
部の光密度が上昇しＣＯＤ（Catastrophic Optical Deg
radation）レベルが低下する。

【００２７】また、ＣＯＤレベルを高くするため光染み
出しを大きくすると、ガイド層の吸収のため、閾値が高
くなる欠点がある。即ち、従来の導波路構造のレーザで
は、高光出力化と低閾値化、結合効率の向上と低閾値化
はトレードオフの関係にあり両立は不可能であった。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】このように上記従来の
能動的半導体光導波路は、ｉ型コア層１０２とｐ型クラ
ッド層１０１及びｎ型クラッド層１０３との屈折率差を
小さくして光導波路１０４内の光分布を広くすると、光
導波路１０４と光ファイバとの結合効率は向上するもの
の、ｐ型クラッド層１０１及びｎ型クラッド層１０３に
染み出した光がフリーキュアリア吸収を受け、光電変換
装置では量子効率の低下を生じ、変調器の場合は挿入損
失が増加し、半導体レーザにおいても発振閾値の上昇を
招くという欠点を生じる。

【００２９】反対に、ｉ型コア層１０２とｐ型クラッド
層１０１及びｎ型クラッド層１０３との屈折率差を大き
くしてｉ型コア層１０２内への光の閉じ込めを強くする
と、ｐ型クラッド層１０１及びｎ型クラッド層１０３に
おける光のフリーキュアリア吸収は減少するが、光電変
換装置及び変調器においては光導波路１０４と光ファイ
バとの結合効率を低下させ、半導体レーザの場合は発光
部の光密度を上昇させてＣＯＤレベルの低下を招くとい
う欠点を生じる。そのため従来の導波路構造の素子で
は、高光出力化と低閾値化、結合効率の向上と低損失化
はトレードオフの関係にあり両立は不可能であった。

【００３０】本発明は従来の技術では両立は不可能であ
った特性を両立させることが目的であり、特に、コア層
とクラッド層との屈折率差を小さくして、導波される光
の電界強度分布の幅を広くすると共に、クラッド層に染
み出した光のフリーキャリア吸収を低減することができ
る半導体光導波路を提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明者は次の５つの手
段で従来例の問題点を解決した。図１〜図５は本発明の
問題を解決するための手段を説明する図である。以下、
具体的に説明する。図１は第１の手段による第１の半導
体光導波路の断面図と導波路を構成するコア層とクラッ
ド層の屈折率分布を示すグラフである。

【００３２】第１の半導体光導波路は、図１のように、
イントリシックな半導体からなるｉ型コア層１０が、そ
の上下を、ｉ型コア層１０の屈折率より小さい屈折率を
もつ厚さの薄いｐ型クラッド層１１と厚さの薄いｎ型ク
ラッド層１２とによって挟まれている。そしてｐ型クラ
ッド層１１に接して、ｐ型クラッド層１１の屈折率と同
等の屈折率をもつ第１のｉ型クラッド層１３が設けら
れ、またｎ型クラッド層１２に接して、ｎ型クラッド層
１２の屈折率と同等の屈折率をもつ第２のｉ型クラッド
層１４が設けられている。

【００３３】尚、ここで、ｐ型クラッド層１１及びｎ型
クラッド層１２の屈折率と第１及び第２のｉ型クラッド
層１３、１４の屈折率とを同等にするには、ｐ型クラッ
ド層１１及びｎ型クラッド層１２のエネルギーバンドギ
ャップＥｇと第１及び第２のｉ型クラッド層１３、１４
のエネルギーバンドギャップＥｇとを同等にすればよ
い。

【００３４】このように本発明による第１の半導体光導
波路は、従来のようなイントリシックな半導体からなる
ｉ型コア層をそのｉ型コア層より小さい屈折率をもつｐ
型クラッド層とｎ型クラッド層とによって挟んだ単純な
ｐ−ｉ−ｎ接合構造ではなく、これらのｐ型クラッド層
及びｎ型クラッド層の厚さを薄くしてｐ型クラッド層１
１及びｎ型クラッド層１２とし、且つｐ型クラッド層１
１及びｎ型クラッド層１２の外側に第１及び第２のｉ型
クラッド層１３、１４を設けている点に特徴がある。

【００３５】尚、上記第１の半導体光導波路では、ｐ型
クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の両方ともその
厚さを薄くし、且つそれらの外側に第１及び第２のｉ型
クラッド層１３、１４を設けているが、ｐ型クラッド層
１１又はｎ型クラッド層１２のいずれか一方だけその厚
さを薄くし、且つその外側に第１又は第２のｉ型クラッ
ド層１３、１４のいずれか一方だけを設けたものでもよ
い。。

【００３６】図２は第２の手段による第２の半導体光導
波路の断面図と導波路を構成するコア層とクラッド層の
屈折率分布を示すグラフである。尚、上記図１の第１の
半導体光導波路と同じ構成要素には同じ符号を付して説
明を省略する。第２の半導体光導波路は、図２のよう
に、ｉ型コア層１０が、ｉ型コア層１０の屈折率より小
さい屈折率をもつ厚さの薄いｐ型クラッド層１１と厚さ
の薄いｎ型クラッド層１２とによって挟まれている。そ
してｐ型クラッド層１１に接して、ｐ型クラッド層１１
の屈折率より大きくｉ型コア層１０の屈折率より小さい
屈折率をもつ第１のｉ型クラッド層１７が設けられ、ま
たｎ型クラッド層１２に接して、ｎ型クラッド層１２の
屈折率より大きくｉ型コア層１０の屈折率より小さい屈
折率をもつ第２のｉ型クラッド層１８が設けられてい
る。

【００３７】尚、ここで、第１及び第２のｉ型クラッド
層１７、１８の屈折率を、ｐ型クラッド層１１及びｎ型
クラッド層１２の屈折率より大きくｉ型コア層１０の屈
折率より小さくするには、第１及び第２のｉ型クラッド
層１７、１８のエネルギーバンドギャップＥｇを、ｐ型
クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２のエネルギーバ
ンドギャップＥｇより小さくｉ型コア層１０のエネルギ
ーバンドギャップＥｇより大きくすればよい。

【００３８】このように本発明による第２の半導体光導
波路は、上記図１に示す第１の半導体光導波路の第１及
び第２のｉ型クラッド層１３、１４の代わりに、これら
ｉ型クラッド層１３、１４の屈折率より大きい屈折率を
もつ第１及び第２のｉ型クラッド層１７、１８を設けて
いる点に特徴がある。尚、上記第２の半導体光導波路で
は、第１及び第２のｉ型クラッド層１７、１８の屈折率
の両方とも、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１
２の屈折率より大きくｉ型コア層１０の屈折率より小さ
くなっているが、第１又は第２のｉ型クラッド層１７、
１８の屈折率のいずれか一方だけをｐ型クラッド層１１
又はｎ型クラッド層１２の屈折率より大きくｉ型コア層
１０の屈折率より小さくしてもよい。

