JPH0638539B2 - 光双安定集積素子 - Google Patents
光双安定集積素子Info
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- JPH0638539B2 JPH0638539B2 JP6242885A JP6242885A JPH0638539B2 JP H0638539 B2 JPH0638539 B2 JP H0638539B2 JP 6242885 A JP6242885 A JP 6242885A JP 6242885 A JP6242885 A JP 6242885A JP H0638539 B2 JPH0638539 B2 JP H0638539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- semiconductor laser
- optical bistable
- layer
- bistable
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
- G02F3/02—Optical bistable devices
- G02F3/026—Optical bistable devices based on laser effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体を用いた時分割光信号の交換制御を行な
う光交換機の主構成要素である光双安定集積素子に関す
る。
う光交換機の主構成要素である光双安定集積素子に関す
る。
（従来技術とその問題点） 光ファイバを伝送路とする光通信システムは、高速・大
容量の信号伝送が可能であり、様々な伝送方式が実用化
されている。特に高速性を利用したディジタル信号の時
分割伝送方式は重要な方式の一つである。現在実用化さ
れている光通信システムでは、光信号は単に光ファイバ
中を伝送されるだけで信号の交換は一担電気に交換した
後に行なわれている。上記の如く、光信号を電気信号に
交換して交換する方法では、交換された信号を再び伝送
する場合には電気信号を再び光信号に交換する必要があ
るので装置が複雑となり、コストが高くなるという欠点
がある。また従来の電気信号の時分割交換機では百メガ
ヒット／秒以上の高速信号を交換するのは難しいという
欠点もある。
容量の信号伝送が可能であり、様々な伝送方式が実用化
されている。特に高速性を利用したディジタル信号の時
分割伝送方式は重要な方式の一つである。現在実用化さ
れている光通信システムでは、光信号は単に光ファイバ
中を伝送されるだけで信号の交換は一担電気に交換した
後に行なわれている。上記の如く、光信号を電気信号に
交換して交換する方法では、交換された信号を再び伝送
する場合には電気信号を再び光信号に交換する必要があ
るので装置が複雑となり、コストが高くなるという欠点
がある。また従来の電気信号の時分割交換機では百メガ
ヒット／秒以上の高速信号を交換するのは難しいという
欠点もある。
このような欠点を除くため双安定動作を示す半導体レー
ザを光メモリとして用いた時分割光交換機が提案されて
いる。
ザを光メモリとして用いた時分割光交換機が提案されて
いる。
第４図は、この時分割光交換機の一例を示す図である。
以下その動作について説明する。それぞれの異なる情報
をのせた４ビットからなる第１の時分割信号１００は光
分岐１によりチャンネル数（この場合４）だけ分岐され
る。光分岐１の各々の出力端には光ゲート・スイッチ２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが接続されている。光ゲート・ス
イッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、光スイッチ駆動回路
３２１によって、開閉状態が制御され、１フレームの入
力光信号のうち任意の必要な１ビット光信号を光導波路
３４１，３５１，３６１，３７１にそれぞれ出力する役
割をする。光ゲート・スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
によって選別された光信号は、それぞれの光導波路３４
１，３５１，３６１，３７１を通り、光双安定半導体レ
ーザ３４０，３５０，３６０，３７０に入射する。それ
ぞれの光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６０，
３７０は入射光により、オン状態となり、電流駆動回路
３４５，３５５，３６５，３７５によって１フレームの
間（４ビットの時間に相当）光信号を記憶する。
以下その動作について説明する。それぞれの異なる情報
をのせた４ビットからなる第１の時分割信号１００は光
分岐１によりチャンネル数（この場合４）だけ分岐され
