JPH0654805B2 - ハイブリツド光導波回路 - Google Patents
ハイブリツド光導波回路Info
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- JPH0654805B2 JPH0654805B2 JP61085260A JP8526086A JPH0654805B2 JP H0654805 B2 JPH0654805 B2 JP H0654805B2 JP 61085260 A JP61085260 A JP 61085260A JP 8526086 A JP8526086 A JP 8526086A JP H0654805 B2 JPH0654805 B2 JP H0654805B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、光情報処理において必要となる光集
積回路に関するものである。
積回路に関するものである。
光導波回路と光半導体素子等を同一基板上で複合一体化
したハイブリツド光導波回路は、光スイツチ、光合分波
器等の光通信、光情報処理用光回路の実現手段として期
待されている。しかし、この分野は未だ基礎研究段階に
あり、これまでに実用に用いられている光回路はほとん
どない。
したハイブリツド光導波回路は、光スイツチ、光合分波
器等の光通信、光情報処理用光回路の実現手段として期
待されている。しかし、この分野は未だ基礎研究段階に
あり、これまでに実用に用いられている光回路はほとん
どない。
ところで、この種のハイブリツド光集積回路のプロツト
タイプとして、Si基板上に形成した石英系光導波路と
半導体レーザとを複合一体化した例が報告されている
〔H.テルイ その他(H.Terui etal,)エレクトロ
ニクス レターズ(Electron.Lett.)21刊(198
5)646ページ〕。
タイプとして、Si基板上に形成した石英系光導波路と
半導体レーザとを複合一体化した例が報告されている
〔H.テルイ その他(H.Terui etal,)エレクトロ
ニクス レターズ(Electron.Lett.)21刊(198
5)646ページ〕。
第5図(a)〜(c)は、この際の半導体レーザと光導波路と
の複合化方法を示したものである。図中符号1はSi基
板、1aは基板表面、2は石英系光導波路、2aは導波
路コア層、2bはバツフア層、2cはクラツド層であ
る。また、3はレーザ・ガイド、4は半導体レーザであ
り、これは(b)に示すように基板4a上にエピタキシヤ
ル成長層4bが形成された構造になつている。5は活性
層である。また6は給電用金ワイヤ、7は導電膜であ
る。
の複合化方法を示したものである。図中符号1はSi基
板、1aは基板表面、2は石英系光導波路、2aは導波
路コア層、2bはバツフア層、2cはクラツド層であ
る。また、3はレーザ・ガイド、4は半導体レーザであ
り、これは(b)に示すように基板4a上にエピタキシヤ
ル成長層4bが形成された構造になつている。5は活性
層である。また6は給電用金ワイヤ、7は導電膜であ
る。
半導体レーザ4の活性層5と基板裏面4c間の距離l1
と、導波路コア層2aの中心とSi基板1の表面1a間
の距離l2とは、l1=l2のように設定する。したが
つて、半導体レーザ4をSi基板上に塔載することによ
り、レーザ導波路間の位置合せができる。現在、l1の
寸法設定は、基板4aを所望の厚さに研磨することによ
り行ない、l2の寸法設定は、石英系光導波路のバツフ
ア層2bの厚さを制御することにより行なつている。こ
れにより、l1=l2±2μm程度の精度で寸法合わせ
ができるので、多モード光導波回路への適用は十分可能
である。なお、半導体レーザ4の電気配線については活
性層側(pサイド)は、金ワイヤ6によつて行ない、基
板側(nサイザ)は、導電膜6aを介してSi基板側よ
り行なつている。このようにすれば、複数個のレーザが
並列になつたレーザ・アレイを塔載しても、pサイドは
各素子毎に独立して配線できるので電気配線が可能であ
る。
と、導波路コア層2aの中心とSi基板1の表面1a間
の距離l2とは、l1=l2のように設定する。したが
つて、半導体レーザ4をSi基板上に塔載することによ
り、レーザ導波路間の位置合せができる。現在、l1の
寸法設定は、基板4aを所望の厚さに研磨することによ
り行ない、l2の寸法設定は、石英系光導波路のバツフ
ア層2bの厚さを制御することにより行なつている。こ
れにより、l1=l2±2μm程度の精度で寸法合わせ
ができるので、多モード光導波回路への適用は十分可能
である。なお、半導体レーザ4の電気配線については活
性層側(pサイド)は、金ワイヤ6によつて行ない、基
板側(nサイザ)は、導電膜6aを介してSi基板側よ
り行なつている。このようにすれば、複数個のレーザが
並列になつたレーザ・アレイを塔載しても、pサイドは
各素子毎に独立して配線できるので電気配線が可能であ
る。
ところで、単一モード系光導波回路と光半導体素子との
光結合を行なう場合、両者の位置合せ精度は±0.5μm