【００３９】図３は第３の手段による第３の半導体光導
波路の断面図と導波路を構成するコア層とクラッド層の
屈折率分布を示すグラフである。尚、上記図１の第１の
半導体光導波路及び上記図２の第２の半導体光導波路と
同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。第
３の半導体光導波路は、図３のように、ｉ型コア層１０
が、ｉ型コア層１０の屈折率より小さい屈折率をもつ厚
さの薄いｐ型クラッド層１１と厚さの薄いｎ型クラッド
層１２とによって挟まれている。そしてｐ型クラッド層
１１に接して、ｉ型クラッド層１９ａ及びｉ型クラッド
層１９ｂからなる第１のｉ型クラッド層１９が設けら
れ、またｎ型クラッド層１２に接して、ｉ型クラッド層
２０ａ及びｉ型クラッド層２０ｂからなる第２のｉ型ク
ラッド層２０が設けられている。

【００４０】ここで、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラ
ッド層１２に接しているｉ型クラッド層１９ａ、２０ａ
の屈折率は、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１
２の屈折率より大きくｉ型コア層１０の屈折率より小さ
い。また、ｉ型クラッド層１９ａ、２０ａに接している
ｉ型クラッド層１９ｂ、２０ｂの屈折率は、ｐ型クラッ
ド層１１及びｎ型クラッド層１２の屈折率より大きくｉ
型クラッド層１９ａ、２０ａの屈折率より小さい。そし
てｉ型クラッド層１９ａ、１９ｂからなる第１のｉ型ク
ラッド層１９の有効屈折率及びｉ型クラッド層２０ａ、
２０ｂからなる第２のｉ型クラッド層２０の有効屈折率
は、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の屈折
率より大きくｉ型コア層１０の屈折率より小さい。

【００４１】図４は第４の手段による第４の半導体光導
波路の断面図と導波路を構成するコア層とクラッド層の
屈折率分布を示すグラフである。尚、上記図１の第１の
半導体光導波路、上記図２の第２の半導体光導波路及び
上記図３の第３の半導体光導波路と同じ構成要素には同
じ符号を付して説明を省略する。第４の半導体光導波路
は、図４のように、ｉ型コア層１０が、ｉ型コア層１０
の屈折率より小さい屈折率をもつ厚さの薄いｐ型クラッ
ド層１１と厚さの薄いｎ型クラッド層１２とによって挟
まれている。そしてｐ型クラッド層１１に接して、ｐ型
クラッド層１１の屈折率と同等の有効屈折率をもちＭＱ
Ｗ（多重量子井戸）構造をなす第１のｉ型クラッド層１
５が設けられ、またｎ型クラッド層１２に接して、ｎ型
クラッド層１２の屈折率と同等の屈折率をもちＭＱＷ構
造をなす第２のｉ型クラッド層１６が設けられている。

【００４２】尚、ここで、これら第１及び第２のｉ型ク
ラッド層１５、１６をＭＱＷ構造とすることが可能とな
ったのは、厚さの薄いｐ型クラッド層１１及びｎ型クラ
ッド層１２を付加したことによる。本発明を用いない
で、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２をＭＱ
Ｗ構造とすると、即ちＭＱＷ層にドーピングを行うと、
周期構造の無秩序化を生じてしまう。

【００４３】このように本発明による第４の半導体光導
波路は、上記図１の第１の半導体光導波路の第１及び第
２のｉ型クラッド層１３、１４の代わりに、ＭＱＷ構造
をなす第１及び第２のｉ型クラッド層１５、１６を設け
ている点に特徴がある。尚、上記第４の半導体光導波路
では、第１及び第２のｉ型クラッド層１５、１６の両方
ともＭＱＷ構造としているが、第１又は第２のｉ型クラ
ッド層１５、１６のいずれか一方だけをＭＱＷ構造とし
てもよい。

【００４４】図５は第５の手段による第５の半導体光導
波路の断面図と導波路を構成するコア層とクラッド層の
屈折率分布を示すグラフである。尚、上記図１の第１の
半導体光導波路、上記図２の第２の半導体光導波路、上
記図３の第３の半導体光導波路及び上記図４の第４の半
導体光導波路と同じ構成要素には同じ符号を付して説明
を省略する。

【００４５】第５の半導体光導波路は、図５のように、
上記図４の第４の半導体光導波路のｉ型コア層１０の代
わりに、ＭＱＷ構造をなすｉ型コア層１０ａを用いたも
のである。

【００４６】

【作用】先ず，上記問題解決のための手段に関連する半
導体と半導体光導波路の一般的性質について説明する。
図６は本発明の光導波路に使用される半導体の吸収スペ
クトルを示すものである。横軸は光のエネルギー、縦軸
は吸収係数である。（ａ１），（ａ２），（ａ３）はバ
ルク半導体の基礎吸収スペクトル、（ｂ）はフリーキャ
リア吸収、（ｃ１），（ｃ２），（ｃ３）は基礎吸収と
フリーキャリア吸収の和、（ｄ）はＭＱＷ構造の吸収ス
ペクトルの例である。

【００４７】尚、本明細書においてはＭＱＷ構造につい
ては価電子帯と充満帯の第１量子準位間のエネルギー差
をバルク半導体のエネルギーバンドギャップに相当する
ものとして扱うものとする。また、コア層とのエネルギ
ー差が同じの場合にＭＱＷの吸収がバルクに比較して小
さくなることは、文献（Seigo Tarucha 他,JAPANESEJOU
RNAL OF APPLIED PHISICS VOL.22, NO.8(1983), pp.L48
3, FIG.4 ）に記載されている。

【００４８】ここで、（ａ３）と（ｃ３）はコア層を構
成する半導体の吸収スペクトル、（ａ２），（ｃ２）と
（ａ１），（ｃ１）はクラッド層を構成する半導体の吸
収スペクトル、ΔＥ１，ΔＥ２はコア層とクラッド層を
構成する半導体のエネルギーバンドギャップの差、Ｅｏ
は導波路に導波される光のエネルギーである。次に、図
７は図６のＸの部分を拡大したものである。尚、図６と
同じ記号と番号は図６と同じものを示す。

【００４９】フリーキャリア吸収は不純物がドーピング
された半導体、即ちｐ型半導体やｎ型半導体に特有の吸
収である。基礎吸収はドーピングに依存しない吸収であ
る。従って、ノンドープの半導体では基礎吸収のみが存
在し、ドーピングした半導体には基礎吸収とフリーキャ
リア吸収の両方が存在する。図７から明らかなようにク
ラッド層にΔＥの大きい半導体を使用し、クラッド層に
ノンドープの半導体を使用すると吸収が小さくなること
がわかる。更に、ＭＱＷ構造を使用すると極端に吸収が
低下する。

【００５０】例えば、図７で、コア層に（ａ３）で示さ
れる吸収を持つ半導体を使用し、クラッド層に（ｃ２）
で示される半導体を使用した場合は、クラッド層の吸収
係数はα２である。ここで、（ｃ２）はΔＥが小さくて
不純物がドーピングされた半導体である。これに対し
て、クラッド層に（ａ１）で示される半導体を使用した
場合は、クラッド層の吸収係数はα３である。ここで、
（ａ１）はΔＥが大きくてノンドープの半導体である。
α３はα２に比較して非常に小さいことがわかる。更
に、（ｄ）で示されたＭＱＷ構造を使用すると吸収係数
は、α４になる。α４はα３よりも小さい。以上のこと
から、クラッド層にノンドープ、即ちイントリシックな
半導体を使用すると、吸収損失が低下することが分か
る。更に、コア層とクラッド層に使用される半導体のエ
ネルギーバンドギャップの差が大きいほど吸収損失が低
下することが分かる。更に、ＭＱＷ構造を使用すると、
吸収損失がよりいっそう低下することが分かる。