る。光分岐１の各々の出力端には光ゲート・スイッチ２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが接続されている。光ゲート・ス
イッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、光スイッチ駆動回路
３２１によって、開閉状態が制御され、１フレームの入
力光信号のうち任意の必要な１ビット光信号を光導波路
３４１，３５１，３６１，３７１にそれぞれ出力する役
割をする。光ゲート・スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
によって選別された光信号は、それぞれの光導波路３４
１，３５１，３６１，３７１を通り、光双安定半導体レ
ーザ３４０，３５０，３６０，３７０に入射する。それ
ぞれの光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６０，
３７０は入射光により、オン状態となり、電流駆動回路
３４５，３５５，３６５，３７５によって１フレームの
間（４ビットの時間に相当）光信号を記憶する。
光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６０，３７０
からの光信号は光導波路３４２，３５２，３６２，３７
２を通して、光ゲート・スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄに入力される。光ゲート・スイッチ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄは光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６
０，３７０からの１フレームの長さの光信号のうち、任
意の１ビット分を切り出して、光合流器４に出力する。
からの光信号は光導波路３４２，３５２，３６２，３７
２を通して、光ゲート・スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄに入力される。光ゲート・スイッチ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄは光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６
０，３７０からの１フレームの長さの光信号のうち、任
意の１ビット分を切り出して、光合流器４に出力する。
この様な構成をとることにより、１フレーム中の異なる
ビット間の光信号の交換が実現出来る。つまり第４図に
おいては、光導波路３８０に得られた時分割光信号１９
０は、時分割光信号１００の情報ＡとＤおよびＢとＣに
対応するビットの交換が行なわれたことになる。すなわ
ち時分割光交換器が実現出来る。
ビット間の光信号の交換が実現出来る。つまり第４図に
おいては、光導波路３８０に得られた時分割光信号１９
０は、時分割光信号１００の情報ＡとＤおよびＢとＣに
対応するビットの交換が行なわれたことになる。すなわ
ち時分割光交換器が実現出来る。
しかしながら、この場合、光ゲート・スイッチ２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄ及び３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと双安定半
導体レーザ３４０，３５０，３６０，３７０は、光導波
路３４１，３５１，３６１，３７１及び３４２，３５
２，３６２，３７２で接続されているため、結合損失が
増大し、光結合回路の信頼性も低くさら小型化・集積化
が難しく、大型な装置となり製作コストが高くなる等の
欠点があり、これらを一体化した高効率、高信頼、低価
格、小型で製造容易な集積素子が望まれていた。
ｂ，２ｃ，２ｄ及び３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと双安定半
導体レーザ３４０，３５０，３６０，３７０は、光導波
路３４１，３５１，３６１，３７１及び３４２，３５
２，３６２，３７２で接続されているため、結合損失が
増大し、光結合回路の信頼性も低くさら小型化・集積化
が難しく、大型な装置となり製作コストが高くなる等の
欠点があり、これらを一体化した高効率、高信頼、低価
格、小型で製造容易な集積素子が望まれていた。
（発明の目的） 本発明は、このような欠点を除去せしめて、高効率、高
信頼、低価格、小型で製造容易な光双安定集積素子を提
供することにある。
信頼、低価格、小型で製造容易な光双安定集積素子を提
供することにある。
（発明の構成） 本発明は、光双安定半導体レーザと半導体レーザ・スイ
ッチが前記光双安定半導体レーザの共振器軸方向に配置
され、同一基板上に集積されたことを特徴とする光双安
定集積素子となっている。
ッチが前記光双安定半導体レーザの共振器軸方向に配置