以内とする必要があり、上記手段では、この精度は実現
できない。
光結合を行なう場合、両者の位置合せ精度は±0.5μm
以内とする必要があり、上記手段では、この精度は実現
できない。
位置合せ精度の向上をはかる手段としては半導体レーザ
4の活性層側上面(pサイド)4dを下向きにしてSi
基板1上に塔載し、この面4dと活性層5との距離l0
が、光導波回路側の距離l2と等しくなるようにするこ
とが考えられる。この場合、距離l0の制御は、エピタ
キシヤル成長層4bの厚さを制御することにより実現で
き、しかもエピタキシヤル成長層4bの厚さは、0.1μ
mの精度での設定が可能である。したがつて、半導体レ
ーザ4の活性層側上面4dを基準とすることにより、大
幅な位置決め精度の向上が期待できる。
4の活性層側上面(pサイド)4dを下向きにしてSi
基板1上に塔載し、この面4dと活性層5との距離l0
が、光導波回路側の距離l2と等しくなるようにするこ
とが考えられる。この場合、距離l0の制御は、エピタ
キシヤル成長層4bの厚さを制御することにより実現で
き、しかもエピタキシヤル成長層4bの厚さは、0.1μ
mの精度での設定が可能である。したがつて、半導体レ
ーザ4の活性層側上面4dを基準とすることにより、大
幅な位置決め精度の向上が期待できる。
しかしながらこの場合には、レーザ・アレイを塔載する
際ガイド3及び導波路3を形成した後の数10μmの段
差のある基板表面に、各素子のpサイドの電気配線パタ
ンを形成することが困難であることから、各素子毎の電
気的絶縁が非常に難しいという問題があつた。
際ガイド3及び導波路3を形成した後の数10μmの段
差のある基板表面に、各素子のpサイドの電気配線パタ
ンを形成することが困難であることから、各素子毎の電
気的絶縁が非常に難しいという問題があつた。
このように従来技術では、同一基板上での光導波回路と
光半導体素子との複合一体化にあたり、光導波回路と光
半導体素子の精密位置合せ、特にアレイ化した光半導体
素子において、各素子間の電気的絶縁を保つたままでの
精密位置合せが困難であるという問題点があつたが、本
発明の目的は、このような素子間絶縁と精密位置合せの
問題を解決したハイブリツド光導波回路を提供すること
にある。
光半導体素子との複合一体化にあたり、光導波回路と光
半導体素子の精密位置合せ、特にアレイ化した光半導体
素子において、各素子間の電気的絶縁を保つたままでの
精密位置合せが困難であるという問題点があつたが、本
発明の目的は、このような素子間絶縁と精密位置合せの
問題を解決したハイブリツド光導波回路を提供すること
にある。
本発明は、光導波回路と光半導体素子とのハイブリツド
集積化にあたり、単一モード系光導波回路に適用できる
位置決め精度を実現するため、およびアレイ化した光半
導体素子を配設する場合各素子間の電気的絶縁を保つた
めに、光半導体素子を活性層側上面を下(pサイド・ダ
ウン)にして基板上に突出させた保持台に塔載するよう
にしている。
集積化にあたり、単一モード系光導波回路に適用できる
位置決め精度を実現するため、およびアレイ化した光半
導体素子を配設する場合各素子間の電気的絶縁を保つた
めに、光半導体素子を活性層側上面を下(pサイド・ダ
ウン)にして基板上に突出させた保持台に塔載するよう
にしている。
第1図及び第2図は本発明の第1実施例であり、光導波
回路と、半導体レーザ・アレイをハイブリツド集積化し
たものである。
回路と、半導体レーザ・アレイをハイブリツド集積化し
たものである。
第1図(a)は光導波回路ハイブリツド集積部分の構造を
示したもので、図中符号1はSi基板、2は石英系光導
波路、2bはバツフア層である。また、7は光半導体素
子保持台、8は光導波路2と同軸上に光導波路2から離
間して設けられた電気配線台、6aは導電膜である。
示したもので、図中符号1はSi基板、2は石英系光導
波路、2bはバツフア層である。また、7は光半導体素
子保持台、8は光導波路2と同軸上に光導波路2から離
間して設けられた電気配線台、6aは導電膜である。
この回路において、バツフア層2bの上面高さl11は素
子保持台7の上面高さl12と等しくなつている。これ
は、バツフア層2bと保持台7とが同一条件下でのエツ
チングにより得られる関係上、必然的に成るものであ
る。また、導波路コア層2a中心と素子保持台7の上面
間の距離l13は、後述する半導体レーザ4の活性層5側
端面と活性層5間の距離l14に略等しくなるよう設定し
てある。
子保持台7の上面高さl12と等しくなつている。これ
は、バツフア層2bと保持台7とが同一条件下でのエツ
チングにより得られる関係上、必然的に成るものであ
る。また、導波路コア層2a中心と素子保持台7の上面
間の距離l13は、後述する半導体レーザ4の活性層5側
端面と活性層5間の距離l14に略等しくなるよう設定し
てある。
このように、多段の段差を有する石英系光導波路を得る
には、例えば、2種類の異なる材質からなるマスク材を
用いて、等一層目に第1のマスク材をバツフア層2b、
素子保持台7及び電気配線台8の形状にパタン化し、そ