【００５１】次に、コア層とクラッド層に使用される半
導体のエネルギーバンドギャップの差と屈折率の差との
関係について述べる。図８はコア層とクラッド層に使用
される半導体のエネルギーバンドギャップの差と屈折率
の差との関係を示す図である。横軸はコア層とクラッド
層に使用される半導体のエネルギーバンドギャップの
差、縦軸はコア層とクラッド層の屈折率の差である。こ
のようにコア層とクラッド層に使用される半導体のエネ
ルギーバンドギャップの差が大きくなるほど屈折率の差
も大きくなる。

【００５２】次に、光導波路の構造と光導波路に導波さ
れる光のスポット径との関係について述べる。図９は光
導波路に導波されるＴＥＭｏｏモードの光の電界輝度分
布を示すものである。ここで、（ａ）はコア層とクラッ
ド層の屈折率の差Δｎが大きい場合の光電界強度分布、
（ｂ）はその屈折率の差Δｎが小さい場合の光電界強度
分布である。尚、コア層の厚さｄは一定とした。

【００５３】このように、コア層とクラッド層の屈折率
の差Δｎが小さくなるほど、光の電界強度分布は広くな
る。言い換えれば、コア層とクラッド層に使用される半
導体のエネルギーバンドギャップＥｇの差が小さくなる
ほど、光の電界強度分布は広くなる。光の電界強度分布
はコア層の厚さにも影響を受ける。図１０はコア層とク
ラッド層の屈折率の差Δｎをパラメータにして、横軸を
コア層の厚さ、縦軸をビームスポット径としてプロット
したものである。ここで、ビームスポット径は電界強度
が最大値の１／ｅになる点の幅（図９に示したω）とし
た。図１０から明らかなように、コア層を薄くし、コア
層とクラッド層の屈折率の差Δｎを小さくすると、ビー
ムスポット径が大きくなることが分かる。

【００５４】次に、光導波路の構造と光導波路に導波さ
れる光の電界強度分布の形状の関係について説明する。
図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１０の
（ａ），（ｂ），（ｃ）における光の電界強度分布の形
状を示したものである。比較的屈折率差が大きくてコア
層が厚い場合には、図１１の（ａ）のような電界強度分
布になり、比較的屈折率差が大きくてコア層が薄い場合
には、図１１の（ｂ）のような電界強度分布になり、比
較的屈折率差が小さくてコア層が厚い場合には、図１１
の（ｃ）のような電界強度分布になる。

【００５５】光ファイバーとの光結合を行なう場合に
は、導波路に導波される光の電界強度分布の形状と光フ
ァイバーに導波される光の電界強度分布の形状とが同じ
場合に最も結合効率が高くなる。光ファイバーに導波さ
れる光の電界強度分布はガウシアンとよばれる形状に類
似しているので、図１１の（ｃ）のような電界強度分布
の形状の場合に、光ファイバーとの光結合効率が最も高
くなる。

【００５６】尚、半導体レーザのようにコア層にキャリ
アを閉じ込める障壁が必要な場合には、どちらかと言え
ばコア層を薄くして光の電界強度分布を広げ、光電変換
素子や電界吸収変調器のようにコア層への光の閉じ込め
係数を大きくしたい場合には、どちらかと言えばコア層
とクラッド層との屈折率差を小さくして光の電界強度分
布を広げる。更に、最近ではＭＱＢ（Multi Quantum Ba
rrier ）とよばれる電子閉じ込め障壁も提案されてい
る。ＭＱＢ構造を本発明の導波路のｐ型クラッド層とコ
ア層との間に挿入して、電子の閉じ込め効果を高めるこ
とが可能なことは言うまでもない。

【００５７】尚、光導波路の損失とビームスポット径と
の間には、図９や図１１から明らかなように、ビームス
ポット径が大きくなると、全体の吸収損失に占めるクラ
ッド層の吸収の影響が大きくなる関係が成り立つ。以上
の半導体と半導体光導波路の性質を踏まえて本発明の作
用を説明する。図１に示す第１の半導体光導波路のよう
に、ｐ型クラッド層及びｎ型クラッド層のどちらか一方
或いは両方を薄くし、ｐ型クラッド層及び／又はｎ型ク
ラッド層の外側にイントリシック半導体からなるｉ型ク
ラッド層を使用すると、吸収の大きい層が薄くなるの
で、トータルの吸収は減少する。特に、光導波路の構造
を、光の電界強度分布の裾がクラッド層に染み出す構造
とした場合でもクラッド層の吸収が小さくなる効果があ
る。

【００５８】例えば、図１のｐ型クラッド層１１及びｎ
型クラッド層１２に図７の（ｃ２）を使用し、図１の第
１及び第２のｉ型クラッド層１３、１４に図７の（ａ
２）を使用する。このようにすると、吸収の大きいｐ型
クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２が薄くなり、光
導波路の吸収損失が低下する。光導波路の吸収損失が低
下すると、フォトダイオードに使用した場合には、量子
効率が高くなり、電界吸収変調器に使用した場合には、
挿入損失が小さくなり、レーザダイオードに使用した場
合には、発振閾値電流が低下すると共に効率が向上す
る。また、光の分布を広げることができる効果を利用す
ると、光ファイバーとの結合効率の高いレーザや電界吸
収変調器が実現される効果がある。空気中に放射された
ときの光の広がり角が小さくなるので、プリンタ用レー
ザや光ディスク用レーザなどに使用した場合には、ＮＡ
の小さいレンズでも集光が可能になり、光学系の低コス
ト化が実現される。従来と同じ光学系を使用した場合
は、光の集光効率が高くなり、集光点でのパワー増加或
いは低出力駆動によるレーザの長寿命化などが実現され
る。光ディスクの書込み用、レーザプリンタ用、ファイ
バーアンプの励起用などでは、ＣＯＤレベルが高くな
り、導波路損失が小さくなるので、低閾値、高効率、高
出力のレーザが実現される効果がある。

【００５９】尚、上記第１の半導体光導波路では、ｐ型
クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の両方ともその
厚さを薄くし、且つそれらの外側に第１及び第２のｉ型
クラッド層１３、１４を設けているが、ｐ型クラッド層
１１又はｎ型クラッド層１２のいずれか一方だけその厚
さを薄くし、且つその外側に第１又は第２のｉ型クラッ
ド層１３、１４のいずれか一方だけを設けても、一定の
効果を奏することができる。