され、同一基板上に集積されたことを特徴とする光双安
定集積素子となっている。
（実施例） 以下本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明す
る。第１図は本発明の第１の実施例である光双安定集積
素子の斜視図をあらわす。光双安定半導体レーザ及び半
導体レーザ・スイッチはプレーナ型の埋め込みヘテロ構
造であり、これについては活性双を含むメサストライプ
をｐ及びｎ型の半導体層で埋め込んだもので、特願昭５
６−１６６６６６に詳しい記載がある。先づ液相もしく
は気相成長法により、n-InP基板１０（キャリア濃度１
×１０18cm-3，厚さ３５０μｍ）上に、n-InPバッファ
層１１（キャリア濃度５×１０17cm-3，厚さ3.0μ
ｍ）、ノンドープのIn0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１
２（厚さ0.1μｍ）、p-InPクラッド層１３（キャリア濃
度１×１０18cm-3，厚さ1.0μｍ）を積層させたＤＨ基
板にフォトレジストを塗布して、通常のフォトリソグラ
フィック技術により、第１、第２の溝１４，１５（溝幅
９μｍ，深さ３μｍ）を持つウエハを製作する。第１、
第２の溝１４，１５は光双安定半導体レーザ２８の領域
の一部に、溝幅の一部狭い部分を有している。
る。第１図は本発明の第１の実施例である光双安定集積
素子の斜視図をあらわす。光双安定半導体レーザ及び半
導体レーザ・スイッチはプレーナ型の埋め込みヘテロ構
造であり、これについては活性双を含むメサストライプ
をｐ及びｎ型の半導体層で埋め込んだもので、特願昭５
６−１６６６６６に詳しい記載がある。先づ液相もしく
は気相成長法により、n-InP基板１０（キャリア濃度１
×１０18cm-3，厚さ３５０μｍ）上に、n-InPバッファ
層１１（キャリア濃度５×１０17cm-3，厚さ3.0μ
ｍ）、ノンドープのIn0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１
２（厚さ0.1μｍ）、p-InPクラッド層１３（キャリア濃
度１×１０18cm-3，厚さ1.0μｍ）を積層させたＤＨ基
板にフォトレジストを塗布して、通常のフォトリソグラ
フィック技術により、第１、第２の溝１４，１５（溝幅
９μｍ，深さ３μｍ）を持つウエハを製作する。第１、
第２の溝１４，１５は光双安定半導体レーザ２８の領域
の一部に、溝幅の一部狭い部分を有している。
次にこのウエハを液相成長技術により、p-InPの第１の
電流ブロック層１６（キャリア濃度１×１０18cm-3，厚
さ0.5μｍ）、n-InPの第２の電流ブロック層１７（キャ
リア濃度１×１０18cm-3，厚さ0.3μｍ）を順次形成さ
せる。この場合メサストライプ１８の幅が通常１〜２μ
ｍと狭いため、メサストライプ１８上には第１、第２の
電流ブロック層１６，１７は成長しない。続いて、p-In
P埋め込み層１９（キャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ
1.5μｍ）、p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層２０
（キャリア濃度１×１０19cm-3，厚さ0.3μｍ）を順次
形成させる。結晶成長後ｐ側のオーミックコンタクトを
とるためにAuZnを蒸着する。さらにフォトレジストを塗
布して通常のフォトリソグラフィック技術とエッチング
により、ｐ側電極２１を分割する第３の溝２２（幅３０
μｍ）を形成させる。この場合AuZnはKI+I2の混合液に
より除去され、p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層
２０は硫酸＋過酸化水素水＋水のエッチング液で除去さ
れる。さらにフォトレジストを塗布し、２つの半導体レ
ーザ・スイッチ２６，２７と光双安定半導体レーザ２８
とを分離し、かつ光双安定半導体レーザ２８の反射鏡も
兼ね備える第４，第５の溝２３，２４（幅５μｍ）を形
成する。この場合、AuZnはKI+I2の混合液により除去さ
れ、p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層２０から、n
-InP基板１０までの半導体層は、活性化した塩素（Ｃ
２）と酸素(O2)との混合気体により、除去される。この
時、第４、第５の溝２３，２４のエッチング面は、p-In
0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１２付近において、反射
鏡となる必要から垂直でなければいけない。
電流ブロック層１６（キャリア濃度１×１０18cm-3，厚
さ0.5μｍ）、n-InPの第２の電流ブロック層１７（キャ
リア濃度１×１０18cm-3，厚さ0.3μｍ）を順次形成さ
せる。この場合メサストライプ１８の幅が通常１〜２μ
