JPH07174927A - Optical modulator - Google Patents

Optical modulator

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Publication number
JPH07174927A
JPH07174927A JP31827793A JP31827793A JPH07174927A JP H07174927 A JPH07174927 A JP H07174927A JP 31827793 A JP31827793 A JP 31827793A JP 31827793 A JP31827793 A JP 31827793A JP H07174927 A JPH07174927 A JP H07174927A
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JP
Japan
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layer
waveguide layer
face
light
optical modulator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP31827793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Murai
仁 村井
Mitsushi Yamada
光志 山田
Hiroshi Ogawa
洋 小川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH07174927A publication Critical patent/JPH07174927A/en
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  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the crosstalk of emitted light in a laminated directional coupler type optical modulator. CONSTITUTION:A lower waveguide layer 44, a separation layer 46, an upper waveguide layer 48, upper clad layers 50 and 52 are successively provided on a substrate main face 42a. Each layer from the lower waveguide layer 44 to the upper clad layer 50 is formed into a stripe state, and buried layers 56 and 58 are buried in both end parts of each layer. And a notched end face 54 is provided on the emitting end face 48a of the upper waveguide layer. The notched end face 54 is made plane so as to be parallel in the normal direction H of the substrate main face 42a and inclined at an angle alpha deg. against the emitting end face 44a of the lower waveguide layer. Thus, the light emitting directions of the upper and lower emitting end faces 48a and 44a shift each other. Thus, the light emitted from the emitting end face 48a of the upper waveguide layer is prevented from being made incident on the emitting end face 44a of the lower waveguide layer in the case where an optical fiber is connected to the emitting end face 44a of the lower waveguide layer 44a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は例えば光の強度変調、
光のスイッチング制御或は光信号の生成に用いる積層方
向性結合器型の光変調装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to, for example, light intensity modulation,
The present invention relates to a laminated directional coupler type optical modulator used for optical switching control or optical signal generation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、基板主面に垂直な方向に積層
した2本の結合導波路を有する積層方向性結合器型の光
変調装置が提案されている。図16に、文献1:IEEE P
HOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL.4,NO.7,p43〜45,JUL
Y 1992「Vertical Multiple-Quantum-Well Directional
-Cupler Switch with Low Switcing Voltage」に開示さ
れている積層方向性結合器型の光変調装置の構成を概略
的に示す。
2. Description of the Related Art Hitherto, a laminated directional coupler type optical modulator having two coupling waveguides laminated in a direction perpendicular to a main surface of a substrate has been proposed. FIG. 16 shows Document 1: IEEE P
HOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.4, NO.7, p43〜45, JUL
Y 1992 `` Vertical Multiple-Quantum-Well Directional
-Cupler Switch with Low Switcing Voltage "is a schematic diagram showing the configuration of a laminated directional coupler type optical modulator.

【0003】同図の光変調装置においては、n−GaA
s基板10の一方の主面10a上に、順次に、n−Al
GaAs/GaAsクラッド層12、n−AlGaAs
/GaAs導波層14、n−AlGaAs/GaAs分
離層16a、i−AlGaAs/GaAs分離層16
b、p−AlGaAs/GaAs分離層16c、p−A
lGaAs/GaAs導波層18及びp−AlGaAs
/GaAsクラッド層20を設ける。さらにクラッド層
20上に順次に、p−GaAsコンタクト層22及びp
側電極24を設け、基板10の他方の主面10b上にn
側電極26を設ける。p側電極24はAu/Zn電極、
n側電極26はAu/Ge電極である。下側の導波層1
4と上側の導波層18とは、光の相互作用を生じるよう
に近接して方向性結合器を構成し、導波層14、18の
一方に光を入射するとこれら導波層間に光強度の周期的
な遷移が生じる。
In the optical modulator shown in FIG. 1, n-GaA is used.
On the one main surface 10a of the substrate 10, n-Al is sequentially formed.
GaAs / GaAs clad layer 12, n-AlGaAs
/ GaAs waveguide layer 14, n-AlGaAs / GaAs separation layer 16a, i-AlGaAs / GaAs separation layer 16
b, p-AlGaAs / GaAs separation layer 16c, p-A
lGaAs / GaAs waveguide layer 18 and p-AlGaAs
/ GaAs clad layer 20 is provided. Further, on the clad layer 20, p-GaAs contact layers 22 and p are sequentially formed.
The side electrode 24 is provided, and n is provided on the other main surface 10b of the substrate 10.
The side electrode 26 is provided. The p-side electrode 24 is an Au / Zn electrode,
The n-side electrode 26 is an Au / Ge electrode. Lower waveguide layer 1
4 and the upper waveguide layer 18 form a directional coupler in close proximity so as to cause an interaction of light, and when light is incident on one of the waveguide layers 14 and 18, a light intensity is generated between these waveguide layers. The periodic transition of occurs.

【0004】下側のクラッド層12、導波層14及び分
離層16aの導電型をn型、及び、上側のクラッド層2
0、導波層18及び分離層16cの導電型をp型とし、
そして中央部の分離層16bをノンドープとしているの
で、これらが形成するpin接合に電圧を印加すると、
中央の分離層16bでのみ屈折率変化を生じさせること
ができる。pin接合に印加する電圧を可変調整するこ
とにより、下側の導波層14の光出力強度と上側の導波
層18の光出力強度との比が変化するので、光の強度変
調を行ない或は光のスイッチング制御を行なえる。
The conductivity type of the lower clad layer 12, the waveguide layer 14 and the separation layer 16a is n-type, and the upper clad layer 2 is
0, the conductivity type of the waveguide layer 18 and the separation layer 16c is p-type,
Since the separation layer 16b in the central portion is non-doped, when a voltage is applied to the pin junction formed by them,
The refractive index change can be caused only in the central separation layer 16b. By variably adjusting the voltage applied to the pin junction, the ratio between the optical output intensity of the lower waveguide layer 14 and the optical output intensity of the upper waveguide layer 18 changes, so that the intensity of light is modulated. Can control the switching of light.

【0005】またこの従来例では、クラッド層12、2
0、導波層14、18及び分離層16a〜16cの各層
をそれぞれ、MQW(Multi Quantum Well) としている
ので、中央部の分離層16bの屈折率変化を生じさせる
ために要する電圧を低減できる。
Further, in this conventional example, the cladding layers 12 and 2 are
0, the waveguiding layers 14 and 18, and each of the separation layers 16a to 16c are formed of MQW (Multi Quantum Well), so that the voltage required to cause a change in the refractive index of the separation layer 16b in the central portion can be reduced.

【0006】図17は光変調装置の使用形態の一例を示
す図である。同図に示す例では、光源としての半導体レ
ーザ28から出射した光を光ファイバ30を介して光変
調装置32に入射する。そして光変調装置32の出射光
を集光レンズ34を介して次段の光装置36へ入射す
る。光変調装置32として図16の装置を使用する場
合、光ファイバ30を上側の導波層18の入射端に結合
させ、また下側の導波層14の出射端を次段の光装置3
6に結合させる。尚、38は半導体レーザ28の駆動電
源を示す。
FIG. 17 is a diagram showing an example of usage of the optical modulator. In the example shown in the figure, the light emitted from the semiconductor laser 28 as the light source is incident on the optical modulator 32 through the optical fiber 30. Then, the light emitted from the light modulator 32 is incident on the optical device 36 at the next stage through the condenser lens 34. When the device of FIG. 16 is used as the optical modulator 32, the optical fiber 30 is coupled to the incident end of the upper waveguide layer 18, and the emitting end of the lower waveguide layer 14 is connected to the optical device 3 of the next stage.
Bind to 6. Reference numeral 38 denotes a driving power source for the semiconductor laser 28.