【００６０】次に、図２に示す第２の半導体光導波路の
ように、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の
バンドギャップエネルギーＥｇを第１及び第２のｉ型ク
ラッド層１３、１４よりも大きくし、その結果としてｐ
型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の屈折率を第
１及び第２のｉ型クラッド層１３、１４よりも小さくす
ると、更に損失が低減される。図７で示したようにΔＥ
が大きくなるほど吸収係数が小さくなるからである。

【００６１】ここで、光の分布を広げたいという要求が
あるので、単純にΔＥを大きく出来ないことに留意する
必要がある。図１及び図２と図７を突き合わせて比較す
ると、図１のｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１
２の吸収係数が図７の（ｃ２）に相当するのに対し、図
２のｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の吸収
係数は図７の（ｃ１）に相当するようになる。吸収係数
がα２からα５に低減されることが分かる。

【００６２】また、本構造を半導体レーザに使用した場
合、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２がキャ
リアをｉ型コア層１０に閉じ込める障壁として作用する
ため、発振閾値電流の低下や微分効率の改善や温度特性
の改善を行なうことができる。しかも、光の電界強度分
布の幅を広くすると共に、中央部分への光閉じ込め率を
高く保つことができるため、ＣＯＤレベルの向上と放射
角の狭角化を行うことができる。その結果、高出力化が
達成されると共に、結合効率が向上する。尚、このよう
な効果は、既に文献に記載されているが（W.T.Tsang, A
pplied PhysicsLetters, Vol.38, No.11(1981), pp.835
-837 参照）、上記文献に示されている例は、コア層を
挟むクラッド層は全てドーピングされている。

【００６３】尚、上記第２の半導体光導波路では、第１
及び第２のｉ型クラッド層１７、１８の屈折率の両方と
も、ｐ型クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２の屈折
率より大きくｉ型コア層１０の屈折率より小さくなって
いるが、第１又は第２のｉ型クラッド層１７、１８の屈
折率のいずれか一方だけをｐ型クラッド層１１又はｎ型
クラッド層１２の屈折率より大きくｉ型コア層１０の屈
折率より小さくしても、一定の効果を奏することができ
る。

【００６４】次に、図３に示す第３の半導体光導波路の
ような屈折率分布にした場合には、吸収の低下という作
用と導波路に導波される光電界分布の形状を光ファイバ
ーに導波される光電界分布の形状に近づける作用が生じ
る。図１２を使用して具体的に説明する。図１２の
（ａ）は従来の半導体レーザや従来の電界吸収変調器の
光導波路に導波される光の電界強度分布である。図１２
の（ｂ）は本発明の第１又は第２の手段のような屈折率
分布を持つ光導波路に導波される光の電界強度分布であ
る。図１２の（ｃ）は本発明の第３の手段の屈折率分布
を持つ光導波路に導波される光の電界強度分布である。
ここで、導波路に導波される光が感じる屈折率を有効屈
折率、１９ａの屈折率をｎ１，１９ｂの屈折率をｎ２，
２０ａの屈折率をｎ３，２０ｂの屈折率をｎ４と定義す
ると、ｎ２＜有効屈折率＜ｎ１且つｎ４＜有効屈折率＜ｎ３であることが必要である。導波路の電界強度分布の形状
が光ファイバーの電界強度分布の形状に近づくため、光
結合効率が向上する。

【００６５】図１２の（ｂ）と（ｃ）との比較でわかる
ように、ピークにおける電界強度が同じ場合には（ｃ）
のほうが全体のパワーが大きくなる。そのため高出力半
導体レーザに使用した場合には、第２の半導体光導波路
に比べてＣＯＤレベル向上し、更にハイパワーのレーザ
が実現される効果がある。尚、他の電界強度分布が必要
な場合には、クラッド層を多層にし、種々の屈折率分布
を選択することにより、所望の電界強度分布を得ること
が可能になる。

【００６６】次に、図４に示す第４の半導体光導波路の
ように、光導波路のｉ型クラッド層１５、１６のどちら
か一方或いは両方をＭＱＷ構造とすると更に損失が低下
する。図６及び図７に示したように、ＭＱＷ構造は吸収
が小さいのでクラッド層にＭＱＷ構造を使用するとクラ
ッド層部分の吸収が低下するからである。尚、ここで、
これら第１及び第２のｉ型クラッド層１５、１６をＭＱ
Ｗ構造とすることが可能となったのは、厚さの薄いｐ型
クラッド層１１及びｎ型クラッド層１２を付加したこと
による。本発明を用いないで、ｐ型クラッド層１１及び
ｎ型クラッド層１２をＭＱＷ構造とすると、即ちＭＱＷ
層にドーピングを行うと、周期構造の無秩序化を生じて
しまう。

【００６７】また、上記第４の半導体光導波路では、第
１及び第２のｉ型クラッド層１５、１６の両方ともＭＱ
Ｗ構造としているが、第１又は第２のｉ型クラッド層１
５、１６のいずれか一方だけをＭＱＷ構造としても、一
定の効果を奏することができる。更に、図４のようにク
ラッド層にＭＱＷ構造を使用すると、屈折率を微妙に制
御することが可能になる。バルク半導体の場合、半導体
の組成によって屈折率を制御するが、再現性良く半導体
の組成比を所定の値にコントロールすることは困難であ
る。これに対して、ＭＱＷの場合はウエル層とバリア層
の厚さの比によって屈折率を制御することができる。厚
さのコントロールは比較的容易である。特にコア層とク
ラッド層に微小な屈折率の差を設けるような場合には有
利である。尚、屈折率制御により光の電界強度分布を広
げる場合には微小な屈折率の差を設けることが必要なこ
とは既に述べた通りである。

【００６８】次に、図５に示す第５の半導体光導波路の
ように、コア層１０ａにもＭＱＷ構造を使用すると、更
に導波路の損失が低下する。また、既に説明したよう
に、ＭＱＷ構造を使用すると屈折率の制御が容易にな
る。クラッド層と共にコア層の屈折率も再現性良く制御
することによって、特性の揃った光導波路が実現され
る。更に、良く知られているように、ＭＱＷ構造はバル
クに比較して電界吸収効果が大きいので、低電圧、光消
光比の電界吸収変調器が実現され、電界による屈折率の
変化が大きいので、低電圧、高効率の位相変調器などが
実現される。

【００６９】

【実施例】本発明を図示する実施例を用いて具体的に説
明する。図１３は本発明の一実施例による電界吸収型変
調装置を示す断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板３０上
に、厚さ５ｎｍのｉ型ＧａＡｓ井戸層と厚さ１０ｎｍの
ｉ型ＧａＡｌ_0.35Ａｓ_0.65バリア層とが交互に積層され
たＭＱＷ層３１が、幅３μｍ、厚さ２．１５８μｍ、全
体の長さ６００μｍのストライプ状に形成されている。

【００７０】そしてこのストライプ状のｉ型ＭＱＷ層３
１の両側にはストライプ状溝が形成され、このストライ
プ状溝にエネルギーバンドギャップＥｇ＝１．４８８ｅ
Ｖのｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ａが埋め込まれている。ま
たｉ型ＭＱＷ層３１のストライプ上面には、エネルギー
バンドギャップＥｇ＝１．４８８ｅＶ、厚さ０．０８２
μｍのｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ｂが形成されている。