ｍと狭いため、メサストライプ１８上には第１、第２の
電流ブロック層１６，１７は成長しない。続いて、p-In
P埋め込み層１９（キャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ
1.5μｍ）、p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層２０
（キャリア濃度１×１０19cm-3，厚さ0.3μｍ）を順次
形成させる。結晶成長後ｐ側のオーミックコンタクトを
とるためにAuZnを蒸着する。さらにフォトレジストを塗
布して通常のフォトリソグラフィック技術とエッチング
により、ｐ側電極２１を分割する第３の溝２２（幅３０
μｍ）を形成させる。この場合AuZnはKI+I2の混合液に
より除去され、p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層
２０は硫酸＋過酸化水素水＋水のエッチング液で除去さ
れる。さらにフォトレジストを塗布し、２つの半導体レ
ーザ・スイッチ２６，２７と光双安定半導体レーザ２８
とを分離し、かつ光双安定半導体レーザ２８の反射鏡も
兼ね備える第４，第５の溝２３，２４（幅５μｍ）を形
成する。この場合、AuZnはKI+I2の混合液により除去さ
れ、p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層２０から、n
-InP基板１０までの半導体層は、活性化した塩素（Ｃ
２）と酸素(O2)との混合気体により、除去される。この
時、第４、第５の溝２３，２４のエッチング面は、p-In
0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１２付近において、反射
鏡となる必要から垂直でなければいけない。
次いでAuZnを熱処理する。次にn-InP基板１０を研磨し
て１２０μｍ程度の厚さとしたのち、ｎ側のオーミック
コンタクト用にAuGeNiを蒸着し、熱処理してウエハ製作
を終了する。このウエハを通常の壁開法により半導体レ
ーザ・スイッチ２６，２７が光双安定半導体レーザ２８
をはさんだ構造に分離することにより素子が製作され
る。この実施例の光双安定集積素子の大きさは、半導体
レーザスイッチ２６，２７の長さが３００μｍ，光安定
双半導体レーザの電極２１の長さが１５０μｍ、１００
μｍ、第３の溝２２の長さ２５μｍ、第４、第５の溝２
３，２４の長さが５μｍである。半導体レーザ・スイッ
チ２６，２７は半導体レーザが電流をしきい値付近にバ
イアスした際には、入射光に対して光アンプとして働
き、バイアス電流を零または逆バイアス状態にした場合
には、入射光が吸収されて出力されないことを利用した
もので数１００μｍ程度の長さの素子で６０〜７０dBの
オン・オフ比が得られる。動作に必要な電圧も２Ｖ程度
で原理的に高速性にも優れている。これについてはイケ
ダ氏（M.IKEDA）によりエレクトロニクス・レターズ誌
（ELECTRONICS LETTERS）の１９８１年１６巻８９９頁
に記載された論文に詳しい。光双安定半導体レーザ２８
は、半導体レーザの一部に電流非注入領域があり、電流
非注入領域が可飽和領域として働くため、注入電流対光
出力特性、光入力対光出力特性にヒステリシスを有する
双安定特性を持つ。これは可飽和吸収領域が、光子密度
あるいはキャリア密度が十分小さいときは、ある有限の
大きさを持つ損失として働き、ある程度大きくなると非
線形的に損失が零に近くなる性質のためである。これに
ついては、カワグチ氏（H.KAWAGUCHI）によりエレクト
ロニクス・レターズ（ELECTRONICS LETTERS）第１７巻
７４１頁と小田切氏等により昭和５７年度・電子通信学
会光・電波部門全国大会講演論文集（分冊２）２７２番
に詳しい。
て１２０μｍ程度の厚さとしたのち、ｎ側のオーミック
コンタクト用にAuGeNiを蒸着し、熱処理してウエハ製作
を終了する。このウエハを通常の壁開法により半導体レ
ーザ・スイッチ２６，２７が光双安定半導体レーザ２８
をはさんだ構造に分離することにより素子が製作され
る。この実施例の光双安定集積素子の大きさは、半導体
レーザスイッチ２６，２７の長さが３００μｍ，光安定
双半導体レーザの電極２１の長さが１５０μｍ、１００
μｍ、第３の溝２２の長さ２５μｍ、第４、第５の溝２
３，２４の長さが５μｍである。半導体レーザ・スイッ
チ２６，２７は半導体レーザが電流をしきい値付近にバ
イアスした際には、入射光に対して光アンプとして働
き、バイアス電流を零または逆バイアス状態にした場合
には、入射光が吸収されて出力されないことを利用した
もので数１００μｍ程度の長さの素子で６０〜７０dBの
オン・オフ比が得られる。動作に必要な電圧も２Ｖ程度
で原理的に高速性にも優れている。これについてはイケ
ダ氏（M.IKEDA）によりエレクトロニクス・レターズ誌