【0007】ところで、光ファイバ30の出射ビームを
導波層18の入射端に焦点を合わせて入射したとして
も、そのビーム径は一般に2μm程度である。一方、図
16の光変調装置においては導波層14、18の層厚は
双方共にほぼ0.5μm、また分離層16a、16b及
び16cの層厚はそれぞれほぼ0.3、0.6及び0.
3μmとなる。従って図16の構成のままでは、光ファ
イバ30からの出射ビームは上側の導波層18のみなら
ず下側の導波層14にも入射してしまう。
By the way, even if the outgoing beam of the optical fiber 30 is focused and incident on the incident end of the waveguide layer 18, its beam diameter is generally about 2 μm. On the other hand, in the optical modulator of FIG. 16, the waveguide layers 14 and 18 both have a thickness of approximately 0.5 μm, and the separation layers 16a, 16b and 16c have a thickness of approximately 0.3, 0.6 and 0, respectively. .
It becomes 3 μm. Therefore, with the configuration shown in FIG. 16, the outgoing beam from the optical fiber 30 is incident not only on the upper waveguide layer 18 but also on the lower waveguide layer 14.

【0008】そこでこれを防止するため、図16の光変
調装置において上側導波層18の入射端側を所定の長さ
だけ除去する構造が提案されている。この構造を図18
に示す。この構造では、上側導波層18の光軸方向にお
いて上側導波層18の入射端位置と下側導波層14の入
射端位置とがずれるので、光ファイバ30からの出射ビ
ームが下側導波層14へ入射するのを防止できる。尚、
入射端側を所定の長さだけ除去した後の上側導波層18
の入射端面と、下側導波層14の入射端面とはほぼ平行
とされる。
To prevent this, a structure has been proposed in which the incident end side of the upper waveguide layer 18 is removed by a predetermined length in the optical modulator of FIG. This structure is shown in FIG.
Shown in. In this structure, since the incident end position of the upper waveguide layer 18 and the incident end position of the lower waveguide layer 14 are displaced in the optical axis direction of the upper waveguide layer 18, the outgoing beam from the optical fiber 30 is guided to the lower side. It can be prevented from entering the wave layer 14. still,
Upper waveguide layer 18 after removing the incident end side by a predetermined length
And the incident end surface of the lower waveguide layer 14 are substantially parallel to each other.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の光変調装置では、下側導波層14及び上側導波層
18が極めて近接しているので、これら各導波層の出射
光を分離することが難しく、その結果、消光比が悪くな
る。下側導波層14の出射光を光ファイバに結合させる
ことを考えた場合も同様に消光比は悪くなる。標準的な
光ファイバのコア径は10μm程度であり従って導波層
14及び18の離間距離はコア径に比して非常に小さ
い。このため導波層14及び18双方からの出射光が光
ファイバのコアに入射してしまうので、消光比が悪くな
る。
However, in the above-described conventional optical modulator, since the lower waveguide layer 14 and the upper waveguide layer 18 are extremely close to each other, the light emitted from each of these waveguide layers is separated. Is difficult, resulting in a poor extinction ratio. The extinction ratio also deteriorates when considering the coupling of the light emitted from the lower waveguide layer 14 with the optical fiber. Since the core diameter of a standard optical fiber is about 10 μm, the distance between the waveguide layers 14 and 18 is very small compared to the core diameter. For this reason, the light emitted from both the waveguide layers 14 and 18 enters the core of the optical fiber, and the extinction ratio deteriorates.

【0010】さらに光ファイバ30の出射ビームの焦点
を上側導波層18の入射端に合わせるようにしたとして
も、上側導波層入射端における出射ビーム径は一般に2
μm程度である。従って出射ビーム径は、上側導波層1
8の層厚に比して大きくしかも上側導波層18及び下側
導波層14の離間距離とほぼ同じかそれよりも大きい。
その結果、出射ビームを下側導波層14には入射させず
に上側導波層18のみに入射させるように、光ファイバ
30と上側導波層18とを結合させることが難しくな
る。またそのように結合させるためには、上側導波層1
8への挿入損失が大きくなり易い。
Further, even if the output beam of the optical fiber 30 is focused on the input end of the upper waveguide layer 18, the output beam diameter at the input end of the upper waveguide layer is generally 2
It is about μm. Therefore, the exit beam diameter is
8 is larger than the layer thickness of 8 and is substantially equal to or larger than the separation distance between the upper waveguide layer 18 and the lower waveguide layer 14.
As a result, it becomes difficult to couple the optical fiber 30 and the upper waveguide layer 18 so that the outgoing beam does not enter the lower waveguide layer 14 but only the upper waveguide layer 18. Also, for such coupling, the upper waveguide layer 1
Insertion loss into 8 tends to increase.

【0011】光変調装置の小型化を図るためには、下側
導波層14及び上側導波層18の離間距離を短くしこれ
により光変調装置の素子長を短くすれば良いが、これら
導波層の離間距離が短くなるにつれて、上述した問題点
は一層悪化する。
In order to reduce the size of the optical modulator, it is sufficient to shorten the distance between the lower waveguide layer 14 and the upper waveguide layer 18, thereby shortening the element length of the optical modulator. The above-mentioned problems are aggravated as the separation distance of the wave layers becomes shorter.

【0012】この発明の目的は上述した従来の問題点を
解決し、より良好な消光比を得ることのできる光変調装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide an optical modulator capable of obtaining a better extinction ratio.

【0013】さらに好ましくは、挿入損失を低減できる
光変調装置を提供することにある。
More preferably, it is to provide an optical modulator capable of reducing insertion loss.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の光変調装置は、半導体基板の主面上に、
下側導波層、分離層、上側導波層及び上側クラッド層を
順次に設けて成る積層方向性結合器型の光変調装置にお
いて、上側導波層の出射端に出射光偏向用の切欠端面を
設け、この切欠端面を、基板主面の法線方向に平行であ
って下側導波層の出射端面に対し所定角度α°だけ傾い
た平面としたことを特徴とする。
In order to achieve this object, an optical modulator according to the present invention is provided on a main surface of a semiconductor substrate.
In a laminated directional coupler type optical modulator including a lower waveguide layer, a separation layer, an upper waveguide layer and an upper clad layer, which are sequentially provided, a cutout end face for deflecting emitted light is provided at an emission end of the upper waveguide layer. Is provided, and the notched end face is a plane parallel to the normal line direction of the main surface of the substrate and inclined by a predetermined angle α ° with respect to the emission end face of the lower waveguide layer.

【0015】[0015]

【作用】このような構成によれば、切欠端面は下側導波
層の出射端面に対し所定角度α°だけ傾いた平面である
ので、上側導波層の光出射方向と下側導波層の光出射方
向とをずらすことができる。しかも切欠端面は基板主面
の法線方向に平行であるので、上側導波層を導波してき
た光が切欠端面で反射されて戻り光となったとしても、
戻り光の反射方向を基板面に沿う方向従って下側導波層
に向かわない方向とすることができる。
According to this structure, since the notched end face is a plane inclined by a predetermined angle α ° with respect to the emission end face of the lower waveguide layer, the light emission direction of the upper waveguide layer and the lower waveguide layer are reduced. It is possible to deviate from the light emission direction of. Moreover, since the notch end face is parallel to the normal direction of the main surface of the substrate, even if the light guided through the upper waveguide layer is reflected by the notch end face and becomes return light,
The reflected light can be reflected in the direction along the substrate surface, that is, in the direction not toward the lower waveguide layer.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are merely schematic representations so that the invention can be understood, and therefore the invention is not limited to the illustrated examples.

【0017】図1は実施例装置の構成を概略的に示す全
体斜視図である。同図に示す積層方向性結合器型の光変
調装置40は、半導体基板42の主面42a上に、下側
導波層44、分離層46、上側導波層48及び上側クラ
ッド層50、52を順次に設けて成る。そして上側導波
層48の出射端48aに出射光偏向用の切欠端面54を
設け、この切欠端面54を、基板主面42aの法線方向
Hに平行であって下側導波層44の出射端面44aに対
し所定角度α°だけ傾いた平面とする。
FIG. 1 is an overall perspective view schematically showing the structure of the apparatus of the embodiment. The laminated directional coupler-type optical modulator 40 shown in the figure has a lower waveguide layer 44, a separation layer 46, an upper waveguide layer 48, and upper cladding layers 50, 52 on a main surface 42 a of a semiconductor substrate 42. Are sequentially provided. A cutout end face 54 for deflecting emitted light is provided at the output end 48a of the upper waveguide layer 48, and the cutout end face 54 is parallel to the normal line direction H of the substrate main surface 42a and emitted from the lower waveguide layer 44. It is a plane inclined by a predetermined angle α ° with respect to the end face 44a.