【００７１】また、ｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ａ、３２ｂ
上には、厚さ８ｎｍのＧａＡｓ井戸層と厚さ１０ｎｍの
ＧａＡｌ_0.32Ａｓ_0.68バリア層とが交互に積層され、エ
キシトン吸収ピーク波長エネルギーＥ_EX＝１．４１３ｅ
Ｖ、有効屈折率３．５９６、厚さ０．１１μｍのｉ型Ｍ
ＱＷ層３３が形成されている。また、このｉ型ＭＱＷ層
３３上には、エネルギーバンドギャップＥｇ＝１．４８
８ｅＶ、厚さ０．０８２μｍのｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４
が形成されている。

【００７２】また、ストライプ状のｉ型ＭＱＷ層３１上
方のｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４上には、厚さ５ｎｍのｉ型
ＧａＡｓ井戸層と厚さ１０ｎｍのｉ型ＧａＡｌ_0.35Ａｓ
_0.65バリア層とが交互に積層されたＭＱＷ層３５が幅３
μｍ、厚さ２．１５８μｍ、全体の長さ６００μｍのス
トライプ状に形成されている。更に、ｎ型ＧａＡＩＡｓ
層３１ａ上方のｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４上には、ｐ側金
電極３６が形成され、他方ｎ型ＧａＡｓ基板３０底面に
は、ｎ側金電極３７が形成されている。そしてこれらｐ
側金電極３６及びｎ側金電極３７間には、所定の電圧が
逆方向に印加されるようになっている。

【００７３】このように本実施例による電界吸収型変調
装置は、ｉ型ＭＱＷ層３３が、その上下を、エネルギー
バンドギャップＥｇ＝１．４８８ｅＶ、厚さ０．０８２
μｍのｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４及びｎ型ＧａＡＩＡｓ層
３２ｂによって挟まれており、更にこれらｐ型ＧａＡＩ
Ａｓ層３４及びｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ｂの外側には、
厚さ２．１５８μｍのｉ型ＭＱＷ層３５及びｉ型ＭＱＷ
層３１がそれぞれ設けられている。

【００７４】即ち、コア層となるｉ型ＭＱＷ層３３が、
ｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４及びｉ型ＭＱＷ層３５からなる
上部クラッド層３８とｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ｂ及びｉ
型ＭＱＷ層３１からなる下部クラッド層３９とに挟まれ
ている。次に、図１３に示す電界吸収型変調装置の製造
方法を、図１４乃至図１６を用いて説明する。

【００７５】先ず、ｎ型ＧａＡｓ基板３０上に、ＭＯＶ
ＰＥ法を用いて、厚さ５ｎｍのＧａＡｓ井戸層と厚さ１
０ｎｍのＧａＡｌ_0.35Ａｓ_0.65バリア層とが交互に積層
されたｉ型ＭＱＷ層３１を２．１５８μｍの厚さエピタ
キシャル成長する。続いて、このｉ型ＭＱＷ層３１上
に、例えばＳｉＯ₂膜４０を形成する。そしてこのＳｉ
Ｏ₂膜４０上に、フォトレジスト４１を塗布した後、フ
ォトリソグラフィ技術を用いて、このフォトレジスト４
１を所定の形状にパターニングする（図１４（ａ）参
照）。

【００７６】次いで、このパターニングしたレジスト４
１をマスクとして、ＳｉＯ₂膜４０をエッチングし、所
定の形状にパターニングする。続いて、このパターニン
グしたＳｉＯ₂膜４０をマスクとし、塩酸／過酸化水素
／水を混合した液を用いてｉ型ＭＱＷ層３１をエッチン
グして、ｎ型ＧａＡｓ基板３０にまで達するストライプ
状溝４２を形成する。こうして、ｉ型ＭＱＷ層３１がス
トライプ状溝４２に両側を挟まれた幅３μｍのメサスト
ライプ形状をなすようにする（図１４（ｂ）参照）。

【００７７】次いで、液相エピタキシャル成長法を用い
て、エネルギーバンドギャップＥｇ＝１．４８８ｅＶの
ｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２をエピタキシャル成長する。こ
うして、ｉ型ＭＱＷ層３１両側のストライプ状溝４２を
埋め込むｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ａと共に、ｉ型ＭＱＷ
層３１のストライプ上面の厚さ０．０８２μｍのｎ型Ｇ
ａＡＩＡｓ層３２ｂが形成される。ここで、ストライプ
状のｉ型ＭＱＷ層３１とその上面のｎ型ＧａＡＩＡｓ層
３２ｂとにより、下部クラッド層３９が構成される（図
１４（ｃ）参照）。

【００７８】次いで、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ型Ｇａ
ＡＩＡｓ層３２上に、厚さ８ｎｍのＧａＡｓ井戸層と厚
さ１０ｎｍのＧａＡｌ_0.32Ａｓ_0.68バリア層とが交互に
積層され、エキシトン吸収ピーク波長エネルギーＥ_EX＝
１．４１３ｅＶ、有効屈折率３．５９６、厚さ０．１１
μｍのｉ型ＭＱＷ層３３、エネルギーバンドギャップＥ
ｇ＝１．４８８ｅＶ、厚さ０．０８２μｍのｐ型ＧａＡ
ＩＡｓ層３４、及び厚さ５ｎｍのＧａＡｓ井戸層と厚さ
１０ｎｍのＧａＡｌ_0.35Ａｓ_0.65バリア層とが交互に積
層された厚さ２．１５８μｍのｉ型ＭＱＷ層３５を、順
次エピタキシャル成長する。ここで、ｉ型ＭＱＷ層３３
により、コア層が構成される（図１５（ｄ）参照）。

【００７９】次いで、ｉ型ＭＱＷ層３５上に、例えばＳ
ｉＯ₂膜４３を形成した後、所定の形状にパターニング
する。こうして、ストライプ状のｉ型ＭＱＷ層３１に対
応してストライプ状に延びるＳｉＯ₂膜４３を形成する
（図１５（ｅ）参照）。次いで、このＳｉＯ₂膜４３を
マスクとし、塩酸／過酸化水素／水を混合した液を用い
て、ｉ型ＭＱＷ層３５をｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４に達す
るまでエッチングする。こうして、ｉ型ＭＱＷ層３５
が、幅３μｍのメサストライプ形状をなすようにする。
ここで、メサストライプ状のｉ型ＭＱＷ層３５とその下
のｐ型ＧａＡＩＡｓ層３２ｂとにより、上部クラッド層
３８が構成される（図１６（ｆ）参照）。

【００８０】次いで、ｉ型ＭＱＷ層３１両側のｎ型Ｇａ
ＡＩＡｓ層３１ａ上方のｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４上に、
ｐ側金電極３６を形成すると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板３
０底面に、ｎ側金電極３７を形成する。最後に、６００
μｍの長さになるようにへき開する。こうして、図１３
に示す電界吸収型変調装置、即ちコア層としてのｉ型Ｍ
ＱＷ層３３が、その上下を、ｐ型ＧａＡＩＡｓ層３４及
びｉ型ＭＱＷ層３５からなる上部クラッド層３８とｎ型
ＧａＡＩＡｓ層３２ｂ及びｉ型ＭＱＷ層３１からなる下
部クラッド層３９とに挟まれている電界吸収型変調装置
を得る（図１６（ｇ）参照）。

