JPH0777708A

JPH0777708A - 集積型光カップラ及びその使用方法

Info

Publication number: JPH0777708A
Application number: JP5172425A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Hasegawa; 光利長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】集積化が容易で、プロセスが容易であり、信
頼性、再現性、歩留りに優れた集積型光カップラであ
る。【構成】半導体基板１上にチャンネル導波路が形成さ
れ、その交差部に光波１１，１２，１３の分岐・結合を
行う光カップラ部が形成されている。カップラ部は、少
なくとも水平方向の導波光界分布の波面分割を行なう様
に、チャンネル導波路の一部に保護膜となる誘電体膜５
としてが形成されている。誘電体膜５は側壁７ａ、７ｂ
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信の分野に必要と
される光電子集積回路などに用いられる光半導体素子、
特に集積型カップラおよびその使用法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光カップラとして、図１７に示す
様なＹ分岐型光カップラ２００を含む複合共振器レーザ
の一種である干渉型レーザが知られている（Ｉ．Ｈ．
Ａ．Ｆａｔｔａｈｅｔａｌ．“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｌａｓｅ
ｒ”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４１，２，ｐｐ．
１１２−１１４（Ｊｕｌｙ１９８２）参照）。

【０００３】また、図１８（ａ）、（ｂ）に示す様な深
さ方向に関して波面分割を行うＸ分岐型光カップラ２１
０ａ、２１０ｂを含む干渉型レーザも知られている
（Ｊ．Ｓａｌｚｍａｎｅｔａｌ．“Ｃｒｏｓｓｃｏ
ｕｐｌｅｄｃａｖｉｔｙｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒｌａｓｅｒ”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５
２，１０，ｐｐ．７６７−７６９（Ｍａｒｃｈ１９８
８）参照）。ここでＲ１〜Ｒ４は共振面、Ｌ１〜Ｌ４は
共振器長を夫々示す。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記従来
例では次の様な欠点があった。

【０００５】先ず、図１７に示すＹ分岐型光カップラを
含む例の場合、Ｙ分岐２００の分岐角が大きくとれず、
素子長が１ｍｍ以上となる為に他の光デバイスに比べサ
イズが大きくなり過ぎ、集積化が困難であると言う問題
がある。

【０００６】また、図１８に示すＸ分岐型光カップラを
含む例の場合、Ｘ分岐部２１０ａ、２１０ｂに要求され
る位置精度、深さ精度などのプロセス精度が高く、歩留
り、再現性に乏しい等の問題点があった。すなわち、光
導波路を伝搬してくる光波の界分布に対してＸ分岐部が
どの様に形成されるかで分岐、合流の態様が決まってく
るので、そのプロセス精度に厳しさが要求されるのであ
る。

【０００７】また、従来のスリット溝などからなる光カ
ップラでは、スリット溝作成にあたり再付着物が着く等
の理由で側壁の角度が充分大きく取れず、光波の反射が
所望の角度で行われないことになって分岐・結合の効率
が悪くなる、スリット溝の切込みが浅いとは言えないの
でスループットが余り良くない等の欠点があった。

【０００８】また、従来のスリット溝などからなる光カ
ップラでは、スリット溝からなる反射端面に保護膜とな
る誘電体膜を形成する事は、スリット溝の幅が微細で且
つ深かったため困難であった。

【０００９】更に、従来のスリット溝等のカップラ端面
はエッチングによって形成される為、端面にダメージや
欠陥が生じてしまい、カップラの寿命が短く、信頼性、
再現性に乏しかった。

【００１０】従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、プロセスが容易で信頼性及び再現性に優れ、半導体
光集積回路などに適する光カップラを含む光集積型光カ
ップラ及びその使用法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光集積型カップラである光半導体素子においては、
半導体基板上に構成された少なくとも１つのチャンネル
導波路構造に光波の分岐・結合を行なう為のカップラ部
が構成され、カップラ部は少なくとも水平方向の導波光
界分布の波面分割を行なう様にチャンネル導波路の一部
に保護膜となる誘電体膜が形成されている。