【0018】図2〜図4は実施例装置の構成を概略的に
示す断面図である。図2は法線方向Hに平行であって導
波層42、46を通る平面で実施例装置を切った断面、
図3及び図4は図2のIII −III 断面及びIV−IV断面に
対応する断面を示す。
2 to 4 are sectional views schematically showing the construction of the apparatus of the embodiment. FIG. 2 is a cross section of the example device taken along a plane parallel to the normal direction H and passing through the waveguide layers 42 and 46,
3 and 4 show cross sections corresponding to the III-III cross section and the IV-IV cross section of FIG.

【0019】この実施例では、光変調装置40は、図2
にも示すように同一基板42に設けた光変調器40a及
び半導体レーザ40bを備えて成る。半導体レーザ40
bは基板主面42a上に活性層68及び上側クラッド層
70、72を順次に設けて成り、この活性層68の出射
端を光変調器40aが備える下側導波層44の入射端に
結合させる。
In this embodiment, the light modulation device 40 is shown in FIG.
As also shown, the optical modulator 40a and the semiconductor laser 40b are provided on the same substrate 42. Semiconductor laser 40
b comprises an active layer 68 and upper clad layers 70 and 72 sequentially provided on the main surface 42a of the substrate, and the emitting end of the active layer 68 is coupled to the incident end of the lower waveguide layer 44 included in the optical modulator 40a. Let

【0020】光変調器40aは、図2及び図3にも示す
ように変調器領域Aの基板主面42a上に順次に設けた
下側導波層44、分離層46、上側導波層48及び上側
クラッド層50、52と、下側導波層44、分離層46
及び上側導波層48の各層の両側部を埋め込む埋込層5
6、58とを備える。基板42と下側導波層44との間
に別途クラッド層を設けても良いが、ここでは基板42
は光変調器40aの下側クラッド層を兼ねる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the optical modulator 40a includes a lower waveguide layer 44, a separation layer 46, and an upper waveguide layer 48 which are sequentially provided on the substrate main surface 42a of the modulator region A. And the upper clad layers 50 and 52, the lower waveguide layer 44, and the separation layer 46.
And the buried layer 5 filling both sides of each layer of the upper waveguide layer 48.
6, 58. Although a clad layer may be separately provided between the substrate 42 and the lower waveguide layer 44, the substrate 42 is used here.
Also serves as the lower clad layer of the optical modulator 40a.

【0021】そして上側クラッド層52上に順次に、コ
ンタクト層60、オーミック層62及び一方の制御電極
64を設ける。また他方の基板主面42b上に、他方の
制御電極66を設ける。分離層46の屈折率を電気的に
制御するため、下側クラッド(この例では基板42)及
び下側導波層44を第一導電型半導体層とし、分離層4
6をノンドープ半導体層(i層)とし、さらに上側導波
層48及び上側クラッド層50、52を第二導電型半導
体層として、これら各層によりpin接合を形成する。
電極64、66を介してこのpin接合に電圧を印加す
ることにより、第一及び第二導電型の各半導体層の屈折
率は実質的に変化させないようにしながら、i層である
分離層46の屈折率を変化させることができる。分離層
46の屈折率変化量に応じて、下側導波層44の光出力
強度と上側導波層48の光出力強度との比が変化する。
Then, a contact layer 60, an ohmic layer 62 and one control electrode 64 are sequentially provided on the upper clad layer 52. Further, the other control electrode 66 is provided on the other substrate main surface 42b. In order to electrically control the refractive index of the separation layer 46, the lower clad (the substrate 42 in this example) and the lower waveguide layer 44 are the first conductivity type semiconductor layer, and the separation layer 4
6 is a non-doped semiconductor layer (i layer), the upper waveguide layer 48 and the upper clad layers 50 and 52 are second conductivity type semiconductor layers, and a pin junction is formed by these layers.
By applying a voltage to this pin junction via the electrodes 64 and 66, the refractive index of each of the first and second conductivity type semiconductor layers is not substantially changed, while the separation layer 46, which is the i layer, is not changed. The refractive index can be changed. The ratio between the optical output intensity of the lower waveguide layer 44 and the optical output intensity of the upper waveguide layer 48 changes according to the amount of change in the refractive index of the separation layer 46.

【0022】埋込層56、58は、基板主面42aに平
行であって導波層44、48と直交する方向において光
の閉じ込めを行なうためのものであって、従って埋込層
56、58により少なくとも下側導波層44、分離層4
6及び上側導波層48の両側部を埋め込んであれば良
い。好ましくは、埋込層56及び又は58を高抵抗な材
料で形成し、これにより制御電極64、66間の容量を
低減する。上側クラッド層50は、光変調器40aの製
造過程において上側導波層48が汚損するのを防止する
ための保護層を兼ねるものであるが、上側クラッド層5
0は必ずしも設けなくとも良い。尚、光変調器40aを
従来と同様の構成としても良い。
The buried layers 56 and 58 are for confining light in the direction parallel to the main surface 42a of the substrate and orthogonal to the waveguide layers 44 and 48, and therefore, the buried layers 56 and 58. At least the lower waveguide layer 44 and the separation layer 4
6 and the both side portions of the upper waveguide layer 48 may be embedded. Preferably, the buried layers 56 and / or 58 are formed of a high resistance material, which reduces the capacitance between the control electrodes 64, 66. The upper clad layer 50 also serves as a protective layer for preventing the upper waveguide layer 48 from being contaminated during the manufacturing process of the optical modulator 40a.
0 does not always have to be provided. The optical modulator 40a may have the same configuration as the conventional one.

【0023】図示せずも、下側導波層44の出射端44
a及び上側導波層48の出射端48aに反射防止膜(無
反射コート)を設ける。
Although not shown, the emission end 44 of the lower waveguide layer 44
An antireflection film (non-reflection coating) is provided on the a and the emitting end 48a of the upper waveguide layer 48.

【0024】半導体レーザ40bは、図2及び図4にも
示すようにレーザ領域Bの基板主面42a上に順次に設
けた活性層68及び上側クラッド層70、72と、活性
層68に光を閉じ込めるための回折格子74と、活性層
68の両側部に設けた埋込層76、78とを備える。基
板42と活性層68との間に別途クラッド層を設けても
良いが、ここでは基板42は半導体レーザ40bの下側
クラッド層を兼ねる。
As shown in FIGS. 2 and 4, the semiconductor laser 40b emits light to the active layer 68 and the upper clad layers 70 and 72, which are sequentially provided on the main surface 42a of the substrate in the laser region B. A diffraction grating 74 for confinement and buried layers 76 and 78 provided on both sides of the active layer 68 are provided. Although a clad layer may be separately provided between the substrate 42 and the active layer 68, the substrate 42 also serves as the lower clad layer of the semiconductor laser 40b in this case.

【0025】そして上側クラッド層72上に順次に、コ
ンタクト層80、オーミック層82及び一方の制御電極
84を設ける。他方の制御電極66を半導体レーザ40
b及び光変調器40aに共通の電極として用いる。半導
体レーザ40bの一方の制御電極84及びオーミック層
62と、光変調器40aの一方の制御電極84及びオー
ミック層82とは電気的に分離する。このため例えば制
御電極84及びオーミック層62と制御電極84及びオ
ーミック層82とを溝88により分断する。
Then, a contact layer 80, an ohmic layer 82 and one control electrode 84 are sequentially provided on the upper clad layer 72. The other control electrode 66 is connected to the semiconductor laser 40.
It is used as an electrode common to b and the optical modulator 40a. The one control electrode 84 and the ohmic layer 62 of the semiconductor laser 40b are electrically separated from the one control electrode 84 and the ohmic layer 82 of the optical modulator 40a. Therefore, for example, the control electrode 84 and the ohmic layer 62 are separated from the control electrode 84 and the ohmic layer 82 by the groove 88.