（ELECTRONICS LETTERS）の１９８１年１６巻８９９頁
に記載された論文に詳しい。光双安定半導体レーザ２８
は、半導体レーザの一部に電流非注入領域があり、電流
非注入領域が可飽和領域として働くため、注入電流対光
出力特性、光入力対光出力特性にヒステリシスを有する
双安定特性を持つ。これは可飽和吸収領域が、光子密度
あるいはキャリア密度が十分小さいときは、ある有限の
大きさを持つ損失として働き、ある程度大きくなると非
線形的に損失が零に近くなる性質のためである。これに
ついては、カワグチ氏（H.KAWAGUCHI）によりエレクト
ロニクス・レターズ（ELECTRONICS LETTERS）第１７巻
７４１頁と小田切氏等により昭和５７年度・電子通信学
会光・電波部門全国大会講演論文集（分冊２）２７２番
に詳しい。
第１図の機能について述べると、前段の半導体レーザ・
スイッチ２６は、注入電流を変化させることにより“オ
ン”“オフ”状態を作り出し、入射した光信号のうち、
必要な光信号だけを光双安定半導体レーザ２８に出力す
る役割をする。
スイッチ２６は、注入電流を変化させることにより“オ
ン”“オフ”状態を作り出し、入射した光信号のうち、
必要な光信号だけを光双安定半導体レーザ２８に出力す
る役割をする。
光双安定半導体レーザ２８は、前段の半導体レーザ・ス
イッチ２６から送られた光信号によりトリガされその光
信号を一定期間保つ記憶の役割をする。
イッチ２６から送られた光信号によりトリガされその光
信号を一定期間保つ記憶の役割をする。
後段の半導体レーザ・スイッチ２７は、光双安定半導体
レーザ２８によって記憶された光信号のうち、必要な光
信号だけをぬき出す役割をする。
レーザ２８によって記憶された光信号のうち、必要な光
信号だけをぬき出す役割をする。
したがって第１図に示す光双安定集積素子を、共振器軸
と直角方向にアレイ状に並べることによって、第４図の
従来例における光ゲート・スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，光導波路３４１，３５
１，３６１，３７１，３４２，３５２，３６２，３７
２、光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６０，３
７０と同じ機能を持ち、かつ高効率、高信頼、低価格、
小型で製造容易な時分割光交換に用いられる光双安定集
積素子が得られる。すなわち、製作過程でウエハー上に
多数形成された光双安定集積素子をウエハーから１つ１
つ切り出さないで、共振器軸に直角方向にアレイ状に並
んだ状態でウエハーから切り出せば第１図に示した光双
安定集積素子が多数集積したものが容易に得られる。
尚、このことは以下の実施例についても同様である。
と直角方向にアレイ状に並べることによって、第４図の
従来例における光ゲート・スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，光導波路３４１，３５
１，３６１，３７１，３４２，３５２，３６２，３７
２、光双安定半導体レーザ３４０，３５０，３６０，３
７０と同じ機能を持ち、かつ高効率、高信頼、低価格、
小型で製造容易な時分割光交換に用いられる光双安定集
積素子が得られる。すなわち、製作過程でウエハー上に
多数形成された光双安定集積素子をウエハーから１つ１
つ切り出さないで、共振器軸に直角方向にアレイ状に並
んだ状態でウエハーから切り出せば第１図に示した光双
安定集積素子が多数集積したものが容易に得られる。
尚、このことは以下の実施例についても同様である。
第２図は、本発明の第２の実施例である光双安定集積素
子の斜視図をあらわす。先ず、n-InP基板１０（キャリ
ア濃度１×１０18cm-3，厚さ３５０μｍ）上の第４、第
５の溝２３，２４の下部にあたる部分に長さ１５０μｍ
にわたって深さ５００Åピッチ２０００Å程度の回折格
子３０を、レジストを塗布して、通常の２光束干渉法と
エッチングにより形成し、その上に液相または気相成長
法によりn-In0.81Ga0.19As0.40P0.60ガイド層２９（キ
ャリア濃度５×１０17cm-3，厚さ0.1μｍ）、ノンドー
プIn0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１２（厚さ0.1μｍ）
p-InPクラッド層１３（キャリア濃度１×１０18cm-3，
厚さ1.0μｍ）を順次形成する。次に第１の実施例と同
じプロセスで、エッチングと２回目の液相結晶成長、及
びAuZnの蒸着を行なう。次のフォトレジストを塗布し
て、通常のフォトリソグラフィック技術によりｐ側電極
２１を分離する第３、第４、第５の溝２２，２３，２４
を形成する。溝はp-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ
層２０まで第１の実施例と同一の方法で除去される。続
いて、第３、第４、第５の溝２２，２３，２４にプロト