【００１２】また、上記目的を達成する本発明の光集積
型カップラである光半導体素子においては、半導体基板
上に構成されたチャンネル導波路構造に光波の分岐・結
合を行なう為のカップラ部が構成されており、該カップ
ラ部では、チャンネル導波路を伝搬する光波の一部を部
分的に反射・分岐する様に反射部位が構成され、該反射
部位は、半導体基板の一部上に形成された誘電体膜がチ
ャンネル導波路に形成されていることを特徴とする。

【００１３】より具体的には、チャンネル光導波路構造
は、層方向に活性層を含んだり、チャンネル光導波路構
造はリッジ構造であったり、チャンネル光導波路構造は
複数形成されて交差部を有し、交差部中に光カップラが
構成されて光波の分岐・結合を行なったり、チャンネル
導波路構造の交差部はＸ字型、Ｔ字型、或はＹ字型であ
ったり、光カップラは複数方向に光波を分岐・反射する
ように半導体基板の一部上の誘電体膜によって形成され
ていたり、該誘電体膜の膜厚はチャンネル導波路の活性
層より厚く形成されていたりする。

【００１４】また、前記チャンネル導波路構造が、前記
カップラ部を成す交差部位を含んで複数形成され、その
うち１組は光増幅領域となり、他の１組は送信部と受信
部の少なくとも一方に接続される様に構成され、分岐、
合流、増幅機能を示す光ノードを構成していたりする。

【００１５】本発明の集積型光カップラを用いる光送受
信機では、端末装置からの信号をもとに発光デバイスを
駆動し、光信号を出力させる機能と光検出部からの電気
信号を再生中継して、端末装置へ送る機能を持つ制御部
と、電気信号にしたがって光信号を発生する発光デバイ
スから出力された光信号を増幅する半導体光増幅器と、
光信号を電気信号に変換する光検出部と、光検出部へ入
力される光信号を増幅する半導体光増幅器と、前記集積
型光カップラから構成されることを特徴とする。

【００１６】更に、本発明の集積型光カップラを用いる
光バス型ＬＡＮでは、前記の種々の態様の集積型光カッ
プラ、前記光送受信機をそれぞれ少なくとも１つ含むこ
とを特徴とする。

【００１７】本発明の集積型光カップラを作成するにあ
たっては、集束イオンビームエッチング（ＦＩＢＥ）
法、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法など
のエッチングによりスリット溝を形成する必要がないの
で、カップラ端面となるエッチング端面への再付着物や
ダメージや欠陥なども生じない。また、分岐・反射する
誘電体膜の形成も比較的簡単な工程で形成出来る。

【００１８】

【実施例】図１及び図２は本発明の第１実施例であるＴ
分岐カップラを含む光半導体素子を示し、図１（ａ）は
模式的上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´断面
図、図２は図１（ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。

【００１９】先ず、第１実施例のプロセス手順について
説明する。

【００２０】ｎ−ＩｎＰ基板１上に、スパッタリング法
によりＳｉＯから成る誘電体膜５（厚さ５０００Å）を
形成し、続いて、フォトリソグラフィ工程によりカップ
ラ７ａ、７ｂの直角二等辺三角形のマスクパターンを形
成し、このマスクを通して４ＰａのＳＦ₆雰囲気での反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によってＳｉＯ膜５
を選択的にエッチングした。更に、この直角二等辺三角
形のＳｉＯ膜５を選択マスクとして、この基板１にケミ
カルビームエピタキシャル（ＣＢＥ）法により、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層を０．１μｍ、ノンドープＩｎ
ＧａＡｓ（４０Å厚）、ＩｎＧａＡｓＰ（２００Å厚）
を４回繰り返し積層した多重量子井戸構造を形成し、そ
の上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層を０．１μｍ厚で
形成した活性層２を、ｐ型ＩｎＰクラッド層３を２．０
μｍ厚で、４ｐ⁺−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層４を０．
３μｍ厚で形成した。