【0026】埋込層76、78は電流狭窄層として機能
するものであって、埋込層76、78の構成は、活性層
68を設けていない領域への電流注入を阻止できる任意
好適な構成とすることができる。ここでは、埋込層76
を高抵抗な材料で形成すると共に埋込層78と上側クラ
ッド層72とによりpn接合を形成する。これら埋込層
76、78を、活性層68を設けていない領域に設ける
ことにより、活性層68を設けていない領域へ電流注入
を阻止し活性層68を設けている領域へ集中的に電流を
注入する。上側クラッド層72は埋込層78と共に電流
狭窄層を構成する。また埋込層76、78は基板主面4
2aに平行であって活性層68と直交する方向において
光を閉じ込めるための機能をも兼ね具える。
The buried layers 76 and 78 function as a current confinement layer, and the structure of the buried layers 76 and 78 is any suitable structure capable of preventing current injection into a region where the active layer 68 is not provided. Can be Here, the buried layer 76
Is formed of a high resistance material, and a pn junction is formed by the buried layer 78 and the upper clad layer 72. By providing these buried layers 76 and 78 in the region where the active layer 68 is not provided, current injection is blocked in the region where the active layer 68 is not provided, and the current is concentrated in the region where the active layer 68 is provided. inject. The upper clad layer 72 constitutes a current confinement layer together with the buried layer 78. The buried layers 76 and 78 are the main surface 4 of the substrate.
It also has a function of confining light in a direction parallel to 2a and orthogonal to the active layer 68.

【0027】また好ましくは、半導体レーザ40bをD
FBレーザ(Distributed FeedbackLaser)或はDBR
レーザ(Distributed Bragg-reflector Laser )とす
る。従って回折格子74の配設位置は、活性層68に光
を閉じ込めてレーザ発振を行なうことのできる任意好適
な位置とすることができる。ここでは活性層68と上側
クラッド層70との間に光導波層80を設け、上側クラ
ッド層70及び光導波層80の界面に回折格子74を設
ける。
Further, preferably, the semiconductor laser 40b is D
FB laser (Distributed Feedback Laser) or DBR
It is a laser (Distributed Bragg-reflector Laser). Therefore, the arrangement position of the diffraction grating 74 can be set to any suitable position where light can be confined in the active layer 68 and laser oscillation can be performed. Here, the optical waveguide layer 80 is provided between the active layer 68 and the upper clad layer 70, and the diffraction grating 74 is provided at the interface between the upper clad layer 70 and the optical waveguide layer 80.

【0028】この実施例では、光変調器40aが備える
下側導波層44の入射端と半導体レーザ40bが備える
活性層68の出射端とを結合させて、これら変調器40
a及び40bを同一基板42に設けているので、光源と
しての半導体レーザ40bから光変調器40bへ光を入
射する際の光挿入損失を低減できる。
In this embodiment, the entrance end of the lower waveguide layer 44 included in the optical modulator 40a and the exit end of the active layer 68 included in the semiconductor laser 40b are coupled to each other, and these modulators 40 are combined.
Since a and 40b are provided on the same substrate 42, it is possible to reduce optical insertion loss when light is incident from the semiconductor laser 40b as a light source to the optical modulator 40b.

【0029】次にこの実施例の光変調装置の製造工程に
つき一例を挙げて説明する。図5〜図12は実施例の製
造工程を概略的に示す斜視図である。
Next, the manufacturing process of the optical modulator of this embodiment will be described with reference to an example. 5 to 12 are perspective views schematically showing the manufacturing process of the embodiment.

【0030】まず、基板42としてキャリア濃度1×1
18/cm3 程度のn−InP基板を用意する。そして
(100)基板面を基板主面42aとし、この主面42
a上に順次に、ノンドープInGaAsP活性層68及
びp−InGaAsP光導波層86をエピタキシャル成
長させる。次いで2光束干渉露光装置を用いたフォトリ
ソ及びウエットエッチング技術により、光導波層86に
回折格子74を形成する。回折格子74の周期(ピッ
チ)を2340A°程度とする(A°はオングストロー
ムを表す)。次いで、回折格子74の汚損を防止するた
め、回折格子74上に、p−InP上側クラッド層70
をエピタキシャル成長させる(図5)。基板端面42c
及び42dを(011)面とし、基板端面42c、42
dの法線方向をストライプ方向Sとする。
First, the substrate 42 has a carrier concentration of 1 × 1.
An n-InP substrate of about 0 18 / cm 3 is prepared. The (100) substrate surface is defined as the substrate main surface 42a, and the main surface 42a
A non-doped InGaAsP active layer 68 and a p-InGaAsP optical waveguide layer 86 are sequentially epitaxially grown on a. Next, the diffraction grating 74 is formed on the optical waveguide layer 86 by the photolithography and wet etching techniques using the two-beam interference exposure apparatus. The period (pitch) of the diffraction grating 74 is set to about 2340 A ° (A ° represents angstrom). Next, in order to prevent the diffraction grating 74 from being contaminated, the p-InP upper cladding layer 70 is formed on the diffraction grating 74.
Are epitaxially grown (FIG. 5). Board end face 42c
And 42d are (011) planes, and the substrate end surfaces 42c, 42
A normal direction of d is a stripe direction S.

【0031】次に、レーザ領域Bの上側クラッド層70
上に、島状のSiO2 エッチングマスク90を形成す
る。エッチングマスク90の平面形状を長さL及び幅H
の矩形とする。長さLはストライプ方向Sにおけるマス
ク90の長さであってこのLを半導体レーザ40bの光
共振器長に等しくする。また幅Hは基板主面42aに平
行であってストライプ方向Sと直交する方向におけるマ
スク90の幅である。次いで上側クラッド層70から活
性層68までの各層をエッチングして、エッチングマス
ク90を形成していない領域の主面42aすなわち変調
領域Aの主面42a及びマスク90両側部のレーザ領域
Bの主面42aを露出させる。これと共に、エッチング
マスク90を形成している領域に上側クラッド層70、
光導波層86及び活性層68を島状に残存させ、これら
島状の層70、86及び68より成る島状体92を得る
(図6)。島状体92の平面形状はエッチングマスク9
0の平面形状にほぼ等しくなる。
Next, the upper clad layer 70 in the laser region B is formed.
An island-shaped SiO 2 etching mask 90 is formed thereon. The planar shape of the etching mask 90 has a length L and a width H.
Of rectangle. The length L is the length of the mask 90 in the stripe direction S, and this L is made equal to the optical resonator length of the semiconductor laser 40b. The width H is the width of the mask 90 in the direction parallel to the substrate main surface 42a and orthogonal to the stripe direction S. Next, each layer from the upper clad layer 70 to the active layer 68 is etched to form the main surface 42a of the area where the etching mask 90 is not formed, that is, the main surface 42a of the modulation area A and the main surface of the laser area B on both sides of the mask 90. 42a is exposed. At the same time, in the region where the etching mask 90 is formed, the upper clad layer 70,
The optical waveguide layer 86 and the active layer 68 are left in an island shape to obtain an island-shaped body 92 composed of these island-shaped layers 70, 86 and 68 (FIG. 6). The planar shape of the island-shaped body 92 is the etching mask 9
It is almost equal to the plane shape of 0.

【0032】次に、変調器領域Aの基板主面42a上に
順次に、n−InGaAsP下側導波層44、i−In
P(ノンドープInP)分離層46、p−InGaAs
P上側導波層48及びp−InP上側クラッド層50を
エピタキシャル成長させる(図7)。この成長の際、エ
ッチングマスク90の幅Hが広すぎると、多結晶体(ポ
リクリスタル)がエッチングマスク90上に成長するな
どの異常成長を生じる。従ってエッチングマスク90の
幅Hを、このような異常成長を防止できる程度に幅狭と
しておくことが望ましい。エッチングマスク90は結晶
成長阻止層としても機能し、従ってエッチングマスク9
0上には結晶は成長しない。
Next, the n-InGaAsP lower waveguide layer 44 and i-In are sequentially formed on the substrate main surface 42a of the modulator region A.
P (non-doped InP) isolation layer 46, p-InGaAs
The P upper waveguide layer 48 and the p-InP upper cladding layer 50 are epitaxially grown (FIG. 7). During this growth, if the width H of the etching mask 90 is too wide, abnormal growth such as growth of a polycrystal (polycrystal) on the etching mask 90 occurs. Therefore, it is desirable that the width H of the etching mask 90 be narrow enough to prevent such abnormal growth. The etching mask 90 also functions as a crystal growth blocking layer, and thus the etching mask 9
No crystals grow on 0.

【0033】次に、エッチングマスク90を除去し、然
る後、SiO2 ストライプマスク94を上側クラッド層
50上及び島状体92上に形成する(図8)。ストライ
プ方向Sに平行なSiO2 ストライプマスク94を変調
器領域Aの始端位置Xからレーザ領域Bの終端位置Yま
で延在させる。基板主面42aに平行であってストライ
プ方向Sと直交する方向におけるストライプマスク94
の幅h(H>h)により、半導体レーザ40bの活性層
68における横モード及び光変調器40aの導波層4
4、48及び分離層46における横モードを制御する。
Next, the etching mask 90 is removed, and thereafter, a SiO 2 stripe mask 94 is formed on the upper cladding layer 50 and the islands 92 (FIG. 8). The SiO 2 stripe mask 94 parallel to the stripe direction S is extended from the start position X of the modulator region A to the end position Y of the laser region B. A stripe mask 94 in a direction parallel to the substrate main surface 42a and orthogonal to the stripe direction S
Width h (H> h) of the waveguide layer 4 of the optical modulator 40a and the transverse mode in the active layer 68 of the semiconductor laser 40b.
4, 48 and the lateral modes in the separation layer 46 are controlled.

【0034】次に、変調器領域Aの上側クラッド層50
から下側導波層44までの各層とレーザ領域Bの上側ク
ラッド層70から活性層68までの各層とをエッチング
して、ストライプマスク94両側部の基板主面42aを
露出させる。さらに変調器領域Aのストライプマスク9
4を形成している領域に上側クラッド層50、上側導波
層48、分離層46及び下側導波層44をストライプ状
に残存させ、これらストライプ状の層50、48、46
及び44より成るストライプ構造96aを得る。これと
共にレーザ領域Bのストライプマスク94を形成してい
る領域に上側クラッド層70、光導波層86及び活性層
68をストライプ状に残存させ、これらストライプ状の
層70、86及び68より成るレーザストライプ構造9
6bを得る。エッチングは、例えばBr2 及びCH3
Hの混合水溶液(ブロム系エッチャント)をエッチャン
トとしたウエットエッチングにより行なう。これらスト
ライプ構造96a及び96bは、変調器領域Aの下側活
性層44とレーザ領域Bの活性層68とが結合するよう
に、一体と成っている(図9)。ストライプ構造96a
及び96bの平面形状はストライプマスク94の平面形
状にほぼ等しい。
Next, the upper clad layer 50 in the modulator area A is formed.
To the lower waveguide layer 44 and the layers from the upper cladding layer 70 to the active layer 68 in the laser region B are etched to expose the substrate main surface 42a on both sides of the stripe mask 94. Further, the stripe mask 9 in the modulator area A
4, the upper clad layer 50, the upper waveguide layer 48, the separation layer 46 and the lower waveguide layer 44 are left in a stripe shape, and these stripe layers 50, 48, 46 are formed.
And a stripe structure 96a of 44 are obtained. At the same time, the upper clad layer 70, the optical waveguide layer 86, and the active layer 68 are left in the stripe shape in the area of the laser area B where the stripe mask 94 is formed, and the laser stripe formed of these stripe layers 70, 86, and 68. Structure 9
6b is obtained. Etching is performed using, for example, Br 2 and CH 3 O.
Wet etching is performed by using a mixed aqueous solution of H (brom type etchant) as an etchant. These stripe structures 96a and 96b are integrated so that the lower active layer 44 of the modulator region A and the active layer 68 of the laser region B are coupled (FIG. 9). Stripe structure 96a
The planar shape of the stripe masks 94 and 96b is substantially equal to the planar shape of the stripe mask 94.

【0035】次に、ストライプマスク94は残存させた
まま、基板主面42a上に順次にFeドープInP埋込
層98及びn−InP埋込層100をエピタキシャル成
長させ、これら埋込層98、100により、ストライプ
構造96aの両側部とストライプ構造96bの両側部と
を埋め込む。ストライプマスク94は結晶成長阻止層と
しても機能し、従ってストライプマスク94上には結晶
は成長しない。ここでは、変調器領域Aの埋込層56、
58とレーザ領域Bの埋込層76、78とを共通の材料
で形成しており、変調器領域Aの埋込層98及び100
を埋込層56及び58として、またレーザ領域Bの埋込
層98及び100を埋込層76及び78として用いる。
好ましくは、埋込層98を高抵抗な層として、ストライ
プ構造96a及び96bの側壁面をそのほぼ全面にわた
って埋込層98で覆うようにするのが良い。埋込層9
8、100を成長させた後、ストライプマスク94を除
去する(図10)。
Next, while leaving the stripe mask 94, the Fe-doped InP burying layer 98 and the n-InP burying layer 100 are sequentially epitaxially grown on the main surface 42a of the substrate, and these burying layers 98 and 100 are used. , Both sides of the stripe structure 96a and both sides of the stripe structure 96b are embedded. The stripe mask 94 also functions as a crystal growth blocking layer, so that no crystal grows on the stripe mask 94. Here, the buried layer 56 in the modulator region A,
58 and the buried layers 76 and 78 in the laser region B are formed of a common material, and the buried layers 98 and 100 in the modulator region A are formed.
Are used as the buried layers 56 and 58, and the buried layers 98 and 100 in the laser region B are used as the buried layers 76 and 78.
Preferably, the buried layer 98 has a high resistance, and the sidewall surfaces of the stripe structures 96a and 96b are covered with the buried layer 98 over substantially the entire surface thereof. Buried layer 9
After growing 8 and 100, the stripe mask 94 is removed (FIG. 10).

【0036】次に、埋込層100、ストライプ構造96
aの上側クラッド層50及びストライプ構造96bの上
側クラッド層72上にそれぞれ、p−InP上側クラッ
ド層102及びp−InGaPコンタクト層104を順
次にエピタキシャル成長させる(図11)。ここでは、
変調器領域Aの上側クラッド層52とレーザ領域Bの上
側クラッド層72とを共通の材料で形成しており、変調
器領域A及びレーザ領域Bの上側クラッド層102をそ
れぞれ上側クラッド層52及び72として用いる。同様
に、変調器領域Aのコンタクト層60とレーザ領域Bの
コンタクト層80とを共通の材料で形成し、変調器領域
A及びレーザ領域Bのコンタクト層104をそれぞれコ
ンタクト層62及び80として用いる。
Next, the buried layer 100 and the stripe structure 96.
On the upper clad layer 50 of a and the upper clad layer 72 of the stripe structure 96b, the p-InP upper clad layer 102 and the p-InGaP contact layer 104 are sequentially epitaxially grown (FIG. 11). here,
The upper clad layer 52 in the modulator region A and the upper clad layer 72 in the laser region B are formed of a common material, and the upper clad layers 102 in the modulator region A and the laser region B are formed in the upper clad layers 52 and 72, respectively. Used as. Similarly, the contact layer 60 in the modulator region A and the contact layer 80 in the laser region B are formed of a common material, and the contact layers 104 in the modulator region A and the laser region B are used as the contact layers 62 and 80, respectively.

【0037】次に、コンタクト層104上にオーミック
層106を形成する。オーミック層106は、例えば、
コンタクト層104側から順次に積層したAu膜及びA
uZn合金膜から成る。然る後、オーミック層106を
シンタリングしてコンタクト層104とオーミック層1
06とをオーミック接続する。変調器領域Aのオーミッ
ク層62とレーザ領域Bのオーミック層82とを共通の
材料で形成しており、変調器領域A及びレーザ領域Bの
オーミック層106をそれぞれオーミック層62及び8
2として用いる。次いで変調器領域Aのオーミック層1
06上及びレーザ領域Bのオーミック層106上にそれ
ぞれ、Au制御電極64及びAu制御電極84を形成す
る。然る後、フォトリソ及びエッチング技術により溝8
8を形成し、変調器領域A及びレーザ領域Bのオーミッ
ク層106を溝88で電気的に分離する。また他方の基
板主面42b上に制御電極66を形成する(図12)。
Next, the ohmic layer 106 is formed on the contact layer 104. The ohmic layer 106 is, for example,
Au film and A sequentially stacked from the contact layer 104 side
It consists of a uZn alloy film. After that, the ohmic layer 106 is sintered to contact the ohmic layer 1 and the contact layer 104.
Ohmic connection with 06. The ohmic layer 62 in the modulator region A and the ohmic layer 82 in the laser region B are formed of a common material, and the ohmic layers 106 in the modulator region A and the laser region B are formed in the ohmic layers 62 and 8, respectively.
Used as 2. Then the ohmic layer 1 in the modulator region A
The Au control electrode 64 and the Au control electrode 84 are formed on the ohmic layer 106 in the laser region B and the laser control region 06, respectively. After that, the groove 8 is formed by photolithography and etching technique.
8 are formed, and the ohmic layer 106 in the modulator region A and the laser region B is electrically separated by the groove 88. Further, the control electrode 66 is formed on the other substrate main surface 42b (FIG. 12).

【0038】次に、フォトリソ及びエッチング技術によ
り、上側導波層48の出射端の側をエッチングして、上
側導波層48の出射端面48aに平面状の切欠端面54
を形成する(図1)。エッチングの方法としては種々の
方法を用いることができるが、RIE(Reactive Ion E
tching)そのほかの異方性ドライエッチングを用いるの
が好ましい。このほか塩酸系エッチャント、ブロム系エ
ッチャント或はそのほかのエッチャントを用いた化学エ
ッチングを用いても良い。しかし化学エッチングを用い
た場合、InP系半導体を形成材料としていること、ま
た基板端面42c、42dを(011)面としているこ
となどの理由から、切欠端面54がテーパ状の曲面にな
り易く従って切欠端面54を平面状に形成することが難
しくあまり好ましくない。
Next, the emission end side of the upper waveguide layer 48 is etched by photolithography and etching techniques to form a flat cutout end face 54 on the emission end face 48a of the upper waveguide layer 48.
Are formed (FIG. 1). Although various methods can be used as the etching method, RIE (Reactive Ion E
tching) Other anisotropic dry etching is preferably used. Besides, chemical etching using a hydrochloric acid type etchant, a bromine type etchant, or another etchant may be used. However, when chemical etching is used, the cutout end face 54 is likely to be a tapered curved surface because the InP-based semiconductor is used as a forming material and the substrate end faces 42c and 42d are (011) faces. It is difficult and not preferable to form the end surface 54 in a flat shape.

【0039】切欠端面54を形成した後、光変調器40
aが備える下側導波層44の出射端面44aと上側導波
層48の出射端面48aすなわち切欠端面54とをそれ
ぞれ被覆するように反射防止膜(無反射コート)例えば
SiOX 膜を形成する。反射防止膜により、上側導波層
出射端面48aで反射され上側導波層48へと戻る光を
少なくする。
After forming the notched end surface 54, the optical modulator 40
a is an antireflection film (antireflection coating) for example SiO X film as an emitting facet 48a i.e. the notch end surfaces 54 of the light emitting face 44a and the upper waveguide layer 48 of the lower waveguide layer 44 covers each comprise. The antireflection film reduces the amount of light reflected by the emitting end face 48a of the upper waveguide layer and returning to the upper waveguide layer 48.

【0040】図13はこの実施例の要部構成を拡大して
概略的に示す平面図である。同図においては、光変調器
40aの下側導波層出射端面44a及び上側導波層出射
端面48aにそれぞれ反射防止膜106を設け、これら
出射端面44a、48aとその近傍部分の様子を法線方
向Hから見て示す。
FIG. 13 is an enlarged schematic plan view of the structure of the main part of this embodiment. In the figure, an antireflection film 106 is provided on each of the lower waveguide layer emission end face 44a and the upper waveguide layer emission end face 48a of the optical modulator 40a, and the states of these emission end faces 44a and 48a and the vicinity thereof are indicated by normal lines. Shown from the direction H.

【0041】この実施例では、下側導波層出射端面44
aを基板端面42cと平行とする。そして上側導波層出
射端面48aを、基板主面42aの法線方向Hに平行で
あってしかも下側導波出射端面44aに対して角度α°
だけ傾いた切欠端面54とする。上側導波層出射端面4
8aに設けた反射防止膜106は上側導波層出射端面4
8aで反射される光の反射率を低減するためのものであ
るが、角度α°を0°<α≦12°程度とすることによ
り光の反射率を実用上満足できる程度まで低減すること
ができる。
In this embodiment, the lower waveguide layer emission end face 44 is formed.
Let a be parallel to the substrate end face 42c. The upper waveguide layer emission end face 48a is parallel to the normal direction H of the substrate main surface 42a and is at an angle α ° with respect to the lower waveguide emission end face 44a.
Only the notched end surface 54 is inclined. Upper waveguide layer emission end face 4
The antireflection film 106 provided on the upper surface 8a
It is intended to reduce the reflectance of the light reflected by 8a. However, by setting the angle α ° to approximately 0 ° <α ≦ 12 °, the reflectance of the light can be reduced to a practically satisfactory level. it can.

【0042】下側導波層44の光軸T1及び上側導波層
48の光軸T2はストライプ方向Sに平行であり、これ
ら光軸T1及びT2は平面的に見て重なり合う。
The optical axis T1 of the lower waveguide layer 44 and the optical axis T2 of the upper waveguide layer 48 are parallel to the stripe direction S, and these optical axes T1 and T2 overlap in a plan view.

【0043】図14は上側導波層出射端面48aに反射
防止膜106を設けた場合の当該端面48aにおける光
の反射率Rと角度α°との関係を説明するための図であ
る。同図の縦軸に反射率Rを及び横軸に反射防止膜10
6の膜厚dμm(図13参照)を取って示す。ここで
は、半導体レーザ40bの発振波長はほぼ1.55μm
であって従って上側導波層48を導波する光の波長をほ
ぼ1.55μmとし、反射防止膜106をSiOX 膜と
する。また光が上側導波層48、反射防止膜106及び
空気を導波するとき感じる屈折率(実効屈折率)をそれ
ぞれ3.2、1.8及び1として、光を上側導波層出射
端面48aから反射防止膜106を介して空気中へ出射
する場合を考える。そして角度α°を0°、5°、10
°、16°及び17.2°の各値に段階的に変化させ
て、各段階毎に反射率Rと膜厚dとの関係をシミュレー
ション計算により算出した。角度α°を0°、5°、1
0°、16°及び17.2°としたときの算出結果をそ
れぞれ、符号0°、5°、10°、16°及び17.2
°を付した曲線で示す。角度α°=0°は上側出射端面
48aと下側出射端面44aとが平行であることを表
す。
FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the reflectance R of light on the end face 48a and the angle α ° when the antireflection film 106 is provided on the output end face 48a of the upper waveguide layer. In the figure, the vertical axis represents the reflectance R and the horizontal axis represents the antireflection film 10.
The film thickness dμm of 6 (see FIG. 13) is shown. Here, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 40b is approximately 1.55 μm.
Therefore, the wavelength of light guided through the upper waveguide layer 48 is set to approximately 1.55 μm, and the antireflection film 106 is formed of a SiO x film. Further, the refractive index (effective refractive index) felt when light propagates through the upper waveguide layer 48, the antireflection film 106 and the air is 3.2, 1.8 and 1, respectively, and the light is emitted from the upper waveguide layer emitting end face 48a. Consider a case where the light is emitted from the inside to the air through the antireflection film 106. And the angle α ° is 0 °, 5 °, 10
The value was changed stepwise to each of °, 16 ° and 17.2 °, and the relationship between the reflectance R and the film thickness d was calculated by simulation calculation at each step. Angle α ° is 0 °, 5 °, 1
The calculation results when 0 °, 16 ° and 17.2 ° are respectively 0 °, 5 °, 10 °, 16 ° and 17.2.
The curve with ° is shown. The angle α ° = 0 ° indicates that the upper emitting end face 48a and the lower emitting end face 44a are parallel to each other.

【0044】同図からも理解できるように、角度α°を
0°及び5°とした場合には、反射防止膜106の膜厚
dをほぼ0.19〜0.235μmの範囲の値とするこ
とにより、反射率Rを実用上満足できる10-2以下とす
ることができる。いずれの場合も、膜厚dをほぼ0.2
15〜0.216μm程度とした時に反射率Rを最も低
く抑えることができる。角度α°を10°とした場合に
は、反射防止膜106の膜厚をほぼ0.20〜0.24
5μmの範囲の値とすることにより、反射率Rを実用上
満足できる10-2以下とすることができる。この場合、
膜厚dをほぼ0.223μm程度とした時に反射率Rを
最も低く抑えることができる。
As can be understood from the figure, when the angle α ° is 0 ° and 5 °, the film thickness d of the antireflection film 106 is set to a value in the range of approximately 0.19 to 0.235 μm. As a result, the reflectance R can be set to 10 −2 or less, which is practically satisfactory. In either case, the film thickness d is approximately 0.2
The reflectance R can be minimized when the thickness is about 15 to 0.216 μm. When the angle α ° is 10 °, the thickness of the antireflection film 106 is approximately 0.20 to 0.24.
By setting the value in the range of 5 μm, the reflectance R can be set to 10 −2 or less, which is practically satisfactory. in this case,
The reflectance R can be minimized when the film thickness d is about 0.223 μm.

【0045】角度α°が0°<α°≦10°の範囲内で
あれば作成誤差により角度α°が変動しても実用上満足
できる反射率Rを得ることができる。この場合、膜厚d
は0.20μm<d<0.235μmの範囲の値とする
のが好ましく、d=0.22μm程度を標準的な値とす
れば良い。
If the angle α ° is within the range of 0 ° <α ° ≦ 10 °, the reflectance R which can be practically satisfied can be obtained even if the angle α ° changes due to a production error. In this case, the film thickness d
Is preferably in the range of 0.20 μm <d <0.235 μm, and a standard value may be about d = 0.22 μm.

【0046】角度α°を16°した場合には、実用上満
足できる反射率Rを得ることができない。角度α°を1
7.2°とした場合には、実用上満足できる反射率Rを
得ることはできるものの角度α°が17.2°からずれ
ると反射率Rが大きく変動増加し従って角度α°を精度
良く制御しないと実用上満足できる反射率Rを得ること
が難しい。
When the angle α ° is set to 16 °, a practically satisfactory reflectance R cannot be obtained. Angle α ° is 1
When the angle is 7.2 °, the reflectance R which is practically satisfactory can be obtained, but when the angle α ° deviates from 17.2 °, the reflectance R largely fluctuates and increases. Therefore, the angle α ° is accurately controlled. Otherwise, it is difficult to obtain a practically satisfactory reflectance R.

【0047】図15は角度α°と反射率Rとの関係を説
明するための他の図である。同図の縦軸に反射率Rを及
び横軸に角度α°を取って示す。ここでは、膜厚d=
0.2156μmのSiOX 膜を反射防止膜106とし
て、角度α°を種々に変化させる。そのほかの条件は図
14と同様として反射率Rと角度α°との関係をシミュ
レーション計算により算出した。膜厚d=0.2156
μmは角度α°=0°とした場合に反射率Rが最も小さ
くなる膜厚の値である。
FIG. 15 is another diagram for explaining the relationship between the angle α ° and the reflectance R. In the figure, the vertical axis represents the reflectance R and the horizontal axis represents the angle α °. Here, the film thickness d =
The angle α ° is variously changed by using the 0.2156 μm SiO x film as the antireflection film 106. The other conditions were the same as in FIG. 14, and the relationship between the reflectance R and the angle α ° was calculated by simulation calculation. Film thickness d = 0.2156
μm is the value of the film thickness at which the reflectance R becomes the smallest when the angle α ° = 0 °.

【0048】反射防止膜106の膜厚dを角度α°=0
°のときに反射率Rが最小値となるような膜厚とした場
合は、角度α°をほぼ12°以下とすることにより反射
率Rを実用上好ましい10-2以下とすることができ、ま
た角度α°をほぼ7.8°以下とすることにより反射率
Rを実用上さらに好ましい10-3以下とすることができ
る。
The film thickness d of the antireflection film 106 is set to an angle α ° = 0.
When the film thickness is such that the reflectance R has a minimum value at 0 °, the reflectance R can be set to 10 −2 or less, which is practically preferable, by setting the angle α ° to approximately 12 ° or less, Further, by setting the angle α ° to about 7.8 ° or less, the reflectance R can be set to 10 −3 or less, which is more preferable in practical use.

【0049】上述のように図14及び図15を用いて説
明したところから理解できるように、角度α°を例えば
0°<α°≦12°とすることにより、反射防止膜10
6を設けた場合の反射率Rを実用上満足できる程度に小
さくできることが理解できる。
As can be understood from the above description with reference to FIGS. 14 and 15, the angle α ° is set to 0 ° <α ° ≦ 12 °, whereby the antireflection film 10 is formed.
It can be understood that the reflectance R in the case of providing 6 can be reduced to a practically satisfactory level.

【0050】一方、図13にも示すように下側導波層出
射端面44aを光ファイバのコア108と結合させる場
合を考える。この場合、上側導波層出射端面48aから
出射した光がコア108へ入射するとクロストークが生
じるが、例えば角度α°及び又は距離tを調整すること
により、このクロストークを低減し或は無くすことがで
きる。距離tは、平面的に見た場合におけるコア108
の入射端面108aと上側導波層出射端面48aとの離
間距離であるが、ここでは距離tを光軸T2の延長線上
での離間距離とする。
On the other hand, as shown in FIG. 13, let us consider a case where the lower waveguide layer emission end face 44a is coupled to the core 108 of the optical fiber. In this case, crosstalk occurs when light emitted from the upper waveguide layer emission end face 48a enters the core 108. However, by adjusting the angle α ° and / or the distance t, this crosstalk can be reduced or eliminated. You can The distance t is the core 108 when viewed two-dimensionally.
The distance t is the distance between the incident end face 108a and the upper waveguide layer emission end face 48a. Here, the distance t is the distance on the extension line of the optical axis T2.

【0051】上側導波層出射端面48aから反射防止膜
106を介して空気中へ出射する光の角度θ(以下、放
射角θと称す)は角度α°=5°及び10°のときそれ
ぞれθ=11.2°及び23.8°程度となる。t・t
anθ≧Ф/2であれば、クロストークを実用上充分に
低減し或は無くせ、従って実用上満足できる消光比を得
ることができると考えられる。Фはコア108の直径で
ある。
The angle θ (hereinafter referred to as the radiation angle θ) of the light emitted from the upper waveguide layer emission end face 48a into the air through the antireflection film 106 is θ when the angles α ° = 5 ° and 10 °, respectively. = 11.2 ° and 23.8 °. t ・ t
If an θ ≧ Φ / 2, it is considered that crosstalk can be sufficiently reduced or eliminated in practical use, and therefore an extinction ratio that is practically satisfactory can be obtained. Φ is the diameter of the core 108.

【0052】一般に用いられる光ファイバのコア直径Ф
は10μm程度であるので、Ф=10μmかつ角度α°
=5°の場合にはt>25μm、またФ=10μmかつ
α°=10°の場合にはt>11μmとすれば、クロス
トークを実用上充分に低減し或は無くせると考えられ
る。
The core diameter Φ of commonly used optical fibers
Is about 10 μm, so Φ = 10 μm and angle α °
It is considered that crosstalk can be practically sufficiently reduced or eliminated by setting t> 25 μm in the case of = 5 ° and t> 11 μm in the case of Φ = 10 μm and α ° = 10 °.

【0053】またコア直径Ф=10μmかつ距離tを5
0μmとすれば、放射角θがtanθ≧1/10を満足
するときクロストークを実用上充分に低減し或は無くせ
ると考えられる。θ=tan-1(1/10)はほぼ5.
7°であり、角度α°をほぼ1.8°とすれば放射角θ
をほぼ5.7°とすることができる。
Further, the core diameter Φ = 10 μm and the distance t is 5
When it is set to 0 μm, it is considered that the crosstalk can be practically sufficiently reduced or eliminated when the radiation angle θ satisfies tan θ ≧ 1/10. θ = tan −1 (1/10) is almost 5.
7 °, and if the angle α ° is approximately 1.8 °, the radiation angle θ
Can be approximately 5.7 °.

【0054】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、従って各構成成分の形状、寸法、形成
材料、配設位置及びそのほかを任意好適に変更できる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and therefore, the shape, size, forming material, disposition position and the like of each component can be changed suitably.

【0055】例えば上述した実施例では、上側導波層出
射端面48aに反射防止膜106を設けたが、反射防止
膜106を設けなくとも良い。反射防止膜106を設け
ない場合、出射端面48aで反射され上側導波層48へ
戻る戻り光が増加するおそれがある。しかしながら、出
射端面48aは基板主面42aの法線方向Hに平行であ
るので戻り光の反射方向は基板主面42aに沿う方向と
なる。従って戻り光を上側導波層48から埋込層56或
は58へと放射させて減衰させ、これにより、戻り光が
下側導波層44へ入射するのを防止することも可能であ
る。
For example, in the above-mentioned embodiments, the antireflection film 106 is provided on the upper waveguide layer emission end face 48a, but the antireflection film 106 may not be provided. If the antireflection film 106 is not provided, there is a possibility that the return light reflected by the emitting end face 48a and returning to the upper waveguide layer 48 may increase. However, since the emitting end face 48a is parallel to the normal line direction H of the substrate main surface 42a, the reflection direction of the return light is the direction along the substrate main surface 42a. Therefore, it is also possible to radiate the return light from the upper waveguide layer 48 to the buried layer 56 or 58 and attenuate the light, thereby preventing the return light from entering the lower waveguide layer 44.

【0056】また上述した実施例では、光変調器40a
及び半導体レーザ40bを同一基板42に設けたが、基
板42に半導体レーザ40bを設けずに光変調器40a
のみを設けるようにしても良い。
In the above-mentioned embodiment, the optical modulator 40a is used.
Although the semiconductor laser 40b and the semiconductor laser 40b are provided on the same substrate 42, the optical modulator 40a is provided without providing the semiconductor laser 40b on the substrate 42.
Only one may be provided.

【0057】[0057]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光変調装置によれば、下側導波層の出射端面に
対し角度α°だけ傾いた切欠端面を上側導波層の出射端
に設けるので、上側導波層の光出射方向と下側導波層の
光出射方向とをずらすことができる。従って下側導波層
の出射光を光ファイバに結合させる場合に、この光ファ
イバに上側導波からの出射光が入射するのを防止でき
る。その結果、消光比を向上できる。
As is apparent from the above description, according to the optical modulator of the present invention, the notch end face inclined by the angle α ° with respect to the emitting end face of the lower waveguide layer emits light from the upper waveguide layer. Since it is provided at the end, the light emitting direction of the upper waveguide layer and the light emitting direction of the lower waveguide layer can be shifted. Therefore, when the light emitted from the lower waveguide layer is coupled to the optical fiber, the light emitted from the upper waveguide can be prevented from entering the optical fiber. As a result, the extinction ratio can be improved.

【0058】しかも切欠端面を基板主面の法線方向に平
行としているので、上側導波層を導波してきた光が切欠
端面で反射されて戻り光となって上側導波層に入射した
としても、戻り光の反射方向を基板面に沿う方向従って
下側導波層に向かわない方向とすることができる。その
結果、戻り光が下側導波層に入射するのを防止できる。
Moreover, since the notched end face is parallel to the normal line direction of the main surface of the substrate, it is assumed that the light guided through the upper waveguide layer is reflected by the notched end face to be returned light and is incident on the upper waveguide layer. Also, the reflection direction of the return light can be a direction along the substrate surface, that is, a direction not toward the lower waveguide layer. As a result, it is possible to prevent the returning light from entering the lower waveguide layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例の構成を概略的に示す全体斜
視図である。
FIG. 1 is an overall perspective view schematically showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図5】実施例の製造工程を説明するための図である。FIG. 5 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図6】実施例の製造工程を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the manufacturing process of the example.

【図7】実施例の製造工程を説明するための図である。FIG. 7 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図8】実施例の製造工程を説明するための図である。FIG. 8 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図9】実施例の製造工程を説明するための図である。FIG. 9 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図10】実施例の製造工程を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図11】実施例の製造工程を説明するための図であ
る。
FIG. 11 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図12】実施例の製造工程を説明するための図であ
る。
FIG. 12 is a drawing for explaining the manufacturing process in the example.

【図13】この発明の実施例の要部構成を概略的に示す
平面図である。
FIG. 13 is a plan view schematically showing a main part configuration of an embodiment of the present invention.

【図14】切欠端面の角度α°と上側導波層出射端面に
おける反射率Rとの関係を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the angle α ° of the cutout end surface and the reflectance R at the exit end surface of the upper waveguide layer.

【図15】切欠端面の角度α°と上側導波層出射端面に
おける反射率Rとの関係を説明するための他の図であ
る。
FIG. 15 is another diagram for explaining the relationship between the angle α ° of the cutout end face and the reflectance R at the emission end face of the upper waveguide layer.

【図16】従来の光変調装置の構成の一例を示す側面図
である。
FIG. 16 is a side view showing an example of the configuration of a conventional optical modulator.

【図17】光変調装置の使用形態の一例を示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing an example of a usage pattern of a light modulation device.

【図18】従来の光変調装置の構成の他の例を示す側面
図である。
FIG. 18 is a side view showing another example of the configuration of the conventional light modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40:光変調装置 40a:光変調器 40b:半導体レーザ 42:基板 42a:基板主面 44:下側導波層 46:分離層 48:上側導波層 50、52、70、72:上側クラッド層 54:切欠端面 68:活性層 40: Optical Modulator 40a: Optical Modulator 40b: Semiconductor Laser 42: Substrate 42a: Substrate Main Surface 44: Lower Waveguide Layer 46: Separation Layer 48: Upper Waveguide Layer 50, 52, 70, 72: Upper Cladding Layer 54: Notched end face 68: Active layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/14 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 31/14 A

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面上に、下側導波層、分
離層、上側導波層及び上側クラッド層を順次に設けて成
る積層方向性結合器型の光変調装置において、 上側導
波層の出射端に出射光偏向用の切欠端面を設け、 該切欠端面を、前記基板主面の法線方向に平行であって
前記下側導波層の出射端面に対し所定角度α°だけ傾い
た平面としたことを特徴とする光変調装置。
1. A laminated directional coupler type optical modulator comprising a lower waveguide layer, a separation layer, an upper waveguide layer and an upper cladding layer, which are sequentially provided on a main surface of a semiconductor substrate. A cutout end face for deflecting outgoing light is provided at the exit end of the wave layer, and the cutout end face is parallel to the normal direction of the main surface of the substrate and is at a predetermined angle α ° with respect to the exit end face of the lower waveguide layer. An optical modulator characterized by having an inclined plane.
【請求項2】 請求項1記載の光変調装置において、上
側導波層の切欠端面に反射防止膜を設けて成ることを特
徴とする光変調装置。
2. The optical modulation device according to claim 1, wherein an antireflection film is provided on a notched end surface of the upper waveguide layer.
【請求項3】 請求項1記載の光変調装置において、半
導体基板の主面上に活性層及び上側クラッド層を順次に
設けて成る半導体レーザを備え、下側導波層の入射端と
活性層の出射端とを結合して成ることを特徴とする光変
調装置。
3. The optical modulator according to claim 1, further comprising a semiconductor laser in which an active layer and an upper clad layer are sequentially provided on a main surface of a semiconductor substrate, the incident end of the lower waveguide layer and the active layer. An optical modulation device characterized in that it is formed by coupling with the emission end of.
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