の上に第2のマスク材を導波路2の形状にパタン化し積
載した後に、一度のドライエツチングにより石英系光導
波膜の不要部分を除去するといつた方法(段差付エツチ
ング法・特願昭60−205012)がある。
には、例えば、2種類の異なる材質からなるマスク材を
用いて、等一層目に第1のマスク材をバツフア層2b、
素子保持台7及び電気配線台8の形状にパタン化し、そ
の上に第2のマスク材を導波路2の形状にパタン化し積
載した後に、一度のドライエツチングにより石英系光導
波膜の不要部分を除去するといつた方法(段差付エツチ
ング法・特願昭60−205012)がある。
第1図(b)は半導体レーザ・アレイ部の構造を示したも
のであり、4は半導体レーザ・アレイ、5は前記導波路
コア層2aに合わせて所定間隔置に配設された活性層、
9はヒートシンク、10は上部電極である。上記半導体
レーザ・アレイ4の各活性層5間は素子間分離溝11で
電気的に絶縁されている。
のであり、4は半導体レーザ・アレイ、5は前記導波路
コア層2aに合わせて所定間隔置に配設された活性層、
9はヒートシンク、10は上部電極である。上記半導体
レーザ・アレイ4の各活性層5間は素子間分離溝11で
電気的に絶縁されている。
第2図は、半導体レーザ・アレイ4を石英系光導波回路
上に塔載した図である。半導体レーザ・アレイ4の活性
層側端面(pサイド)が素子保持台7の上面に接するよ
うに、pサイド・ダウン状態にレーザ・アレイ4を搭載
した。保持台7上へのレーザ・アレイの固定は接着剤に
よつても、また、半田等によつてもよい。電気配線につ
いては、上部電極10と電気配線台8上の導電膜6aと
の間を金線6で接続することにより、pサイドの配線を
行ない、下部電極は各素子とも共通電極として、ヒート
シンク9側より取り出す。
上に塔載した図である。半導体レーザ・アレイ4の活性
層側端面(pサイド)が素子保持台7の上面に接するよ
うに、pサイド・ダウン状態にレーザ・アレイ4を搭載
した。保持台7上へのレーザ・アレイの固定は接着剤に
よつても、また、半田等によつてもよい。電気配線につ
いては、上部電極10と電気配線台8上の導電膜6aと
の間を金線6で接続することにより、pサイドの配線を
行ない、下部電極は各素子とも共通電極として、ヒート
シンク9側より取り出す。
このように、本実施例では、光回路基板に多段の段差を
つけて素子保持台7を凸状としているので、半導体レー
ザと光導波回路をハイブリツド集積化するにあたり、位
置決め精度の高いpサイド・ダウンでこの素子装着が行
なえると同時に、アレイ化した素子においても、基板上
に電気配線パターンを形成することなく、半導体レーザ
4の下側の空間を利用し金線6により電気的接続を行な
つているため、各素子間の電気的絶縁を保つたままでの
電気配線が可能となるというメリツトがある。さらに、
本実施例においては、保持台上への素子固定に先立つ
て、光導体素子の電気配線を完了することができ、この
ためレーザ・アレイを発光させながら、光導波回路との
位置合せを行なうことが可能となり、極めて高い位置決
め精度を実現できるという効果も得られる。
つけて素子保持台7を凸状としているので、半導体レー
ザと光導波回路をハイブリツド集積化するにあたり、位
置決め精度の高いpサイド・ダウンでこの素子装着が行
なえると同時に、アレイ化した素子においても、基板上
に電気配線パターンを形成することなく、半導体レーザ
4の下側の空間を利用し金線6により電気的接続を行な
つているため、各素子間の電気的絶縁を保つたままでの
電気配線が可能となるというメリツトがある。さらに、
本実施例においては、保持台上への素子固定に先立つ
て、光導体素子の電気配線を完了することができ、この
ためレーザ・アレイを発光させながら、光導波回路との
位置合せを行なうことが可能となり、極めて高い位置決
め精度を実現できるという効果も得られる。
第3図は本発明の第2実施例である。同図において1は
Si基板、2は左右(図中X方向)に所定間隔をあけて
同軸上に配された複数列の石英系光導波路、21はそれ
ら複数列の光導波路2の下側に一体に形成された光半導
体素子保持台、8は電気配線台、6aは導電膜、5は金
線、22は保持台21上に光導波路2に隣接して設けら
れた素子間分離溝である。この実施例は光をしや断また
は透過するための光ゲートスイツチのゲート装着部であ
り、導波路2の間に第1図で示すものと全く同様の構造
をした半導体ゲートスイツチをpサイド・ダウン状態で
装着するようになつている。この実施例においては、導
波路2のコア層の中心部と素子保持台21の上面、すな
わち導電膜6aとの間の距離l15が、第1図で示す構造
をした半導体ゲートスイツチにおける活性層側上面と活
性層間の距離に等しくなるように設定してある。したが
つて、半導体ゲートスイツチをpサイド・ダウンで素子
保持台21上に装着することにより、光導波路2及び活
性層5の高さ方向の精密位置合せが実現できる。また、
横方向(図中Y方向)の位置合せは、光導波路2と半導
体ゲートスイツチの上部電極とを合せることにより実現