【００２１】次に、その上部にフォトリソグラフィ法に
より幅３μｍの所望のパターン（図示例ではＴ字型パタ
ーン）を形成し、反応性イオンビームエッチング（ＲＩ
ＢＥ）によりリッジ部（図１（ｂ）参照）を形成し、横
方向の閉じ込めを行なうストライプ構造とした。

【００２２】この誘電体膜５の側壁７ａ、７ｂは、端面
傾斜角度θが８５〜９５度で、リッジ導波路の分岐・合
流部の中心から光波の導波方向にφ＝４５°の角度をも
って（図１（ａ）参照）形成され、４５°ミラーすなわ
ち全反射ミラーを構成している。また、この誘電体膜５
の膜厚は、活性層２より高くなる様に形成している。続
いて、この素子の端面８、９、１０をへき開により光が
入射、出射できる様にした。

【００２３】この全反射ミラー７ａ、７ｂによって、活
性層２に図１（ａ）のＢ→Ｂ´方向に入射した光波１１
は、分岐・合流部７ａ、７ｂで光波１２（反射）と光波
１３（透過）にほぼ同一の比率で分岐される。このと
き、光波１２は分岐・合流部の下半分の誘電体膜５の側
壁７ａで全反射され、光波１３はこの分岐・合流部の上
半分をそのまま透過していくことで生じる。不図示だ
が、逆方向であるＢ´→Ｂ方向に入射した光波は、誘電
体側壁７ｂにより、同様にして分岐される。

【００２４】本実施例では、チャンネル導波路構造とし
てリッジ導波路について述べたが、屈折率型の導波路等
他のものも同様に利用できる。

【００２５】本実施例における分岐・合流部すなわち光
カップラは、深さ精度制御やエッチングを用いず、水平
方向（チャンネル導波路構造が形成された基板１の伸展
方向）の波面分割型の分岐カップラを形成するものであ
る為、誘電体の側壁７ａ、７ｂの膜厚は活性層２（チャ
ンネル導波路構造の中心となる導波路層）を越える高さ
があればよく、精度の厳しい膜厚制御が不必要となる。
そして、４５°ミラーの位置制御をすることによって、
光波の透過・反射の比率を所望の値に設定することがで
きる。

【００２６】図３は、Ｙ分岐カップラの第２実施例を示
し、誘電体２１が図示の如きパターンを有してカップラ
２５の誘電体の側壁２６ａが形成されて、図３の矢印で
示す如く光波が分岐・合流される。図４は、図３のＡ−
Ａ´断面図であり、図２中の番号と同じものは同機能部
を示す。

【００２７】図５は第３実施例を示す。図６、７は図５
のＡ−Ａ´断面図、Ｂ−Ｂ´断面図である。第３実施例
は縦方向と横方向の共振器がカップラ２２を介して相互
に結合している構成となっている為、複合の共振器型レ
ーザを形成し、発振スペクトルの単一縦モード化及び安
定化を図ることが出来る。

【００２８】次に、第３実施例のプロセス手順を説明す
る。先ず、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、プラズマＣＶＤ
法等によりＳｉＮからなる誘電体膜２３（厚さ２μｍ）
を形成し、次いでフォトリソグラフィ工程によりカップ
ラ２２の幅１μｍ、長さ３．５μｍのマスクを形成し、
これをマスクとして４ＰａのＣＦ₄雰囲気の反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）法によってＳｉＮ膜２３を選択
的にエッチングした。その後、ＭＯＣＶＤ法により、こ
の基板３１上に、クラッド層としてのｎ型ＡｌＧａＡｓ
３２を１．０μｍ、ノンドープ活性層ＧａＡｓ３３を
０．１μｍ、クラッド層としてのｐ型ＡｌＧａＡｓ３４
を１．０μｍ、キャップ層としてのｐ型ＧａＡｓ３５を
０．５μｍ厚で順次選択成長した。

【００２９】続いて、フォトリソグラフィー工程と塩素
ガス雰囲気のＲＩＢＥ法により幅３μｍのリッジ導波路
を形成した。

【００３０】続いて、このリッジが形成されたレーザウ
ェハ上に、ＳｉＮから成る絶縁膜３６（厚さ１２００
Å）をプラズマＣＶＤ法によって形成し、ＳｉＮ絶縁膜
３６上にレジストを約１．０μｍスピンコートした。そ
の後、４ＰａのＯ₂雰囲気でのＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）法によって、リッジの頂き部に成膜されたレ
ジストのみを除去し、リッジの頂き部のＳｉＮ絶縁膜３
６を露出させ、更に４ＰａのＣＦ₄ガス雰囲気でのＲＩ
Ｅ法を実施してリッジの頂き部の露出したＳｉＮ絶縁膜
３６を選択的にエッチングした。その後、残存している
レジストを４ＰａのＯ₂雰囲気でのＲＩＥ法により除去
した。

【００３１】次いで、リッジの頂き部に形成された表面
酸化膜を塩酸によってウェットエッチングし電流注入窓
とし、続いて、上部電極としてＣｒ−Ａｕオーミック用
電極３７を真空蒸着法で形成し、ＧａＡｓ基板３１をラ
ッピングで１００μｍの厚さまで削った後にｎ型オーミ
ック用電極３８としてＡｕＧｅ−Ａｕ電極を蒸着した。
そして、ｐ型、ｎ型の電極のオーミックコンタクトをと
る為の熱処理を行ない、リッジ型光半導体素子とした。

【００３２】最後に、共振面をへき開により形成し、ス
クライブで分離し、電極３７、３８はワイヤーボンディ
ングにより取り出した。

【００３３】図８は第４実施例を示す。第４実施例は本
発明を送信部と受信部を併設した光ノードに応用した例
である。

【００３４】図９と図１０は図８のＡ−Ａ´断面図、Ｂ
−Ｂ´断面図を夫々示す。本実施例は上記第１実施例の
誘電体側壁を集積カップラに用いた例である。

【００３５】図８において、２９はフォトリソグラフィ
工程とＲＩＥで形成された全反射ミラー（４５°ミラ
ー）である誘電体側壁（集積カップラ部４２を構成す
る）であり、４０ａ、４０ｂは電流注入によってゲイン
を有する光アンプを具備する増幅領域、４１は逆バイア
ス印加により動作する光検出器を具備する光検出領域で
ある。４８ａ、４８ｂは端面に形成された反射防止（Ａ
Ｒ）コートであり、Ａｌ₂Ｏ₃＋ＺｒＯ₂をエレクトロン
ビーム（ＥＢ）蒸着によって堆積している。４９は導波
路である。

【００３６】導波路４９は上面にＴ字型に形成されたも
ので、その中心から上下方向の導波路部分は増幅領域４
０ａ、４０ｂとされ、左方向は光検出領域４１とされて
いる。誘電体側壁２９は、その長手方向が、上述したＴ
字型の導波路４９の各長手方向に対して４５°傾斜し、
右上および右下端より中央部まで伸びたものとなってい
て、導波路４９の略中央部分に設けられている。これに
より、導波路４９の中央部分は破線にて示した集積カッ
プラ部４２とされる。

【００３７】次に、第４実施例のプロセス手順を説明す
る。先ず、図９と図１０から分かる様に、ｎ型ＧａＡｓ
基板５１上に、ＳｉＯから成る誘電体膜２９を厚さ１．
０μｍでスパッタ蒸着によって形成した後、フォトリソ
グラフィ工程により所望のマスクパターン（直角二等辺
三角形）を形成し、このマスクを通して４ＰａのＣＦ₄
雰囲気での反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によっ
て選択的にＳｉＯ膜２９をエッチングした。この凸部側
壁端面の傾斜角度は８５°以上〜９５°以下になるよう
にした。

【００３８】続いて、ＳｉＯ膜２９をマスクにＨ₂ＳＯ₄
＋Ｈ₂Ｏ₂系のエッチャントで１．０μｍウエットエッチ
ングして基板５１の前処理を行った。

【００３９】更に、基板５１上に、ケミカルビームエピ
タキシー（ＣＢＥ）法により、順次、バッファ層として
のｎ型ＧａＡｓ５２を０．３μｍ厚で、クラッド層とし
てのｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ５３を１．３μｍ厚で形成
した。次に、ノンドープＧａＡｓ（１００Å厚）、Ａｌ
_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ（３０Å厚）を４回繰り返し積層し最後
にＧａＡｓを１００厚で積層し、多重量子井戸構造の
活性層５４を形成し、その上にクラッド層としてのｐ型
Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ５５を１．３μｍ厚で、キャップ層
としてのＧａＡｓ５６を０．５μｍ厚で順次形成した。
この時、活性層５４が誘電体膜２９のほぼ中央になる様
に、クラッド層、バッファ層等の厚さを設計した。

【００４０】続いて、この半導体レーザウェハ上に、フ
ォトリソグラフィー工程により、幅３μｍの所望のＴ字
型のマスクパターン（導波路４９のパターン）を形成
し、このマスクを通して塩素ガス雰囲気のＲＩＢＥ法に
より活性層５４の手前０．２μｍまでエッチングし、リ
ッジ部を形成して横方向の閉じ込めを行なうストライプ
構造とした。

【００４１】続いて、このリッジが形成されたレーザウ
ェハ上に、ＳｉＮから成る絶縁膜５７（厚さ１２００
Å）をプラズマＣＶＤ法によって形成し、ＳｉＮ絶縁膜
５７上にレジストを約１．０μｍスピンコートした。そ
の後、４ＰａのＯ₂雰囲気でのＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）法によって、リッジの頂き部に成膜されたレ
ジストのみを除去し、リッジの頂き部のＳｉＮ絶縁膜５
７を露出させ、更に４ＰａのＣＦ₄ガス雰囲気でのＲＩ
Ｅ法を実施してリッジの頂き部の露出したＳｉＮ絶縁膜
を選択的にエッチングした。その後、残存しているレジ
ストを４ＰａのＯ₂雰囲気でのＲＩＥ法により除去し
た。

【００４２】次いで、リッジの頂き部に形成された表面
酸化膜を塩酸によってウェットエッチングし電流注入窓
とし、続いて、上部電極としてＡｕＣｒオーミック用電
極５８を真空蒸着法で形成し、ＧａＡｓ基板５１をラッ
ピングで１００μｍの厚さまで削った後にｎ型オーミッ
ク用電極５９としてＡｕＧｅ／Ａｕ電極を蒸着した。そ
して、ｐ型、ｎ型の電極のオーミックコンタクトをとる
為の熱処理を行ない、リッジ型光半導体素子とした。

【００４３】最後に、共振面をへき開により形成し、Ｅ
Ｂ（エレクトロンビーム）蒸着によってＡｌ₂Ｏ₃＋Ｚｒ
Ｏ₂を蒸着しＡＲコート４８ａ、４８ｂとし、スクライ
ブで分離し、電極５８、５９はワイヤーボンディングに
より取り出した。

【００４４】次に、動作について説明する。入射した光
波４３は、増幅領域４０ａにて増幅された入射波４４と
して集積カップラ部４２に入射し、図１の実施例で述べ
た如く透過波４６と反射波４５に分離される。反射波４
５は入射波４３の光検出領域４１にて光電変換され、光
波４３中の信号成分をモニターすることが行なわれる。
一方、透過波４６は増幅領域４０ｂにて更に増幅され、
出射光４７として出力される。

【００４５】カップラ部４２の損失及び端面結合損失を
補填する形で増幅領域４０ａ、４０ｂの光増幅率（ゲイ
ン）を設定すれば、見掛け上、損失のない受光用光ノー
ドとして機能し、多段化接続が可能となる。

【００４６】なお、以上の説明においては、受信のみを
行なうものとして説明したが、送信部、受信部を併設さ
せれば送受信可能な光ノードの実現が可能となり、この
様に構成しても当然よい。

【００４７】図１１は本発明の第５実施例を示し、図１
２、１３は図１１のカップラ部のＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´断
面図である。本実施例は本発明を双方向型の光ノードに
応用した例である。

【００４８】本実施例では、バスライン方向に配置され
て光増幅部８０ａ、８０ｂ、８０ｃが形成され、受信
部、送信部への分岐導波路８２、８３がバスライン方向
の導波路８４と交差している。分岐カップラ８８は、２
つの交差部に夫々誘電体膜８１ａ、８１ｂを形成するこ
とによって、光波の分岐・結合を行なっている。分岐結
合の比率は、導波路の光電磁界分布と誘電体膜８１ａ、
８１ｂの長さなどを制御（位置制御）することによっ
て、調整することができる。本実施例の誘電体膜８１
ａ、８１ｂは、前記第４実施例と同様の構成で実現でき
る。即ち、第５実施例は第４実施例のＴ字型の導波路を
２つ組み合わせたものとなっている。

【００４９】尚、図１１において、８５ａはバスライン
を成すファイバ９１の端面が当接するＡＲコート、８５
ｂはバスラインを成すファイバ９２の端面が当接するＡ
Ｒコート、８５ｃは受信部側のファイバ９４が当接する
ＡＲコート、８５ｄは送信部側のファイバ９５が当接す
るＡＲコートである。

【００５０】図１２、１３において、図９、１０の符号
と同一の符号で示すものは、図９、１０の部位と同じも
のである。

【００５１】第５実施例の動作を説明する。

【００５２】光ファイバ９１、ＡＲコート８５ａを介し
て入射した光波は、増幅部８０ａで増幅された入射波と
して集積カップラ部８８に入り、まず反射・透過する誘
電体側壁端面８１ａと誘電体のない部分により、光波は
上側の受信部への導波路８２に入る光波と右側の増幅部
８０ｂに入る光波とに分岐される。これに続いて、増幅
部８０ｂで増幅された光波は、反射・透過する誘電体側
壁端面８１ｂと誘電体のない部分により、下側の送信部
への導波路８３に入る光波（これは不図示のアイソレー
タにより遮断され、送信部の周波数安定化がはかられ
る。）と増幅部８０ｃに入る光波とに分岐される。

【００５３】上記分岐光波のうち、導波路８２、ファイ
バ９４を経て受信部に入る光波はそこで信号が検出さ
れ、増幅部８０ｃへ入った光波はそこで更に増幅されて
ファイバ９２へと出力される。逆からＡＲコート８５ｂ
を介して入射した光波についても、上と同じ処理を受け
る。一方、送信部からファイバ９５、導波路８３を介し
てカップラ部８８に入る光波は誘電体側壁端面８１ｂに
よって反射され、一方は、増幅部８０ｂを通って透過・
反射する誘電体側壁端面８１ａにより、導波路８２に入
る光波と増幅部８０ａへと入る光波に分岐される。もう
一方は増幅部８０ｃへと入り、ＡＲコート８５ｂを介し
て出射される。

【００５４】導波路８２とファイバ９４を介して受信部
に入る光波はそこで信号成分がモニタされ、増幅部８０
ａ、８０ｃへと入る光波は、夫々、そこで増幅されてフ
ァイバ９１、９２へと出力される。

【００５５】以上の実施例においては、レーザ構造の共
振面をへき開によって形成した例を示したが、ＲＩＢＥ
法、反応性イオンエッチング等のドライエッチング等の
エッチングによって形成されるエッチング端面を用いて
もよい。

【００５６】また、以上の実施例においては、活性領域
をＭＱＷ（多重量子井戸構造）で形成したが、本発明は
これに限定されるものではなく、ＤＨ（ダブルヘテロ）
構造、ＳＱＷ（単一量子井戸）構造などであってもよ
い。

【００５７】また、以上の実施例においては、半導体レ
ーザ作製において、エピタキシャル成長法として、ＣＢ
Ｅ法によって形成した例を示したが、ＭＯＣＶＤ法、Ｌ
ＰＥ法、ＭＯＭＢＥ法等の選択成長法などであってもよ
い。

【００５８】また、以上の実施例においては、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ系を用いたリッジウェーブ型構造を例にとっ
て述べたが、ＢＨ（埋め込みヘトロストライプ）構造、
ＣＰＳ構造（チャネル基板プレーナストライプ）、電流
・光の狭窄の為の吸収層を活性層近くに設けた構造等の
屈折率導波型のレーザ構造も有効である。ストライプ電
極型やプロトンボンバード型などの利得導波型レーザな
どに対しても有効である。

【００５９】更に加えて、半導体レーザの材料はＧａＡ
ｓ・ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ・ＩｎＧａＡｓＰ系の他、
ＡｌＧａＩｎＰ系等の材料に対しても同様に当てはまる
のは言うまでもない。

【００６０】図１４に上記実施例に示した集積型光カッ
プラをバス型光ＬＡＮに用いた場合を示した。

【００６１】図１４において、１０１は本発明の光カッ
プラ（第１、２、３実施例で説明済み）、１０５は光ト
ランシーバー、１０６は端末装置、１０２は半導体光増
幅器、１０４は光ファイバーである（第４実施例を用い
た場合は半導体光増幅器１０２は必要に応じて設置すれ
ばよい）。

【００６２】光トランシーバー１０５は、例えば図１５
のような構成になっている。図１５において、１２１は
制御回路、１２０は半導体レーザ、１２３は光検出器、
１１１は本発明の光カップラ、１２２は半導体光増幅器
である（本発明の第４実施例を光カップラを用いた場合
は光カップラと光増幅器と光検出器は集積されているの
で、光増幅器と光検出器は必要に応じて設置すればよ
い。）バス型光ＬＡＮの部分は、例えば、ＣＳＭＡ／Ｃ
Ｄ方式の通信方式を用いる。もちろん、他のトークンパ
ス、ＴＤＭＡなどの通信方式でもかまわない。

【００６３】端末装置１０６からの通信要求は光トラン
シーバー１０５へ送られ、光トランシーバー１０５中の
制御回路１２１は、光ＬＡＮの通信方式にしたがって半
導体レーザ１２０を駆動して光パルス信号（デジタル信
号）を送信する。送信された光信号は、半導体光増幅器
１２２でＡＰＣ（自動パワー制御）増幅され、光カップ
ラ１１１を介して、光カップラ１０１へ送られ、バスラ
イン上へ信号を送り出す。バスライン上には適当なとこ
ろに半導体光増幅器１０２があり、光信号をＡＰＣ増幅
する。一方、受信の過程は、バスライン上を伝送される
光信号が光カップラ１０１から分岐され、光トランシー
バー１０５へ入力された光信号は、光カップラ１１１で
分岐されて半導体光増幅器１２２を通してＡＰＣ増幅さ
れ、光検出器１２３で受信されて電気信号に変換され
る。この電気信号は、制御回路１２１で整形・再生など
をうけ端末装置１０６へ送られる。

【００６４】図１６に、図１４の実施例のバスライン上
の光カップラ１０１のかわりに半導体光増幅機能を有す
る双方向型の光カップラ１３１（第５実施例で説明済
み）を設置した場合を示した。

【００６５】伝送方法は、図１４の第６実施例と同じで
あるのでここでは省略する。また、本実施例では、バス
ライン上の光カップラ１３１の間には、半導体光増幅器
１０２を必要に応じて設置してもよい。

【００６６】

【発明の効果】上記、説明した様に、本発明の構造によ
れば、集積化が図１７の従来例に比べて容易であり、プ
ロセスが図１８の従来例と比べて容易で、信頼性、再現
性に優れ、歩留りが向上する。また、光カップラの構成
された光電子集積化デバイスなどが実現可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１実施例の上面
図、Ａ−Ａ´断面図。

【図２】本発明の第１実施例のＢ−Ｂ´断面図。

【図３】本発明の第２実施例の上面図。

【図４】図３のＡ−Ａ´断面図。

【図５】本発明の第３実施例の平面図。

【図６】第３実施例のＡ−Ａ´断面図。

【図７】第３実施例のＢ−Ｂ´断面図。

【図８】本発明の第４実施例の平面図。

【図９】第４実施例のＡ−Ａ´断面図。

【図１０】第４実施例のＢ−Ｂ´断面図。

【図１１】本発明の第５実施例の平面図。

【図１２】第５実施例のＡ−Ａ´断面図。

【図１３】第５実施例のＢ−Ｂ´断面図。

【図１４】本発明の集積型光カップラを用いたバス型光
ＬＡＮのブロック図。

【図１５】バス型光ＬＡＮの光トランシーバーのブロッ
ク図。

【図１６】本発明の双方向型の集積型光カップラを用い
たバス型光ＬＡＮのブロック図。

【図１７】従来例を示す図。

【図１８】従来例を示す図。

【符号の説明】

１，３１，５１基板２，３３，５４活性層３，３２，３４，５３，５５クラッド層４，３５，５６キャップ層５，２１，２３，２９，８１ａ，８１ｂ誘電体膜８，９，１０へき開端面７ａ，７ｂ，２６ａ誘電体の側壁１１，１２，１３，４３，４４，４５，４６，４７光
波２０，４９，８２，８３，８４導波路４０ａ，４０ｂ，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ増幅領域４１光検出領域２５，８２，４２，８８カップラ部４８ａ，４８ｂ，８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄＡ
Ｒコート３６，５７絶縁膜３７，３８，５８，５９電極９１，９２，９４，９５，１０４光ファイバ１０１，１１１光カップラ１０２，１２２半導体光増幅器１０５光トランシーバー１０６端末装置１２０半導体レーザ１２１制御回路１２３光検出器１３１双方向型光カップラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に構成されたチャンネル導
波路構造に光波の分岐・結合を行なう為のカップラ部が
構成されており、該カップラ部は、チャンネル導波路を
伝搬する光波の一部を部分的に反射・分岐する様に反射
部位が構成され、該反射部位は、半導体基板の一部上に
形成された誘電体膜がチャンネル導波路に形成されてい
ることを特徴とする集積型光カップラ。
【請求項２】前記カップラ部は水平方向の光界分布の
波面分割を行なう様に構成されている請求項１記載の集
積型光カップラ。
【請求項３】前記チャンネル導波路構造は活性層を含
む請求項１記載の集積型光カップラ。
【請求項４】前記チャンネル導波路構造の活性層は前
記誘電体膜を越えない様に構成された請求項４記載の集
積型光カップラ。
【請求項５】前記チャンネル導波路は交差部位を有
し、該交差部位はＴ型、Ｘ型或はＹ型である請求項１記
載の集積型光カップラ。
【請求項６】前記チャンネル導波路構造が、前記カッ
プラ部を成す交差部位を含んで複数形成され、そのうち
１組は光増幅領域となり、他の１組は送信部と受信部の
少なくとも一方に接続される様に構成され、分岐、合
流、増幅機能を示す光ノードを構成している請求項１記
載の集積型光カップラ。
【請求項７】端末装置からの信号をもとに発光デバイ
スを駆動し、光信号を出力させる機能と光検出部からの
電気信号を再生中継して、端末装置へ送る機能を持つ制
御部と、電気信号にしたがって光信号を発生する発光デ
バイスから出力された光信号を増幅する半導体光増幅器
と、光信号を電気信号に変換する光検出部と、光検出部
へ入力される光信号を増幅する半導体光増幅器と、請求
項１記載の集積型光カップラから構成されることを特徴
とする光送受信機。
【請求項８】請求項５記載の集積型光カップラ、請求
項７記載の光送受信機をそれぞれ少なくとも１つ含んだ
ことを特徴とする光バス型ＬＡＮ。
【請求項９】請求項６記載の集積型光カップラ、請求
項７記載の光送受信機をそれぞれ少なくとも１つ含んだ
ことを特徴とする光バス型ＬＡＮ。