【００８１】このように本発明による半導体光導波路を
用いた電界吸収型変調装置においては、結合効率と伝搬
損失による損失が１．４ｄＢ（透過率７０％以上）とな
った。従って、従来構造の半導体光導波路を用いた場合
の損失が６．１ｄＢであったことと比較すると、４．７
ｄＢの改善を実現した。また、ｐ側金電極３６及びｎ側
金電極３７間に印加した逆バイアスが１．１Ｖの場合、
２０ｄＢの消光比を得ることができた。

【００８２】尚、本実施例による電界吸収型変調装置に
おいては、上記図２に示す本発明による第２のタイプの
半導体光導波路を用いているが、このタイプに限らず、
上記図１、図３又は図４に示すタイプの半導体光導波路
を用いてもよい。また、本実施例は、本発明による半導
体光導波路を電界吸収型変調装置に適用したものである
が、この電界吸収型変調装置とほぼ同様の構造をもつ光
電変換装置にも適用することができることは言うまでも
ない。

【００８３】本発明の他の実施例による半導体レーザ装
置を、図１７に示す断面図を用いて説明する。ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板５０上に、エネルギーバンドギャップＥｇ＝
１．６１ｅＶ、厚さ１．５μｍのｉ型ＧａＡｌＡｓ層５
１及びエネルギーバンドギャップＥｇ＝１．５６ｅＶ、
厚さ０．６５８μｍのｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２が積層さ
れており、これらｉ型ＧａＡｌＡｓ層５１、５２は、幅
３μｍ、全体の長さ６００μｍのストライプ状に形成さ
れている。

【００８４】そしてこのストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡ
ｓ層５１、５２の両側にはストライプ状溝が形成され、
このストライプ状溝にエネルギーバンドギャップＥｇ＝
１．６６ｅＶのｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ａが埋め込まれ
ている。また、ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２のストライプ上
面には、エネルギーバンドギャップＥｇ＝１．６６ｅ
Ｖ、厚さ０．０８２μｍのｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ｂが
形成されている。

【００８５】また、ｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ａ、５３ｂ
上には、厚さ８ｎｍのＧａＡｓ井戸層と厚さ１０ｎｍの
ＧａＡｌ_0.32Ａｓ_0.68バリア層とが交互に積層され、エ
キシトン吸収ピーク波長エネルギーＥ_EX＝１．４１ｅ
Ｖ、有効屈折率３．６、厚さ０．０５μｍのｉ型ＭＱＷ
層５４が形成されている。また、このｉ型ＭＱＷ層５４
上には、エネルギーバンドギャップＥｇ＝１．６６ｅ
Ｖ、厚さ０．０８２μｍのｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５が形
成されている。

【００８６】また、ストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡｓ層
５１、５２上方のｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５上には、エネ
ルギーバンドギャップＥｇ＝１．５６ｅＶ、厚さ０．６
５８μｍのｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６及びエネルギーバン
ドギャップＥｇ＝１．６１ｅＶ、厚さ１．５μｍのｉ型
ＧａＡｌＡｓ層５７が積層されており、これらｉ型Ｇａ
ＡｌＡｓ層５６、５７は、幅３μｍのストライプ状に形
成されている。

【００８７】また、ｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ａ上方のｐ
型ＧａＡＩＡｓ層５５上には、即ちストライプ状のｉ型
ＧａＡｌＡｓ層５６、５７の両側には、エネルギーバン
ドギャップＥｇ＝１．６６ｅＶのｐ型ＧａＡＩＡｓ層５
８が形成されている。そしてｐ型ＧａＡＩＡｓ層５８、
５５及びｉ型ＭＱＷ層５４に、素子分離用のＵ溝５９
が、ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６、５７のストライプに平行
して形成されている。

【００８８】更に、ストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡｓ層
５２及びその両側のｐ型ＧａＡＩＡｓ層５８上には、ｐ
側金電極６０が形成され、他方ｎ型ＧａＡｓ基板５０底
面には、ｎ側金電極６１が形成されている。そしてこれ
らｐ側金電極５６及びｎ側金電極６１間には、所定の電
圧が順方向に印加されるようになっている。このように
本実施例による半導体レーザ装置は、ｉ型ＭＱＷ層５４
が、その上下を、エネルギーバンドギャップＥｇ＝１．
６６ｅＶ、厚さ０．０８２μｍのｐ型ＧａＡＩＡｓ層５
５及びｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ｂによって挟まれてお
り、またこれらｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５及びｎ型ＧａＡ
ＩＡｓ層５３ｂの外側には、エネルギーバンドギャップ
Ｅｇ＝１．５６ｅＶ、厚さ０．６５８μｍのｉ型ＧａＡ
ｌＡｓ層５６及びｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２がそれぞれ設
けられ、更にこれらｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６及びｉ型Ｇ
ａＡｌＡｓ層５２の外側には、エネルギーバンドギャッ
プＥｇ＝１．６１ｅＶ、厚さ１．５μｍのｉ型ＧａＡｌ
Ａｓ層５７及びｉ型ＧａＡｌＡｓ層５１がそれぞれ設け
られている。

【００８９】即ち、コア層となるｉ型ＭＱＷ層５４が、
ｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５並びにｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６
及びｉ型ＧａＡｌＡｓ層５７からなる上部クラッド層６
２とｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ｂ及び並びにｉ型ＧａＡｌ
Ａｓ層５２及びｉ型ＧａＡｌＡｓ層５１からなる下部ク
ラッド層６３とに挟まれている。次に、図１７に示す半
導体レーザ装置の製造方法を、図１８乃至図２０を用い
て説明する。

【００９０】先ず、ｎ型ＧａＡｓ基板５０上に、液相エ
ピタキシャル成長法を用いて、エネルギーバンドギャッ
プＥｇ＝１．６１ｅＶ、厚さ１．５μｍのｉ型ＧａＡｌ
Ａｓ層５１及びエネルギーバンドギャップＥｇ＝１．５
６ｅＶ、厚さ０．６５８μｍのｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２
を順にエピタキシャル成長する。続いて、このｉ型Ｇａ
ＡｌＡｓ層５２上に、例えばＳｉＯ₂膜６４を形成す
る。そしてこのＳｉＯ₂膜６４上に、フォトレジスト６
５を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、こ
のフォトレジスト６５を所定の形状にパターニングする
（図１８（ａ）参照）。

【００９１】次いで、このパターニングしたレジスト６
５をマスクとして、ＳｉＯ₂膜６４をエッチングし、所
定の形状にパターニングする。続いて、このパターニン
グしたＳｉＯ₂膜６４をマスクとし、塩酸／過酸化水素
／水を混合した液を用いてｉ型ＧａＡｌＡｓ層５１、５
２をエッチングし、ｎ型ＧａＡｓ基板５０にまで達する
ストライプ状溝６６を形成する。こうして、ｉ型ＧａＡ
ｌＡｓ層５１、５２がストライプ状溝６６に両側を挟ま
れ、幅３μｍ、全体の長さ６００μｍのメサストライプ
形状をなすようにする（図１８（ｂ）参照）。

【００９２】次いで、ＳｉＯ₂膜６４を除去した後、液
相エピタキシャル成長法を用いて、エネルギーバンドギ
ャップＥｇ＝１．６６ｅＶのｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３を
エピタキシャル成長する。こうして、ｉ型ＧａＡｌＡｓ
層５１、５２両側のストライプ状溝６６を埋め込むｎ型
ＧａＡＩＡｓ層５３ａと共に、ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２
のストライプ上面の厚さ０．０８２μｍのｎ型ＧａＡＩ
Ａｓ層５３ｂが形成される。ここで、ストライプ状のｉ
型ＧａＡｌＡｓ層５１、５２とその上面のｎ型ＧａＡＩ
Ａｓ層５３ｂとにより、下部クラッド層６３が構成され
る（図１８（ｃ）参照）。

【００９３】次いで、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｎ型Ｇａ
ＡＩＡｓ層５３上に、厚さ８ｎｍのＧａＡｓ井戸層と厚
さ１０ｎｍのＧａＡｌ_0.32Ａｓ_0.68バリア層とが交互に
積層され、エキシトン吸収ピーク波長エネルギーＥ_EX＝
１．４１ｅＶ、有効屈折率３．６、厚さ０．０５μｍの
ｉ型ＭＱＷ層５４及びエネルギーバンドギャップＥｇ＝
１．６６ｅＶ、厚さ０．０８２μｍのｐ型ＧａＡＩＡｓ
層５５を順次エピタキシャル成長する。ここで、ｉ型Ｍ
ＱＷ層５４により、コア層が構成される（図１９（ｄ）
参照）。

【００９４】次いで、ｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５上に、例
えばＳｉＯ₂膜６７を形成した後、所定の形状にパター
ニングする。こうして、ストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡ
ｓ層５１、５２に対応して幅３μｍのストライプ状に延
びるＳｉＯ₂膜６７を形成する（図１９（ｅ）参照）。
次いで、このＳｉＯ₂膜６７をマスクとし、ｐ型ＧａＡ
ＩＡｓ層５５上に、エネルギーバンドギャップＥｇ＝
１．６６ｅＶ、厚さ２．１５８μｍのｐ型ＧａＡＩＡｓ
層５８を選択的にエピタキシャル成長する。こうして、
ストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡｓ層５１、５２上方に、
ストライプ状溝６８が形成される（図１９（ｆ）参
照）。

【００９５】次いで、ＳｉＯ₂膜６７を除去した後、ス
トライプ状溝６８内のｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５上に、エ
ネルギーバンドギャップＥｇ＝１．５６ｅＶ、厚さ０．
６５８μｍのｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６及びエネルギーバ
ンドギャップＥｇ＝１．６１ｅＶ、厚さ１．５μｍのｉ
型ＧａＡｌＡｓ層５７を順にエピタキシャル成長する。
こうして、ｐ型ＧａＡＩＡｓ層５８に両側を挟まれた逆
メサストライプ形状のｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６、５７を
形成する。ここで、このストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡ
ｓ層５６、５７とその下のｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５とに
より、上部クラッド層６１が構成される（図２０（ｇ）
参照）。

【００９６】次いで、ストライプ状のｉ型ＧａＡｌＡｓ
層５２及びその両側のｐ型ＧａＡＩＡｓ層５８上に、ｐ
側金電極６０を形成すると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板５０
底面に、ｎ側金電極６１を形成する。続いて、ストライ
プ状のｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６、５７の両側のｐ型Ｇａ
ＡＩＡｓ層５８、５５及びｉ型ＭＱＷ層５４に、素子分
離用のＵ溝５９を、ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５６、５７のス
トライプに平行して形成する。

【００９７】そして最後に、長さが６００μｍになるよ
うにへき開する。こうして、図１７に示す半導体レーザ
装置、即ちコア層としてのｉ型ＭＱＷ層５４が、その上
下を、ｐ型ＧａＡＩＡｓ層５５及びｉ型ＧａＡｌＡｓ層
５６、５７からなる上部クラッド層６２とｎ型ＧａＡＩ
Ａｓ層５３ｂ及びｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２、５１からな
る下部クラッド層６３とに挟まれている半導体レーザ装
置を得る（図２０（ｈ）参照）。

【００９８】このように本発明による半導体光導波路を
用いたな半導体レーザ装置においては、従来構造の半導
体光導波路を用いた場合の吸収損失が３０ｃｍ^-1以上で
あったのに対して、１０ｃｍ^-1以下の吸収損失に低減さ
れた。そのため、発振閾値が２０ｍＡから１６ｍＡへと
８０％の低下を実現した。また、従来４０ｍＷであった
ＣＯＤレベルが６５ｍＷに上昇した。更に、光のスポッ
ト径が５／３に拡大されると共に、接合に垂直な方向の
放射角が４０°から２６°に低減された。そのため、レ
ンズ等との結合効率が２０％以上向上した。そしてこの
ようなＣＯＤレベルの上昇と結合効率の向上の効果を合
わせたトータルのパワー効率が８７％向上した。

【００９９】尚、本実施例による半導体レーザ装置にお
いては、上記図４に示す本発明による第４のタイプの半
導体光導波路を用いているが、このタイプに限らず、上
記図１、図２又は図３に示すタイプの半導体光導波路を
用いてもよい。

【０１００】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、イントリ
ンシックな半導体からなるコア層を、コア層より小さい
屈折率をもつｐ型半導体からなる第１のクラッド層とｎ
型半導体からなる第２のクラッド層とによって挟み、こ
れら第１又は第２のクラッド層の外側にイントリンシッ
クな半導体からなる第３のクラッド層を設け、これらコ
ア層並びに第１、第２及び第３のクラッド層に導波光を
分布させることにより、コア層から第１、第２及び第３
のクラッド層に染み出した光が、クラッド層におけるフ
リーキャリア吸収のために吸収されて生じる損失を低減
することができる。

【０１０１】また、第３のクラッド層に所望の屈折率分
布を設けることにより、半導体光導波路内を導波される
光の電界強度分布をより細かく制御することができるた
め、光の電界強度分布の幅を広くすると共に、半導体光
導波路の中央部分に光を閉じ込める効果を大きくするこ
とができる。これにより、本発明を光電変換装置又は電
界吸収型変調装置に使用した場合、半導体光導波路内の
導波光の電界強度分布を光ファイバからの入射光の分布
に近くなるように制御することができるため、光ファイ
バーとの結合効率を向上させることができるようにな
る。また、本発明を半導体レーザに使用した場合、第１
及び第２のクラッド層がキャリアをコア層に閉じ込める
障壁として作用するため、発振閾値電流の低下や微分効
率の改善や温度特性の改善を行うことができ、しかも光
の電界強度分布の幅を広くすると共に、中央部分への光
閉じ込め率を高く保つことができるため、ＣＯＤレベル
の向上と放射角の狭角化を行うことができ、その結果、
高出力化及び結合効率の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の半導体光導波路を説明する
ための図である。

【図２】本発明による第２の半導体光導波路を説明する
ための図である。

【図３】本発明による第３の半導体光導波路を説明する
ための図である。

【図４】本発明による第４の半導体光導波路を説明する
ための図である。

【図５】本発明による第５の半導体光導波路を説明する
ための図である。

【図６】半導体光導波路に使用される半導体の吸収スペ
クトルを示すグラフである。

【図７】図６に示す吸収スペクトルの一部を拡大したグ
ラフである。

【図８】半導体光導波路のコア層とクラッド層とのエネ
ルギーバンドキャップ差ΔＥと屈折率差Δｎとの関係を
示す図である。

【図９】半導体光導波路のコア層とクラッド層との屈折
率差Δｎと半導体光導波路に導波される光の電界強度分
布との関係を示す図である。

【図１０】半導体光導波路構造と半導体光導波路に導波
される光のスポット径との関係を説明するための図であ
る。

【図１１】半導体光導波路に導波される光の電界強度分
布の半導体光導波路構造による変化を説明するための図
である。

【図１２】半導体光導波路に導波される光の電界強度分
布の半導体光導波路構造による変化を説明するための図
である。

【図１３】本発明の一実施例による電界吸収型変調装置
を示す斜視図である。

【図１４】図１３に示す電界吸収型変調装置の製造方法
を説明するための工程図（その１）である。

【図１５】図１３に示す電界吸収型変調装置の製造方法
を説明するための工程図（その２）である。

【図１６】図１３に示す電界吸収型変調装置の製造方法
を説明するための工程図（その３）である。

【図１７】本発明の他の実施例による半導体レーザ装置
を示す断面図である。

【図１８】図１７に示す半導体レーザ装置の製造方法を
説明するための工程図（その１）である。

【図１９】図１７に示す半導体レーザ装置の製造方法を
説明するための工程図（その２）である。

【図２０】図１７に示す半導体レーザ装置の製造方法を
説明するための工程図（その３）である。

【図２１】面入射型光電変換装置を説明するための図で
ある。

【図２２】電極パッドが設けられた面入射型光電変換装
置を示す斜視図である。

【図２３】面入射型光電変換装置と電気回路パターンと
の接続方法を示す斜視図である。

【図２４】面入射型光電変換装置とその入射光及びＲＦ
出力の方向との関係を示す斜視図である。

【図２５】エッジ入射型光電変換装置を説明するための
斜視図である。

【図２６】エッジ入射型の光電変換装置を光回路へ組み
込んだ応用例を示す図である。

【図２７】電界吸収型変調装置を使用した加入者系双方
向光通信システムを示す概略図である。

【図２８】従来の能動的半導体光導波路を説明するため
の図である。

【図２９】従来の半導体レーザを説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０…ｉ型コア層１０ａ…ＭＱＷ構造のｉ型コア層１１…ｐ型クラッド層１２…ｎ型クラッド層１３、１７、１９…第１のｉ型クラッド層１４、１８、２０…第２のｉ型クラッド層１５…ＭＱＷ構造の第１のｉ型クラッド層１６…ＭＱＷ構造の第２のｉ型クラッド層１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ…ｉ型クラッド層３０…ｎ型ＧａＡｓ基板３１…ｉ型ＭＱＷ層３２ａ…ｎ型ＧａＡＩＡｓ層３２ｂ…ｎ型ＧａＡＩＡｓ層３３…ｉ型ＭＱＷ層３４…ｐ型ＧａＡＩＡｓ層３５…ｉ型ＭＱＷ層３６…ｐ側金電極３７…ｎ側金電極３８…上部クラッド層３９…下部クラッド層４０…ＳｉＯ₂膜４１…フォトレジスト４２…ストライプ状溝４３…ＳｉＯ₂膜５０…ｎ型ＧａＡｓ基板５１…ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５２…ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５３ａ…ｎ型ＧａＡＩＡｓ層５３ｂ…ｎ型ＧａＡＩＡｓ層５４…ｉ型ＭＱＷ層５５…ｐ型ＧａＡＩＡｓ層５６…ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５７…ｉ型ＧａＡｌＡｓ層５８…ｐ型ＧａＡＩＡｓ層５９…素子分離用のＵ溝６０…ｐ側金電極６１…ｎ側金電極６２…上部クラッド層６３…下部クラッド層６４…ＳｉＯ₂膜６５…フォトレジスト６６…ストライプ状溝６７…ＳｉＯ₂膜６８…ストライプ状溝７０…面入射型光電変換装置７１ａ，７１ｂ…フォトダイオード７２…光ファイバ７３…半導体基板７４…受光部７５…ｎ型半導体層７６…光吸収半導体層７７…ｐ型半導体層７８…光電変換部７９ａ、７９ｂ…電極８０…電極パッド８１…電気回路基板８２…電気回路の導体パターン８３…金ワイヤ８４…エッジ入射型光電変換装置８５…半導体基板８６ａ，８６ｂ…光導波路８７ａ，８７ｂ…電極８８ａ，８８ｂ…光導波路８９ａ，８９ｂ…電極Ａ…光導波路部Ｂ…光電変換装置部９０…光源９１…光分配器９２…電界吸収型変調装置９３…光ファイバ９４…ＷＤＭカプラ９５…Ｏ／Ｅ変換装置９６…電界吸収型変調装置９７…光ファイバ９８…Ｏ／Ｅ変調装置１００…ｐ型半導体基板１０１…ｐ型クラッド層１０２…ｉ型コア層１０３…ｎ型クラッド層１０４…光導波路１０５…埋め込み層１０６…ｎ側電極１０７…ｐ側電極１０８…ｎ型コンタクト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/14 Ａ 7210−4Ｍ 33/00 Ａ 7376−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イントリンシックな半導体からなるコア
層と、前記コア層の一方の面に接して設けられ、前記コア層よ
り小さい屈折率をもつｐ型半導体からなる第１のクラッ
ド層と、前記コア層の他方の面に接して設けられ、前記コア層よ
り小さい屈折率をもつｎ型半導体からなる第２のクラッ
ド層と、前記第１又は第２のクラッド層の前記コア層に接する面
と反対側の面に接して設けられ、前記コア層より小さい
屈折率をもつイントリンシックな半導体からなる第３の
クラッド層と、を有し、導波される光が、前記コア層並びに前記第１、第２及び
第３のクラッド層に分布することを特徴とする半導体光
導波路。
【請求項２】請求項１記載の半導体光導波路におい
て、前記第３のクラッド層が、前記第３のクラッド層に接す
る前記第１又は第２のクラッド層より大きい屈折率をも
つことを特徴とする半導体光導波路。
【請求項３】請求項１又は２記載の半導体光導波路に
おいて、前記第３のクラッド層が、屈折率の異なる複数の層から
なることを特徴とする半導体光導波路。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の半導
体光導波路において、前記第３のクラッド層が、多重量子井戸構造をなすこと
を特徴とする半導体光導波路。
【請求項５】請求項４記載の半導体光導波路におい
て、前記コア層が、多重量子井戸構造をなすことを特徴とす
る半導体光導波路。