する。半導体ゲートスイツチ23は熱圧着等を用いて、
素子支持台21上に固定され、このとき同時に、pサイ
ドの電極と導電膜6aとが電気的に接続される。第4図
に、半導体光ゲート23を光導波回路上に装着した時の
斜視図を示す。この際素子支持台21には、素子間分離
溝22が形成されているので、半導体ゲート・アレイの
各素子毎に、導伝膜6aは電気的に絶縁されることとな
る。
Si基板、2は左右(図中X方向)に所定間隔をあけて
同軸上に配された複数列の石英系光導波路、21はそれ
ら複数列の光導波路2の下側に一体に形成された光半導
体素子保持台、8は電気配線台、6aは導電膜、5は金
線、22は保持台21上に光導波路2に隣接して設けら
れた素子間分離溝である。この実施例は光をしや断また
は透過するための光ゲートスイツチのゲート装着部であ
り、導波路2の間に第1図で示すものと全く同様の構造
をした半導体ゲートスイツチをpサイド・ダウン状態で
装着するようになつている。この実施例においては、導
波路2のコア層の中心部と素子保持台21の上面、すな
わち導電膜6aとの間の距離l15が、第1図で示す構造
をした半導体ゲートスイツチにおける活性層側上面と活
性層間の距離に等しくなるように設定してある。したが
つて、半導体ゲートスイツチをpサイド・ダウンで素子
保持台21上に装着することにより、光導波路2及び活
性層5の高さ方向の精密位置合せが実現できる。また、
横方向(図中Y方向)の位置合せは、光導波路2と半導
体ゲートスイツチの上部電極とを合せることにより実現
する。半導体ゲートスイツチ23は熱圧着等を用いて、
素子支持台21上に固定され、このとき同時に、pサイ
ドの電極と導電膜6aとが電気的に接続される。第4図
に、半導体光ゲート23を光導波回路上に装着した時の
斜視図を示す。この際素子支持台21には、素子間分離
溝22が形成されているので、半導体ゲート・アレイの
各素子毎に、導伝膜6aは電気的に絶縁されることとな
る。
以上述べたように、本実施例においては、導電膜6aを
形成した素子保持台21上に、凹状の素子間分離溝22
を設け、光導波路2とこの素子間分離溝22とにより、
導電膜6a間の電気的絶縁を行なうようにしたので、光
導波回路2と光半導体素子23とをハイブリツド集積化
するにあたり、アレイ化した光半導体素子23をpサイ
ド・ダウンで装着でき、かつ各素子間の電気的絶縁がで
きるという効果がある。
形成した素子保持台21上に、凹状の素子間分離溝22
を設け、光導波路2とこの素子間分離溝22とにより、
導電膜6a間の電気的絶縁を行なうようにしたので、光
導波回路2と光半導体素子23とをハイブリツド集積化
するにあたり、アレイ化した光半導体素子23をpサイ
ド・ダウンで装着でき、かつ各素子間の電気的絶縁がで
きるという効果がある。
以上説明したように、本発明では、ハイブリツド光導波
回路において、基板上に光導波回路部と素子保持部とを
光導波回路部が素子保持部よりも高くなるように双方突
出させて設けたので、極めて高い位置決め精度が得られ
るpサイド・ダウンでの素子装着を行ない、かつ、アレ
イ状の光半導体素子の場合であつても、各素子間の電気
的絶縁をとることができるという利点がある。
回路において、基板上に光導波回路部と素子保持部とを
光導波回路部が素子保持部よりも高くなるように双方突
出させて設けたので、極めて高い位置決め精度が得られ
るpサイド・ダウンでの素子装着を行ない、かつ、アレ
イ状の光半導体素子の場合であつても、各素子間の電気
的絶縁をとることができるという利点がある。
本発明は、光半導体素子と導波路の精密位置合せが容易
なことから特に、光ゲートスイツチ等の単一モード系の
ハイブリツド光導波回路への応用に有効である。
なことから特に、光ゲートスイツチ等の単一モード系の
ハイブリツド光導波回路への応用に有効である。
第1図は本発明の第1の実施例の(a)光導波回路部分の
斜視図、(b)光半導体素子の斜視図である。第2図は第
1図の光導波回路と光半導体素子とをハイブリツド集積
化した光回路の斜視図、第3図は本発明の第2実施例の
光導波回路の斜視図、第4図は第3図の光導波回路に光
ゲート素子を装着した状態の斜視図、第5図はpサイド
・アツプで半導体素子を装着する従来提案されているハ
イブリツド光導波回路の説明図である。 1……Si基板、2……石英系光導波路、2b……バツ
フア層、4……半導体レーザ・アレイ、5……活性層、
6……金線、6a……導電膜、7……素子保持台、10
……上部電極、11……溝、21……素子保持台、22
……溝、23……半導体ゲートスイツチ。
斜視図、(b)光半導体素子の斜視図である。第2図は第
1図の光導波回路と光半導体素子とをハイブリツド集積
化した光回路の斜視図、第3図は本発明の第2実施例の
光導波回路の斜視図、第4図は第3図の光導波回路に光
ゲート素子を装着した状態の斜視図、第5図はpサイド
・アツプで半導体素子を装着する従来提案されているハ
イブリツド光導波回路の説明図である。 1……Si基板、2……石英系光導波路、2b……バツ