ンを注入することにより、In0.71Ga0.29As0.61P0.39活
性層１２の上部の半導体層は高抵抗層３１となる。
子の斜視図をあらわす。先ず、n-InP基板１０（キャリ
ア濃度１×１０18cm-3，厚さ３５０μｍ）上の第４、第
５の溝２３，２４の下部にあたる部分に長さ１５０μｍ
にわたって深さ５００Åピッチ２０００Å程度の回折格
子３０を、レジストを塗布して、通常の２光束干渉法と
エッチングにより形成し、その上に液相または気相成長
法によりn-In0.81Ga0.19As0.40P0.60ガイド層２９（キ
ャリア濃度５×１０17cm-3，厚さ0.1μｍ）、ノンドー
プIn0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１２（厚さ0.1μｍ）
p-InPクラッド層１３（キャリア濃度１×１０18cm-3，
厚さ1.0μｍ）を順次形成する。次に第１の実施例と同
じプロセスで、エッチングと２回目の液相結晶成長、及
びAuZnの蒸着を行なう。次のフォトレジストを塗布し
て、通常のフォトリソグラフィック技術によりｐ側電極
２１を分離する第３、第４、第５の溝２２，２３，２４
を形成する。溝はp-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ
層２０まで第１の実施例と同一の方法で除去される。続
いて、第３、第４、第５の溝２２，２３，２４にプロト
ンを注入することにより、In0.71Ga0.29As0.61P0.39活
性層１２の上部の半導体層は高抵抗層３１となる。
実施例の光双安定集積素子の大きさは、半導体レーザス
イッチ２６，２７の長さが３００μｍ、光双安定半導体
レーザの電極２１の長さが１５０μｍ、１００μｍ、第
３図の溝２２の長さが２５μｍ、第４、第５の溝２３，
２４の長さが１５０μｍである。
イッチ２６，２７の長さが３００μｍ、光双安定半導体
レーザの電極２１の長さが１５０μｍ、１００μｍ、第
３図の溝２２の長さが２５μｍ、第４、第５の溝２３，
２４の長さが１５０μｍである。
第２の実施例の場合光双安定半導体レーザ２８は回折格
子３０を反射鏡とするブラッグ反射器（ＤＢＲ）型の半
導体レーザとなる。
子３０を反射鏡とするブラッグ反射器（ＤＢＲ）型の半
導体レーザとなる。
第２の実施例における機能、特徴は第１の実施例と同様
である。
である。
第３図は、本発明の第３の実施例である光双安定集積素
子の斜視図をあらわす。先づn-InP基板１０（キャリア
濃度１×１０18cm-3，厚さ３５０μｍ）上の光双安定半
導体レーザ２８にあたる部分を長さ２７５μｍにわたっ
て深さ５００Å、ピッチ２０００Å程度の回折格子３０
をレジストを塗布して通常の２光束干渉法とエッチング
により形成し、その上に液相または気相成長法によりn-
In0.81Ga0.19As0.40P0.60ガイド層２９（キャリア濃度
５×１０17cm-3，厚さ０．１μｍ）、ノンドープIn0.71
Ga0.29As0.61P0.39活性層１２（厚さ0.1μｍ）、p-InP
クラッド層１３（キャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ1.
0μｍ）を順次形成する。次に第１の実施例と同じプロ
セスでエッチングと２回目の液相結晶成長及びAuZnの蒸
着を行なう。次にフォトレジストを塗布して通常のフォ
トリソグラフィック技術によりｐ側電極２１を分離する
第３、第４、第５の溝２２，２３，２４を形成する。こ
れらの溝はp-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層２０
まで第１の実施例と同一の方法で除去される。続いて第
３、第４、第５の溝２２，２３，２４にプロトンを注入
することによりp-In0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１２
の上部の半導体層を高抵抗層３１とする。実施例の大き
さは、半導体レーザ・スイッチ２６，２７の長さが３０
０μｍ、光双安定半導体レーザ２８の電極２１の長さが
１５０μｍ，１００μｍ、第３の溝２２の長さが２５μ
ｍ、第４、第５の溝の長さ２３、２４が２５μｍであ
る。
子の斜視図をあらわす。先づn-InP基板１０（キャリア
濃度１×１０18cm-3，厚さ３５０μｍ）上の光双安定半
導体レーザ２８にあたる部分を長さ２７５μｍにわたっ
て深さ５００Å、ピッチ２０００Å程度の回折格子３０
をレジストを塗布して通常の２光束干渉法とエッチング
により形成し、その上に液相または気相成長法によりn-
In0.81Ga0.19As0.40P0.60ガイド層２９（キャリア濃度
５×１０17cm-3，厚さ０．１μｍ）、ノンドープIn0.71
Ga0.29As0.61P0.39活性層１２（厚さ0.1μｍ）、p-InP
クラッド層１３（キャリア濃度１×１０18cm-3，厚さ1.
0μｍ）を順次形成する。次に第１の実施例と同じプロ
セスでエッチングと２回目の液相結晶成長及びAuZnの蒸
着を行なう。次にフォトレジストを塗布して通常のフォ
トリソグラフィック技術によりｐ側電極２１を分離する
第３、第４、第５の溝２２，２３，２４を形成する。こ
れらの溝はp-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層２０
まで第１の実施例と同一の方法で除去される。続いて第
３、第４、第５の溝２２，２３，２４にプロトンを注入
することによりp-In0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層１２
の上部の半導体層を高抵抗層３１とする。実施例の大き
さは、半導体レーザ・スイッチ２６，２７の長さが３０
０μｍ、光双安定半導体レーザ２８の電極２１の長さが
１５０μｍ，１００μｍ、第３の溝２２の長さが２５μ
ｍ、第４、第５の溝の長さ２３、２４が２５μｍであ
る。
第３の実施例の場合、光双安定半導体レーザ２８は、内
部に回折格子３０という反射鏡を持つ分布帰還（ＤＦ
Ｂ）型の半導体レーザとなる。
部に回折格子３０という反射鏡を持つ分布帰還（ＤＦ
Ｂ）型の半導体レーザとなる。
第３の実施例における機能、特徴は、第１の実施例と同
様である。
様である。
以上３実施例からもわかる通り、半導体レーザ・スイッ
チ２６，２７は、光双安定半導体レーザ２８と同じ導波
路構造であり、フランツ・ケルデッシュ効果を用いた半
導体スイッチなど他の半導体素子との集積に比較しても
高効率、高信頼、低価格、小型で製造容易な光双安定集
積素子である。
チ２６，２７は、光双安定半導体レーザ２８と同じ導波
路構造であり、フランツ・ケルデッシュ効果を用いた半
導体スイッチなど他の半導体素子との集積に比較しても
高効率、高信頼、低価格、小型で製造容易な光双安定集
積素子である。
上記の実施例において、結晶成長の様子は、成長方法や
成長条件等により大幅にかわるのでそれらとともに適切
な寸法を採用すべきことはいうまでもない。なお上記実
施例においては、ｐ側電極をAuZnの前面電極構造とした
が、ｐ側電極の寄生容量を小さくするためオキサイドス
トライプ構造にしたり、あるいはp-InGaAsPキャップ層
２２の代わりにn-InGaAsPキャップ層を成長させて、メ
サストライプ１８の上面付近のみ例えばZn拡散すること
によりＰ層に変換させてもよい。また電極金属も良好な
オーミック接触が得られるものでもあればなんでもよ
い。また以上の実施例ではInP/InGaAsP系の半導体材料
を用いたがＧａＡＡｓ／GaAs系等他の半導体材料を用
いてもよい。また第３の溝２２で光双安定半導体レーザ
２８のｐ側電極２１を２分割したが、第３の溝２２に相
当するような溝を２つ以上作りｐ側電極を３つ以上に分
割させても良い。またp-InGaAsP活性層１２はInGaAsP層
とInP層とを１００Å程度の厚さで多層にした構造、い
わゆる多重量子井戸構造にしても良い。また、半導体レ
ーザ・スイッチ２６，２７の端面に誘電体を付け、端面
の反射率を変化させても良い。
成長条件等により大幅にかわるのでそれらとともに適切
な寸法を採用すべきことはいうまでもない。なお上記実
施例においては、ｐ側電極をAuZnの前面電極構造とした
が、ｐ側電極の寄生容量を小さくするためオキサイドス
トライプ構造にしたり、あるいはp-InGaAsPキャップ層
２２の代わりにn-InGaAsPキャップ層を成長させて、メ
サストライプ１８の上面付近のみ例えばZn拡散すること
によりＰ層に変換させてもよい。また電極金属も良好な
オーミック接触が得られるものでもあればなんでもよ
い。また以上の実施例ではInP/InGaAsP系の半導体材料
を用いたがＧａＡＡｓ／GaAs系等他の半導体材料を用
いてもよい。また第３の溝２２で光双安定半導体レーザ
２８のｐ側電極２１を２分割したが、第３の溝２２に相
当するような溝を２つ以上作りｐ側電極を３つ以上に分
割させても良い。またp-InGaAsP活性層１２はInGaAsP層
とInP層とを１００Å程度の厚さで多層にした構造、い
わゆる多重量子井戸構造にしても良い。また、半導体レ
ーザ・スイッチ２６，２７の端面に誘電体を付け、端面
の反射率を変化させても良い。
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、同一基板上に光
双安定半導体レーザと半導体レーザ・スイッチとを共振
器軸方向に集積することにより、高効率、高信頼、低価
格、小型で製造容易な光双安定集積素子が提供できる。
双安定半導体レーザと半導体レーザ・スイッチとを共振
器軸方向に集積することにより、高効率、高信頼、低価
格、小型で製造容易な光双安定集積素子が提供できる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図は
第２の実施例を示す斜視図、第３図は第３の実施例を示
す斜視図、第４図は光交換機の例を示すブロック図であ
る。図において １０……n-InP基板，１１……n-InPバッファー層 １２……ノンドープIn0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層 １３……p-InPクラッド層，１４……第１の溝 １５……第２の溝 １６……p-InP第１の電流ブロック層 １７……n-InP第２の電流ブロック層 １８……メサストライプ，１９……p-InP埋め込み層 ２０……p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層 ２１……ｐ側電極，２２……第３の溝 ２３……第４の溝，２４……第５の溝 ２５……ｎ側電極，２６……半導体レーザ・スイッチ ２７……半導体レーザ・スイッチ ２８……光双安定半導体レーザ ２９……n-In0.81Ga0.19As0.40P0.60ガイド層 ３０……回折格子，３１……高抵抗層 １……光分岐 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……
光ゲート・スイッチ ４……光合流器 ３１０，３４１，３５１，３６１，３７１，３４２，３
５２，３６２，３７２，３８０……光導波路 ３４０，３５０，３６０，３７０……光双安定半導体レ
ーザ １００，１９０……光信号 ３２１，３３１……光ゲート・スイッチ駆動回路 ３４５，３５５，３６５，３７５……電流駆動回路 である。
第２の実施例を示す斜視図、第３図は第３の実施例を示
す斜視図、第４図は光交換機の例を示すブロック図であ
る。図において １０……n-InP基板，１１……n-InPバッファー層 １２……ノンドープIn0.71Ga0.29As0.61P0.39活性層 １３……p-InPクラッド層，１４……第１の溝 １５……第２の溝 １６……p-InP第１の電流ブロック層 １７……n-InP第２の電流ブロック層 １８……メサストライプ，１９……p-InP埋め込み層 ２０……p-In0.75Ga0.25As0.47P0.53キャップ層 ２１……ｐ側電極，２２……第３の溝 ２３……第４の溝，２４……第５の溝 ２５……ｎ側電極，２６……半導体レーザ・スイッチ ２７……半導体レーザ・スイッチ ２８……光双安定半導体レーザ ２９……n-In0.81Ga0.19As0.40P0.60ガイド層 ３０……回折格子，３１……高抵抗層 １……光分岐 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……
光ゲート・スイッチ ４……光合流器 ３１０，３４１，３５１，３６１，３７１，３４２，３
５２，３６２，３７２，３８０……光導波路 ３４０，３５０，３６０，３７０……光双安定半導体レ
ーザ １００，１９０……光信号 ３２１，３３１……光ゲート・スイッチ駆動回路 ３４５，３５５，３６５，３７５……電流駆動回路 である。
Claims (1)
- 【請求項１】光双安定半導体レーザと、前記光双安定半
導体レーザの両側共振器軸方向に配置された半導体レー
ザ・スイッチとが同一基板上に集積されていることを特
徴とする光双安定集積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242885A JPH0638539B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 光双安定集積素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242885A JPH0638539B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 光双安定集積素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220491A JPS61220491A (ja) | 1986-09-30 |
| JPH0638539B2 true JPH0638539B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=13199882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6242885A Expired - Lifetime JPH0638539B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 光双安定集積素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638539B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0192729A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Nec Corp | 光演算装置 |
| JPH01164930A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光レジスタメモリアレイ |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP6242885A patent/JPH0638539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61220491A (ja) | 1986-09-30 |
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