フア層、4……半導体レーザ・アレイ、5……活性層、
6……金線、6a……導電膜、7……素子保持台、10
……上部電極、11……溝、21……素子保持台、22
……溝、23……半導体ゲートスイツチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 姫野 明 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 小林 盛男 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 山田 誠 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内
Claims (2)
- 【請求項1】基板上に光導波回路部と素子保持部とを、
光導波回路部が素子保持部よりも高くなるよう双方突出
させて設け、かつ、素子保持部の上面と光導波回路部の
コア層の中心部の高さの差を、塔載すべき光半導体素子
の活性層側の端面と活性層との高さの差に等しくなるよ
うに設定し、光半導体素子の活性層側の端面を素子保持
部の上面に接触させて、光導波回路部のコア層の中心と
光半導体素子の活性層とが一致するよう光半導体素子を
保持していることを特徴とするハイブリツド光導波回
路。 - 【請求項2】基板上に光導波回路部と素子保持部とを、
光導波回路部が素子保持部よりも高くなるよう双方突出
させて設け、かつ、素子保持部の上面と光導波回路部の
コア層の中心部の高さの差を、塔載すべき光半導体素子
の活性層側の端面と活性層との高さの差に等しくなるよ
うに設定し、素子保持部上面に所望形状の溝を形成する
とともに同上面に導電膜を形成し、光半導体素子の活性
層側の端面を素子保持台上の導電膜に機械的かつ電気的
に接触させて、光導波回路部のコア層の中心と光半導体
素子の活性層とが一致するよう光半導体素子を保持して
いることを特徴とするハイブリツド光導波回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61085260A JPH0654805B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | ハイブリツド光導波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61085260A JPH0654805B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | ハイブリツド光導波回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62242362A JPS62242362A (ja) | 1987-10-22 |
JPH0654805B2 true JPH0654805B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=13853601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61085260A Expired - Lifetime JPH0654805B2 (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | ハイブリツド光導波回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0654805B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0638829B1 (en) * | 1993-08-09 | 1999-11-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Opto-electronic hybrid integration platform, optical sub-module, opto-electronic hybrid integration circuit, and process for fabricating platform |
WO2002088812A1 (de) | 2001-04-30 | 2002-11-07 | Infineon Technologies Ag | Anordnung zur detektion von optischen signalen eines planaren optischen schaltkreises |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP61085260A patent/JPH0654805B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62242362A (ja) | 1987-10-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |