JPH08160234A - 光導波路型光素子 - Google Patents
光導波路型光素子Info
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- JPH08160234A JPH08160234A JP6302199A JP30219994A JPH08160234A JP H08160234 A JPH08160234 A JP H08160234A JP 6302199 A JP6302199 A JP 6302199A JP 30219994 A JP30219994 A JP 30219994A JP H08160234 A JPH08160234 A JP H08160234A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏波依存性の小さい光導波路型光素子を提供
すること。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ半導体基板10上に、順にｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層（20a および20b ）、アンドープトＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層30、アンドープトＩｎＰ拡散防止層
40、Ｐ−ＩｎＰクラッド層50、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコン
タクト層60が積層されている。そして、光導波路層側ｎ
−ＩｎＰクラッド層20b、等方性の半導体結晶である厚さ
が約０．２５μｍのアンドープトＩｎＧａＡｓＰ光導波
路層30、厚さが約０．１μｍのアンドープトＩｎＰ拡散
防止層40、厚さが約２μｍのｐ−ＩｎＰコンタクト層50
および厚さが約０．２μｍのｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層60により幅３μｍ、深さ４〜５μｍのリッジスト
ライプ構造70が形成されている。そして、リッジストラ
イプ構造70の両側は、絶縁性物質である低誘電率のポリ
イミド90で埋め込まれている。
すること。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ半導体基板10上に、順にｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層（20a および20b ）、アンドープトＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層30、アンドープトＩｎＰ拡散防止層
40、Ｐ−ＩｎＰクラッド層50、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコン
タクト層60が積層されている。そして、光導波路層側ｎ
−ＩｎＰクラッド層20b、等方性の半導体結晶である厚さ
が約０．２５μｍのアンドープトＩｎＧａＡｓＰ光導波
路層30、厚さが約０．１μｍのアンドープトＩｎＰ拡散
防止層40、厚さが約２μｍのｐ−ＩｎＰコンタクト層50
および厚さが約０．２μｍのｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層60により幅３μｍ、深さ４〜５μｍのリッジスト
ライプ構造70が形成されている。そして、リッジストラ
イプ構造70の両側は、絶縁性物質である低誘電率のポリ
イミド90で埋め込まれている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体を用いた光素
子、特に低偏波依存性の光導波路型の光素子に関する。
子、特に低偏波依存性の光導波路型の光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体を用いた光導波路型の光素
子（以下、光導波路型光素子と称する場合がある。）の
一つである光強度変調器の消光特性の偏波依存性を小さ
くするための手段が、文献１：「"10Gbit/s OPERATION
OF POLARISATION INSENSITIVE,STRAINED InGaAsP/InGaA
sP MQW ELECTROABSORPTION MODULATOR", F. Devaux eta
l., Electronics Letters, 1993, Vol.29, No.13, pp.1
201-1203」および文献２：「"InGaAsP Electroabsorpti
on Modulator for High-Bit-Rate EDFA System", M.Suz
uki et al., IEEE Photonics Technology Letters, 199
2, Vol.4, No.6, pp586-588 」に開示されている。文献
１および２に開示されている光強度変調器は、電界吸収
効果を用いた光強度変調器である。
子（以下、光導波路型光素子と称する場合がある。）の
一つである光強度変調器の消光特性の偏波依存性を小さ
くするための手段が、文献１：「"10Gbit/s OPERATION
OF POLARISATION INSENSITIVE,STRAINED InGaAsP/InGaA
sP MQW ELECTROABSORPTION MODULATOR", F. Devaux eta
l., Electronics Letters, 1993, Vol.29, No.13, pp.1
201-1203」および文献２：「"InGaAsP Electroabsorpti
on Modulator for High-Bit-Rate EDFA System", M.Suz
uki et al., IEEE Photonics Technology Letters, 199
2, Vol.4, No.6, pp586-588 」に開示されている。文献
１および２に開示されている光強度変調器は、電界吸収
効果を用いた光強度変調器である。
【０００３】文献１に開示されている光強度変調器は、
リッジストライプ構造をしており、光吸収層には量子井
戸構造型のものが用いられている。そして、リッジスト
ライプ構造の両側はポリイミドで埋め込まれている。こ
の素子では消光特性の偏波依存性を小さくするため、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ井戸層に引っ張り歪みを導入し、吸収係数
の偏波依存性を小さくしている。
リッジストライプ構造をしており、光吸収層には量子井
戸構造型のものが用いられている。そして、リッジスト
ライプ構造の両側はポリイミドで埋め込まれている。こ
の素子では消光特性の偏波依存性を小さくするため、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ井戸層に引っ張り歪みを導入し、吸収係数
の偏波依存性を小さくしている。
【０００４】一方、文献２に開示されている光強度変調
器は、いわゆるＢＨ構造（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）をしており、光吸収層には等方
性の半導体結晶であるＩｎＧａＡｓＰのバルク層が用い
られている。そして、光吸収層の両側はＦｅドープトＩ
ｎＰ（以下、Ｆｅ−ＩｎＰと称する場合ばある。）で埋
め込まれている。
器は、いわゆるＢＨ構造（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）をしており、光吸収層には等方
性の半導体結晶であるＩｎＧａＡｓＰのバルク層が用い
られている。そして、光吸収層の両側はＦｅドープトＩ
ｎＰ（以下、Ｆｅ−ＩｎＰと称する場合ばある。）で埋
め込まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光強度変調器を実用的
に作動させる場合、消光比は２０ｄＢ程度得られること
が望ましく、また、消光特性の偏波依存性（以下、これ
を偏波依存性ロス（Polarization Dependent Loss(ＰＤ
Ｌと略する。) と称する場合がある。）は印加する電圧
の全範囲において０．３ｄＢ以下に保つ必要がある。
に作動させる場合、消光比は２０ｄＢ程度得られること
が望ましく、また、消光特性の偏波依存性（以下、これ
を偏波依存性ロス（Polarization Dependent Loss(ＰＤ
Ｌと略する。) と称する場合がある。）は印加する電圧
の全範囲において０．３ｄＢ以下に保つ必要がある。
【０００６】文献１に開示の光強度変調器では、素子の
長さを１００μｍとした場合、偏波依存性ロス（ＰＤ
Ｌ）の最大値は１ｄＢ程度であった。このときの消光比
は１０ｄＢである。そして、消光比を実用的に十分な２
０ｄＢとするため、素子の長さを２００μｍとすると、
偏波依存性ロス（ＰＤＬ）の最大値は２ｄＢ程度になる
と考えられる。
長さを１００μｍとした場合、偏波依存性ロス（ＰＤ
Ｌ）の最大値は１ｄＢ程度であった。このときの消光比
は１０ｄＢである。そして、消光比を実用的に十分な２
０ｄＢとするため、素子の長さを２００μｍとすると、
偏波依存性ロス（ＰＤＬ）の最大値は２ｄＢ程度になる
と考えられる。
【０００７】また、文献２に開示の光強度変調器では、
印加電圧が−３ボルトのとき、つまり消光比が約２０ｄ
Ｂのとき、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は３ｄＢ程度であ
る（文献２のＦｉｇ．２参照）。
印加電圧が−３ボルトのとき、つまり消光比が約２０ｄ
Ｂのとき、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は３ｄＢ程度であ
る（文献２のＦｉｇ．２参照）。
【０００８】このように従来の光強度変調器では、消光
特性の偏波依存性、つまり、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）
を小さくすることが出来なかった。同様に、光増幅器、
光変調器、光スイッチ、光フィルタなどの光導波路型光
素子でも、消光特性の偏波依存性を小さくすることが出
来なかった。
特性の偏波依存性、つまり、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）
を小さくすることが出来なかった。同様に、光増幅器、
光変調器、光スイッチ、光フィルタなどの光導波路型光
素子でも、消光特性の偏波依存性を小さくすることが出
来なかった。
【０００９】従って、偏波依存性の小さい光導波路型光
素子の出現が望まれていた。
素子の出現が望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】半導体を用いた光導波路
型の光素子として、光増幅器、光変調器、光スイッチ、
光フィルタなどがある。そして、これらの光素子が用い
られるのは、主に、光ファイバの伝送路中や、光受信機
内である。また、光ファイバに掛かる応力は外気温度や
気圧の変化に応じて変化するため、ファイバの出射端面
での光の偏波を常に一定に保つことは極めて難しい。
型の光素子として、光増幅器、光変調器、光スイッチ、
光フィルタなどがある。そして、これらの光素子が用い
られるのは、主に、光ファイバの伝送路中や、光受信機
内である。また、光ファイバに掛かる応力は外気温度や
気圧の変化に応じて変化するため、ファイバの出射端面
での光の偏波を常に一定に保つことは極めて難しい。
【００１１】従って、光導波路型光素子の挿入損失、お
よび消光特性または利得特性は、入射光の偏波変動に対
して鈍感であること、つまり偏波依存性が小さいことが
望まれる。
よび消光特性または利得特性は、入射光の偏波変動に対
して鈍感であること、つまり偏波依存性が小さいことが
望まれる。
【００１２】実際には、光強度変調器を実用的に作動さ
せる場合、消光比は２０ｄＢより大きくする必要があ
り、かつ偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は印加する電圧の全
範囲において０．３ｄＢ以下に保つ必要がある。しか
し、従来の光強度変調器では、以下の理由によりこのこ
とを満足するには不十分であった。
せる場合、消光比は２０ｄＢより大きくする必要があ
り、かつ偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は印加する電圧の全
範囲において０．３ｄＢ以下に保つ必要がある。しか
し、従来の光強度変調器では、以下の理由によりこのこ
とを満足するには不十分であった。
【００１３】例えば、文献１に開示の光強度変調器で
は、光吸収層に量子井戸構造型のものを用いている。こ
のため、光の光吸収層に対し平行な成分、すなわち光吸
収層に対して平行な偏波光（以下、ＴＥ偏波光と称する
場合がある。）に対する吸収は、ヘビーホール（ｈｅｖ
ｙ ｈｏｌｌ（以下、これをｈｈと称する場合があ
る。））の量子化された準位から伝導体への遷移により
生じる。また、この光の光吸収層に対し垂直な成分、す
なわち光吸収層に対して垂直な偏波光（以下、ＴＭ偏波
光と称する場合がある。）に対する吸収は、ライトホー
ル（ｌｉｇｈｔ ｈｏｌｌ（以下、これをｌｈと称する
場合がある。））の量子化された準位から伝導体への遷
移により生じる。そして、ｈｈとｌｈとは、有効質量が
異なるため、電圧を印加したときのＴＥ偏波光の吸収ス
ペクトルのシフト量とＴＭ偏波光の吸収スペクトルのシ
フト量とが異なる。従って、吸収係数の偏波光による差
は、印加電圧により異なり、十分な消光比を得ることが
できる電圧範囲において、消光比の偏波依存性を十分に
小さく抑えることは設計上難しい。
は、光吸収層に量子井戸構造型のものを用いている。こ
のため、光の光吸収層に対し平行な成分、すなわち光吸
収層に対して平行な偏波光（以下、ＴＥ偏波光と称する
場合がある。）に対する吸収は、ヘビーホール（ｈｅｖ
ｙ ｈｏｌｌ（以下、これをｈｈと称する場合があ
る。））の量子化された準位から伝導体への遷移により
生じる。また、この光の光吸収層に対し垂直な成分、す
なわち光吸収層に対して垂直な偏波光（以下、ＴＭ偏波
光と称する場合がある。）に対する吸収は、ライトホー
ル（ｌｉｇｈｔ ｈｏｌｌ（以下、これをｌｈと称する
場合がある。））の量子化された準位から伝導体への遷
移により生じる。そして、ｈｈとｌｈとは、有効質量が
異なるため、電圧を印加したときのＴＥ偏波光の吸収ス
ペクトルのシフト量とＴＭ偏波光の吸収スペクトルのシ
フト量とが異なる。従って、吸収係数の偏波光による差
は、印加電圧により異なり、十分な消光比を得ることが
できる電圧範囲において、消光比の偏波依存性を十分に
小さく抑えることは設計上難しい。
【００１４】また、文献２に開示の光強度変調器では、
光吸収層の両側を屈折率の大きいＦｅ−ＩｎＰで埋め込
んでいる。このため、水平方向での光の閉じ込めは、偏
波光により大きく異なってくる。
光吸収層の両側を屈折率の大きいＦｅ−ＩｎＰで埋め込
んでいる。このため、水平方向での光の閉じ込めは、偏
波光により大きく異なってくる。
【００１５】従って、この発明の光導波路型光素子によ
れば、少なくとも基板と、基板の上側の光導波路層と、
光導波路層の上側のクラッド層と、光導波路層の両側の
埋め込み層とからなる光導波路型光素子において、光導
波路層は等方性半導体結晶であり、埋め込み層は絶縁性
物質であり、光導波路層の厚さは、光導波路層に平行な
偏波を持つ光の光導波路層と垂直な方向についての光閉
じ込め係数と、光導波路層に垂直な偏波を持つ光の光導
波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係数との差の
絶対値が最大となる厚さより大きいことを特徴とする。
れば、少なくとも基板と、基板の上側の光導波路層と、
光導波路層の上側のクラッド層と、光導波路層の両側の
埋め込み層とからなる光導波路型光素子において、光導
波路層は等方性半導体結晶であり、埋め込み層は絶縁性
物質であり、光導波路層の厚さは、光導波路層に平行な
偏波を持つ光の光導波路層と垂直な方向についての光閉
じ込め係数と、光導波路層に垂直な偏波を持つ光の光導
波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係数との差の
絶対値が最大となる厚さより大きいことを特徴とする。
【００１６】この発明の好適実施例では、絶縁性物質を
屈折率が２．５以下の物質とすることを特徴とする。
屈折率が２．５以下の物質とすることを特徴とする。
【００１７】
【作用】一般に、光強度変調器からの出力光強度ＰOUT
は入力光強度をＰINとして、次式のように表される。な
お、光強度変調器では、光導波路層が光吸収層として機
能する。
は入力光強度をＰINとして、次式のように表される。な
お、光強度変調器では、光導波路層が光吸収層として機
能する。
【００１８】 ＰOUT ＝ＰINη2 ｅｘｐ｛−Γ（α0 ＋Δα）Ｌ｝・・・・・・・・（１） η ：端面での光の結合効率 Γ ：光導波路層の光閉じ込め係数 α0 ：電圧無印加時の吸収係数 Δα：電圧印加時の吸収係数の変化 Ｌ ：素子長 ここで、α0 およびΔαは負の値であり、これを正の値
として扱うため（１）式中にマイナスの符号を導入して
いる。
として扱うため（１）式中にマイナスの符号を導入して
いる。
【００１９】（１）式を用いてＴＭ偏波光の消光比およ
びＴＥ偏波光の消光比をそれぞれデシベル表示で表す
と、次式のように表される。
びＴＥ偏波光の消光比をそれぞれデシベル表示で表す
と、次式のように表される。
【００２０】 10log[POUT,TE/PIN,TE]=10log[ηTE 2exp{-ΓTE( α0,TE+ ΔαTE)L}]・（２） 10log[POUT,TM/PIN,TM]=10log[ηTM 2exp{-ΓTM( α0,TM+ ΔαTM)L}]・（３） ここで、POUT,TE およびPOUT,TM は、ＴＥ偏波光および
ＴＭ偏波光の出力光強度であり、PIN,TEおよびP
IN,TMは、ＴＥ偏波光およびＴＭ偏波光の入力光強度で
ある。
ＴＭ偏波光の出力光強度であり、PIN,TEおよびP
IN,TMは、ＴＥ偏波光およびＴＭ偏波光の入力光強度で
ある。
【００２１】通常、ＴＭ偏波光に対する消光が最大とな
るとき、ＴＭ偏波光に対する消光が最小となり、ＴＭ偏
波光に対する消光が最小となるとき、ＴＭ偏波光に対す
る消光が最大となる。従って、偏波依存性ロス（ＰＤ
Ｌ）は、ＴＭ偏波光の消光比とＴＥ偏波光の消光比との
差、つまり（２）式の右辺と（３）式の右辺との差の絶
対値として次式のように与えられ、デシベル表示で表さ
れる。
るとき、ＴＭ偏波光に対する消光が最小となり、ＴＭ偏
波光に対する消光が最小となるとき、ＴＭ偏波光に対す
る消光が最大となる。従って、偏波依存性ロス（ＰＤ
Ｌ）は、ＴＭ偏波光の消光比とＴＥ偏波光の消光比との
差、つまり（２）式の右辺と（３）式の右辺との差の絶
対値として次式のように与えられ、デシベル表示で表さ
れる。
【００２２】 PDL ＝|10log[POUT,TM/PIN,TM]−10log[POUT,TE/PIN,TE]| ＝|10log( ηTM/ ηTE)2 ＋10log[exp{( ΓTEα0,TE−ΓTMα0,TM)L}] ＋10log[exp{( ΓTEΔαTE−ΓTMΔαTM)L}]| ・・・・・・・（４） （４）式から理解できるように、偏波依存性ロス（ＰＤ
Ｌ）を小さくするためには、端面での光結合効率η、光
閉じ込め係数Γ、電圧無印加時の吸収係数α0および電
圧印加時の吸収係数の変化Δαのそれぞれについて、Ｔ
Ｅ偏波光に対する値とＴＭ偏波光に対する値との差を小
さくすればよい。
Ｌ）を小さくするためには、端面での光結合効率η、光
閉じ込め係数Γ、電圧無印加時の吸収係数α0および電
圧印加時の吸収係数の変化Δαのそれぞれについて、Ｔ
Ｅ偏波光に対する値とＴＭ偏波光に対する値との差を小
さくすればよい。
【００２３】そして、光導波路層として等方性半導体結
晶を用いた場合、α0=α0,TE＝α0,TMおよびΔα= Δα
TE＝ΔαTMとして良いので（４）式は次式のようにな
る。
晶を用いた場合、α0=α0,TE＝α0,TMおよびΔα= Δα
TE＝ΔαTMとして良いので（４）式は次式のようにな
る。
【００２４】 PLD ＝|10log( ηTM/ ηTE)2 ＋10log[exp{( ΓTE−ΓTM) α0L}] ＋10log[exp{( ΓTE−ΓTM) ΔαL}]| ＝|10log( ηTM/ ηTE)2 +10log[exp{(ΓTE−ΓTM)(α0 ＋Δα)L}]| ≒|10log( ηTM/ ηTE)2+4.343( ΓTE−ΓTM)(α0 ＋Δα)L| ・（５） ここで、ΔΓ＝| ΓTE−ΓTM| とすると、（５）式は次
のように表される。
のように表される。
【００２５】 PLD ＝|10log( ηTM/ ηTE)2＋4.343 ΔΓ( α0 ＋Δα)L| ・・・（６） また、（６）式中、結合効率ηTMおよびηTEは光閉じ込
め係数ΓTMおよびΓTEに主に依存する。したがって、偏
波に依存する項は光閉じ込め係数のみであるとみなすこ
とが出来る。そして、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を小さ
くするためには、ＴＥ偏波光の光閉じ込め係数とＴＭ偏
波光の光閉じ込め係数との差の絶対値ΔΓを小さくすれ
ば良い。
め係数ΓTMおよびΓTEに主に依存する。したがって、偏
波に依存する項は光閉じ込め係数のみであるとみなすこ
とが出来る。そして、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を小さ
くするためには、ＴＥ偏波光の光閉じ込め係数とＴＭ偏
波光の光閉じ込め係数との差の絶対値ΔΓを小さくすれ
ば良い。
【００２６】一般に、光導波路層と垂直な方向について
の光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓV は、光導波路層の
厚さに依存して変化し、ある厚さのとき最大となる。図
３は、光導波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係
数の差の絶対値ΔΓV の光導波路層厚依存性を等価屈折
率法を用いて計算した結果である。図３は、縦軸に光閉
じ込め係数の差の絶対値ΔΓV を取って示し、横軸に光
導波路層厚を取って示している。計算には、等価屈折率
法を用いた。この場合、光導波路層の屈折率を３．４
８、光導波路層の上下のクラッド層の屈折率を３．１７
２とし、また、クラッド層の厚さを無限大（∞）とし、
光導波路層幅を無限大（∞）として計算した。また、光
吸収層に入射する光として、波長が１．５５μｍ帯にあ
る光を考えている。なお、図３において、曲線ａは、最
低次の垂直横モードに対する光閉じ込め係数の差の絶対
値ΔΓV の光導波路層厚依存性を示し、曲線ｂは、１次
の垂直横モードに対する光閉じ込め係数の差の絶対値Δ
ΓV の光導波路層厚依存性を示す。
の光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓV は、光導波路層の
厚さに依存して変化し、ある厚さのとき最大となる。図
３は、光導波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係
数の差の絶対値ΔΓV の光導波路層厚依存性を等価屈折
率法を用いて計算した結果である。図３は、縦軸に光閉
じ込め係数の差の絶対値ΔΓV を取って示し、横軸に光
導波路層厚を取って示している。計算には、等価屈折率
法を用いた。この場合、光導波路層の屈折率を３．４
８、光導波路層の上下のクラッド層の屈折率を３．１７
２とし、また、クラッド層の厚さを無限大（∞）とし、
光導波路層幅を無限大（∞）として計算した。また、光
吸収層に入射する光として、波長が１．５５μｍ帯にあ
る光を考えている。なお、図３において、曲線ａは、最
低次の垂直横モードに対する光閉じ込め係数の差の絶対
値ΔΓV の光導波路層厚依存性を示し、曲線ｂは、１次
の垂直横モードに対する光閉じ込め係数の差の絶対値Δ
ΓV の光導波路層厚依存性を示す。
【００２７】図３から理解できる様に、光導波路層の厚
さが０．２μｍ付近で光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓ
V は最大（約０．０６８）となり、さらに、光導波路層
の厚さが大きくなると、光閉じ込め係数の差の絶対値Δ
ΓV は徐々に小さくなる。また、光導波路層の厚さが
０．５４μｍ付近から厚くなると、１次の垂直横モード
が光導波路層を伝搬するようになる。
さが０．２μｍ付近で光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓ
V は最大（約０．０６８）となり、さらに、光導波路層
の厚さが大きくなると、光閉じ込め係数の差の絶対値Δ
ΓV は徐々に小さくなる。また、光導波路層の厚さが
０．５４μｍ付近から厚くなると、１次の垂直横モード
が光導波路層を伝搬するようになる。
【００２８】図４は、光導波路層の厚さを０．２５μｍ
とし、図３から得られる光導波路層および光導波路層の
上下のクラッド層の三層から求められる等価屈折率を用
いて、光導波路層と平行な方向についての光閉じ込め係
数の差の絶対値ΔΓP の光導波路層幅依存性を等価屈折
率法により計算した結果である。図４は、縦軸に光閉じ
込め係数の差の絶対値ΔΓP を取って示し、横軸に光導
波路層幅を取って示している。そして、図４において、
曲線ｃは光導波路層の両側を屈折率が３．１７２の物質
で埋め込んだ構造の場合の計算結果を示し、曲線ｄは屈
折率が１．８４４の物質で埋め込んだ構造の場合につい
ての計算結果を示している。なお、屈折率が３．１７２
の物質で埋め込んだ構造というのは、文献２で示す光導
波路層の両側をＦｅ−ＩｎＰで埋め込む構造に相当す
る。
とし、図３から得られる光導波路層および光導波路層の
上下のクラッド層の三層から求められる等価屈折率を用
いて、光導波路層と平行な方向についての光閉じ込め係
数の差の絶対値ΔΓP の光導波路層幅依存性を等価屈折
率法により計算した結果である。図４は、縦軸に光閉じ
込め係数の差の絶対値ΔΓP を取って示し、横軸に光導
波路層幅を取って示している。そして、図４において、
曲線ｃは光導波路層の両側を屈折率が３．１７２の物質
で埋め込んだ構造の場合の計算結果を示し、曲線ｄは屈
折率が１．８４４の物質で埋め込んだ構造の場合につい
ての計算結果を示している。なお、屈折率が３．１７２
の物質で埋め込んだ構造というのは、文献２で示す光導
波路層の両側をＦｅ−ＩｎＰで埋め込む構造に相当す
る。
【００２９】図４から理解できるように、光導波路層の
幅が３．０μｍとすると、光導波路層の両側を屈折率が
３．１７２の物質で埋め込んだ構造の場合の光閉じ込め
係数の差の絶対値ΔΓP,3.172 と屈折率が１．８４４の
物質で埋め込んだ構造の場合の光閉じ込め係数の差の絶
対値ΔΓP,1.844 との比は次のように表される。
幅が３．０μｍとすると、光導波路層の両側を屈折率が
３．１７２の物質で埋め込んだ構造の場合の光閉じ込め
係数の差の絶対値ΔΓP,3.172 と屈折率が１．８４４の
物質で埋め込んだ構造の場合の光閉じ込め係数の差の絶
対値ΔΓP,1.844 との比は次のように表される。
【００３０】 ΔΓP,1.844 ／ΔΓP,3.172 ≒０．０００３／０．００３＝０．１・（７） そして、光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓが充分小さい
場合には、（６）式を近似的に次式のように表すことが
出来る。
場合には、（６）式を近似的に次式のように表すことが
出来る。
【００３１】 PDL ≒|4.343ΔΓ( α0 ＋Δα)L| ・・・・・・・・・・・・・・・（８） また、電界強度が数十〜数百ｋＶ／ｃｍの電圧を印加す
ると、α0 ≪Δαとなる。さらに、吸収層の構造、組成
が同じであり、かつ印加電圧が同じであれば、埋め込み
層に関わらずΔαは等しい。従って、（８）式は、次式
のように表される。
ると、α0 ≪Δαとなる。さらに、吸収層の構造、組成
が同じであり、かつ印加電圧が同じであれば、埋め込み
層に関わらずΔαは等しい。従って、（８）式は、次式
のように表される。
【００３２】 ＰＤＬ1.844 ／ＰＤＬ3.172 ＝ΔΓP,1.844 ／ΔΓP,3.172 ・・・・（９） ここで、ＰＤＬ3.172 は屈折率が３．１７２の物質で埋
め込んだ構造の場合の偏波依存性ロスを表し、ＰＤＬ
1.844 は屈折率が１．８４４の物質で埋め込んだ構造の
場合の偏波依存性ロスを表している。
め込んだ構造の場合の偏波依存性ロスを表し、ＰＤＬ
1.844 は屈折率が１．８４４の物質で埋め込んだ構造の
場合の偏波依存性ロスを表している。
【００３３】このように、光導波路層の両側を屈折率の
小さい（ここでは、１．８４４）の物質で埋め込むと、
偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を小さくすることが出来る。
小さい（ここでは、１．８４４）の物質で埋め込むと、
偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を小さくすることが出来る。
【００３４】また、一般に光増幅器からの出力光強度は
次式のように表される。なお、光増幅器では、光導波路
層が光増幅層として機能する。
次式のように表される。なお、光増幅器では、光導波路
層が光増幅層として機能する。
【００３５】 ＰOUT ＝ＰINη2 ｅｘｐ｛Γ（Δｇ−α1 ）Ｌ｝・・・・・・・（１０） η ：端面での光の結合効率 Γ ：光導波路の光閉じ込め係数 α1 ：電流を注入しないときの吸収係数 Δｇ：電流注入時の利得係数の変化 Ｌ ：素子長 （１０）式は、（１）中に示す電圧無印加時の吸収係数
α0 を電流を注入しないときの吸収係数α1 に変更し、
電圧印加時に吸収係数の変化Δαを電流注入時の利得係
数の変化Δｇに変更することにより得られる。しかし、
Δｇは正の値であるため、（１）式中のΔαに付されて
いるマイナスの符号がΔｇには付されていない。このこ
とを考慮すると、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は、次のよ
うに表される。ここでは、光導波路層として等方性半導
体結晶を用いた場合について示す。
α0 を電流を注入しないときの吸収係数α1 に変更し、
電圧印加時に吸収係数の変化Δαを電流注入時の利得係
数の変化Δｇに変更することにより得られる。しかし、
Δｇは正の値であるため、（１）式中のΔαに付されて
いるマイナスの符号がΔｇには付されていない。このこ
とを考慮すると、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は、次のよ
うに表される。ここでは、光導波路層として等方性半導
体結晶を用いた場合について示す。
【００３６】 PDL ＝|10log[POUT,TM/PIN,TM]−10log[POUT,TE/PIN,TE]| ＝|10log( ηTM/ ηTE)2 ＋10log[exp{( ΓTEα1,TE−ΓTMα1,TM)L}] ＋10log[exp{( ΓTMΔｇTM−ΓTEΔｇTE)L}]| ＝|10log( ηTM/ ηTE)2 ＋10log[exp{( ΓTE−ΓTM) α1L}] ＋10log[exp{( ΓTM−ΓTE) ΔｇL}]| ＝|10log( ηTM/ ηTE)2 +10log[exp{(ΓTE−ΓTM)(α1 −Δｇ)L}]| ≒|10log( ηTM/ ηTE)2＋4.343(ΓTE−ΓTM)(α1 −Δｇ)L| ＝|10log( ηTM/ ηTE)2＋4.343 ΔΓ( α1 −Δｇ)L| ≒|4.343ΔΓ( α1 −Δｇ)L| ・・・・・・・・・・・・・・（１１） （１１）式において、α1 ＝α1,TE＝α1,TM、Δｇ＝Δ
ｇTE＝ΔｇTMとし、ΔΓ＝| ΓTE−ΓTM| として表して
いる。（１１）式から理解できるように、偏波依存性ロ
ス（ＰＤＬ）を小さくするためには、ΔΓを小さくすれ
ば良く、光強度変調器の場合と同様にして、光導波路層
の両側を屈折率の小さい物質で埋め込むと波依存性ロス
（ＰＤＬ）を小さくすることが可能になる。
ｇTE＝ΔｇTMとし、ΔΓ＝| ΓTE−ΓTM| として表して
いる。（１１）式から理解できるように、偏波依存性ロ
ス（ＰＤＬ）を小さくするためには、ΔΓを小さくすれ
ば良く、光強度変調器の場合と同様にして、光導波路層
の両側を屈折率の小さい物質で埋め込むと波依存性ロス
（ＰＤＬ）を小さくすることが可能になる。
【００３７】また、単に光導波路層として利用する場合
には、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は、（８）式および
（１１）式において、Δα、Δｇをそれぞれ０とした場
合に相当する。この場合にも偏波依存性ロス（ＰＤＬ）
を小さくするためには、ΔΓを小さくすれば良く、光強
度変調器の場合と同様にして、光導波路層の両側を屈折
率の小さい物質で埋め込むと波依存性ロス（ＰＤＬ）を
小さくすることが可能になる。
には、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は、（８）式および
（１１）式において、Δα、Δｇをそれぞれ０とした場
合に相当する。この場合にも偏波依存性ロス（ＰＤＬ）
を小さくするためには、ΔΓを小さくすれば良く、光強
度変調器の場合と同様にして、光導波路層の両側を屈折
率の小さい物質で埋め込むと波依存性ロス（ＰＤＬ）を
小さくすることが可能になる。
【００３８】このため、上述したこの発明の光導波路型
光素子によれば、光導波路層は等方性半導体結晶であ
り、光導波路層の両側の埋め込み層は絶縁性物質であ
る。そして、光導波路層の厚さは、光導波路層に平行な
偏波を持つ光の光導波路層と垂直な方向についての光閉
じ込め係数と、光導波路層に垂直な偏波を持つ光の光導
波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係数との差の
絶対値が最大となる厚さより大きくする。
光素子によれば、光導波路層は等方性半導体結晶であ
り、光導波路層の両側の埋め込み層は絶縁性物質であ
る。そして、光導波路層の厚さは、光導波路層に平行な
偏波を持つ光の光導波路層と垂直な方向についての光閉
じ込め係数と、光導波路層に垂直な偏波を持つ光の光導
波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係数との差の
絶対値が最大となる厚さより大きくする。
【００３９】その結果、偏波依存性の小さい光導波路型
光素子を得ることが出来た。
光素子を得ることが出来た。
【００４０】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。これらの図面において、各構成成分は、この
発明が理解出来る程度に各構成成分の形状、大きさ、お
よび配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、
説明に用いる各図において同様な構成成分については同
一の番号を付して示している。
説明する。これらの図面において、各構成成分は、この
発明が理解出来る程度に各構成成分の形状、大きさ、お
よび配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、
説明に用いる各図において同様な構成成分については同
一の番号を付して示している。
【００４１】１．第１実施例 第１実施例は光導波路型光素子の一つである光強度変調
器について示している。光強度変調器では、光導波路層
が光吸収層として機能する。図１は、光強度変調器を構
成する素子を概略的に示す断面図である。この素子は、
ｎ−ＩｎＰ半導体基板１０上に、順にｎ−ＩｎＰクラッ
ド層、アンドープト（ｕｎｄｏｐｅｄ）ＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層３０、アンドープト（ｕｎｄｏｐｅｄ）Ｉｎ
Ｐ拡散防止層４０、ｐ−ＩｎＰクラッド層５０、ｐ+ −
ＩｎＧａＡｓコンタクト層６０が積層されている。そし
て、ｎ−ＩｎＰクラッド層は基板１０側の基板側ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層２０ａと光導波路層３０側の光導波路層
側ｎ−ＩｎＰクラッド層２０ｂとから構成されている。
そして、光導波路層側ｎ−ＩｎＰクラッド層２０ｂ、厚
さが約０．２５μｍのアンドープトＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層３０、厚さが約０．１μｍのアンドープトＩｎＰ
拡散防止層４０、厚さが約２μｍのｐ−ＩｎＰコンタク
ト層５０および厚さが約０．２μｍのｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層６０により幅３μｍ、深さ４〜５μｍの
リッジストライプ構造７０が形成されている。また、入
射光として波長１．５５μｍの光を用いるため、アンド
ープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０のホトルミネッセ
ンス波長は１．４７μｍである。そして、リッジストラ
イプ構造７０の両側は、低誘電率のポリイミド８０で埋
め込まれている。さらに、リッジストライプ構造７０の
上部には、オーミックコンタクト用ｎ型電極９０および
ボンディング用ｎ型電極１００を形成し、基板の裏面に
は、オーミックコンタクト用ｐ型電極１１０およびボン
ディング用ｐ型電極１２０を形成する。
器について示している。光強度変調器では、光導波路層
が光吸収層として機能する。図１は、光強度変調器を構
成する素子を概略的に示す断面図である。この素子は、
ｎ−ＩｎＰ半導体基板１０上に、順にｎ−ＩｎＰクラッ
ド層、アンドープト（ｕｎｄｏｐｅｄ）ＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層３０、アンドープト（ｕｎｄｏｐｅｄ）Ｉｎ
Ｐ拡散防止層４０、ｐ−ＩｎＰクラッド層５０、ｐ+ −
ＩｎＧａＡｓコンタクト層６０が積層されている。そし
て、ｎ−ＩｎＰクラッド層は基板１０側の基板側ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層２０ａと光導波路層３０側の光導波路層
側ｎ−ＩｎＰクラッド層２０ｂとから構成されている。
そして、光導波路層側ｎ−ＩｎＰクラッド層２０ｂ、厚
さが約０．２５μｍのアンドープトＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層３０、厚さが約０．１μｍのアンドープトＩｎＰ
拡散防止層４０、厚さが約２μｍのｐ−ＩｎＰコンタク
ト層５０および厚さが約０．２μｍのｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層６０により幅３μｍ、深さ４〜５μｍの
リッジストライプ構造７０が形成されている。また、入
射光として波長１．５５μｍの光を用いるため、アンド
ープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０のホトルミネッセ
ンス波長は１．４７μｍである。そして、リッジストラ
イプ構造７０の両側は、低誘電率のポリイミド８０で埋
め込まれている。さらに、リッジストライプ構造７０の
上部には、オーミックコンタクト用ｎ型電極９０および
ボンディング用ｎ型電極１００を形成し、基板の裏面に
は、オーミックコンタクト用ｐ型電極１１０およびボン
ディング用ｐ型電極１２０を形成する。
【００４２】このように素子１３０を構成した場合、光
導波路層３０として、等方性の半導体結晶であるアンド
ープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０が用いられてい
る。そして、光導波路層３０の屈折率は３．４８であ
り、光導波路層３０の上下に位置するｎ−ＩｎＰクラッ
ド層（２０ａおよび２０ｂ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層５
０およびアンドープトＩｎＰ拡散防止層４０の屈折率は
３．１７８である。これらの屈折率の値を用いて、光導
波路層と垂直な方向についてのＴＥ偏波光の光閉じ込め
係数とＴＭ偏波光の光閉じ込め係数との差の絶対値ΔΓ
V の光導波路層厚依存性を等価屈折率法により計算し
た。その結果は、図３の曲線ａおよびｂのように表され
る。第１実施例における光導波路層３０の厚さ０．２５
μｍは、図３中の曲線ａの場合の光閉じ込め係数の差の
絶対値ΔΓV が最大となる厚さ０．２μｍより大きいこ
とが理解できる。
導波路層３０として、等方性の半導体結晶であるアンド
ープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０が用いられてい
る。そして、光導波路層３０の屈折率は３．４８であ
り、光導波路層３０の上下に位置するｎ−ＩｎＰクラッ
ド層（２０ａおよび２０ｂ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層５
０およびアンドープトＩｎＰ拡散防止層４０の屈折率は
３．１７８である。これらの屈折率の値を用いて、光導
波路層と垂直な方向についてのＴＥ偏波光の光閉じ込め
係数とＴＭ偏波光の光閉じ込め係数との差の絶対値ΔΓ
V の光導波路層厚依存性を等価屈折率法により計算し
た。その結果は、図３の曲線ａおよびｂのように表され
る。第１実施例における光導波路層３０の厚さ０．２５
μｍは、図３中の曲線ａの場合の光閉じ込め係数の差の
絶対値ΔΓV が最大となる厚さ０．２μｍより大きいこ
とが理解できる。
【００４３】また、この素子１３０は、光導波路層３０
の両側が絶縁性物質である屈折率１．８４４のポリイミ
ド８０で埋め込まれており、光導波路層３０の幅は約３
μｍである。従って、図４および（９）式から理解でき
るように、この実施例の素子１３０を用いた光強度変調
器の偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は、文献２に開示する光
強度変調器に比べて、約１／１０であることが予想出来
る。
の両側が絶縁性物質である屈折率１．８４４のポリイミ
ド８０で埋め込まれており、光導波路層３０の幅は約３
μｍである。従って、図４および（９）式から理解でき
るように、この実施例の素子１３０を用いた光強度変調
器の偏波依存性ロス（ＰＤＬ）は、文献２に開示する光
強度変調器に比べて、約１／１０であることが予想出来
る。
【００４４】そこで、この実施例の素子１３０を用い
て、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を測定した。測定は、素
子１３０に３Ｖの電圧を印加して行った。この場合、光
導波路層の厚さは０．２６μｍであるため、電界強度は
約１１５ｋＶ／ｃｍとなる。そして、偏波依存性ロス
（ＰＤＬ）は、次式のように表されるため、ＴＥ偏波光
を素子１３０に入射する場合には、入射光強度と素子１
３０から出射するＴＥ偏波光強度を測定し、ＴＭ偏波光
を素子１３０に入射する場合には、入射光強度と素子１
３０から出射するＴＭ偏波光強度を測定した。
て、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を測定した。測定は、素
子１３０に３Ｖの電圧を印加して行った。この場合、光
導波路層の厚さは０．２６μｍであるため、電界強度は
約１１５ｋＶ／ｃｍとなる。そして、偏波依存性ロス
（ＰＤＬ）は、次式のように表されるため、ＴＥ偏波光
を素子１３０に入射する場合には、入射光強度と素子１
３０から出射するＴＥ偏波光強度を測定し、ＴＭ偏波光
を素子１３０に入射する場合には、入射光強度と素子１
３０から出射するＴＭ偏波光強度を測定した。
【００４５】 PDL ＝|10log[POUT,TM/PIN,TM]−10log[POUT,TE/PIN,TE]|・・・・（１２） そして、各測定値を（１２）式に代入して偏波依存性ロ
ス（ＰＤＬ）を求めると、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）
は、約０．３ｄＢとなり、偏波依存性を実用的な値まで
小さくすることが可能になった。また、この値は、文献
２に開示する光強度変調器における偏波依存性ロス（Ｐ
ＤＬ）の約１／１０であり、予想された値とほぼ一致す
る。
ス（ＰＤＬ）を求めると、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）
は、約０．３ｄＢとなり、偏波依存性を実用的な値まで
小さくすることが可能になった。また、この値は、文献
２に開示する光強度変調器における偏波依存性ロス（Ｐ
ＤＬ）の約１／１０であり、予想された値とほぼ一致す
る。
【００４６】この結果は光導波路層３０に等方性半導体
結晶を用い、光導波路層３０の両側を絶縁性物質である
ポリイミドで埋め込んであり、さらに、光導波路層３０
の厚さを光導波路層に平行な偏波を持つ光の光導波路層
と垂直な方向についての光閉じ込め係数と、光導波路層
に垂直な偏波を持つ光の前記光導波路層と垂直な方向に
ついての光閉じ込め係数との差の絶対値が最大となる厚
さより大きくしたことにより得られたということが理解
出来る。
結晶を用い、光導波路層３０の両側を絶縁性物質である
ポリイミドで埋め込んであり、さらに、光導波路層３０
の厚さを光導波路層に平行な偏波を持つ光の光導波路層
と垂直な方向についての光閉じ込め係数と、光導波路層
に垂直な偏波を持つ光の前記光導波路層と垂直な方向に
ついての光閉じ込め係数との差の絶対値が最大となる厚
さより大きくしたことにより得られたということが理解
出来る。
【００４７】また、このような光強度変調器を、光通信
システムの光送信機内、光伝送路内、光受信機内に組み
込むことにより、システム全体の性能を向上させること
が可能である。特に、通常の光通信システムでは、光フ
ァイバを伝送してきた光の偏波を制御することは非常に
困難であるので、光伝送路内や光受信機内に組み込むこ
とにより、システム全体の安定性を図ることができる。
さらに、この素子は光ゲートスイッチとして使用する場
合にも有用である。
システムの光送信機内、光伝送路内、光受信機内に組み
込むことにより、システム全体の性能を向上させること
が可能である。特に、通常の光通信システムでは、光フ
ァイバを伝送してきた光の偏波を制御することは非常に
困難であるので、光伝送路内や光受信機内に組み込むこ
とにより、システム全体の安定性を図ることができる。
さらに、この素子は光ゲートスイッチとして使用する場
合にも有用である。
【００４８】２．第２実施例 第２実施例は、光導波路型光素子の一つである光増幅器
について示している。なお、光増幅器では、光導波路層
が光増幅層として機能する。図２は、光増幅器を構成す
る素子を概略的に示す断面図である。第２実施例の素子
には第１実施例の素子に設けられているアンドープトＩ
ｎＰ拡散防止層４０は設けられていない。また、入射光
として波長１．５５μｍの光を用いるため、アンドープ
トＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０のホトルミネッセンス
波長は１．５７μｍである。その他の構成要素は第１実
施例の光強度変調器の場合と同じである。
について示している。なお、光増幅器では、光導波路層
が光増幅層として機能する。図２は、光増幅器を構成す
る素子を概略的に示す断面図である。第２実施例の素子
には第１実施例の素子に設けられているアンドープトＩ
ｎＰ拡散防止層４０は設けられていない。また、入射光
として波長１．５５μｍの光を用いるため、アンドープ
トＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０のホトルミネッセンス
波長は１．５７μｍである。その他の構成要素は第１実
施例の光強度変調器の場合と同じである。
【００４９】このように素子１３０を構成した場合、光
導波路層３０として、等方性の半導体結晶であるアンド
ープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０を用い、そして、
光導波路層３０の屈折率は３．４８であり、光導波路層
の上下に位置するｎ−ＩｎＰクラッド層（２０ａおよび
２０ｂ）およびｐ−ＩｎＰクラッド層５０の屈折率は
３．１７８である。これらの屈折率の値を用いて、ＴＥ
偏波光とＴＭ偏波光との間の光導波路層と垂直な方向に
ついての光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓV の光導波路
層厚依存性を等価屈折率法により計算した。その結果
は、図３の曲線ａおよびｂのように表される。第２実施
例における光導波路層３０の厚さ０．２５μｍは、図３
中の曲線ａの場合の光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓV
が最大となる厚さ０．２μｍより大きいことが理解でき
る。
導波路層３０として、等方性の半導体結晶であるアンド
ープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０を用い、そして、
光導波路層３０の屈折率は３．４８であり、光導波路層
の上下に位置するｎ−ＩｎＰクラッド層（２０ａおよび
２０ｂ）およびｐ−ＩｎＰクラッド層５０の屈折率は
３．１７８である。これらの屈折率の値を用いて、ＴＥ
偏波光とＴＭ偏波光との間の光導波路層と垂直な方向に
ついての光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓV の光導波路
層厚依存性を等価屈折率法により計算した。その結果
は、図３の曲線ａおよびｂのように表される。第２実施
例における光導波路層３０の厚さ０．２５μｍは、図３
中の曲線ａの場合の光閉じ込め係数の差の絶対値ΔΓV
が最大となる厚さ０．２μｍより大きいことが理解でき
る。
【００５０】また、この素子１３０は、光導波路層３０
の両側が絶縁性物質である屈折率１．８４４であるポリ
イミド８０で埋まれている。
の両側が絶縁性物質である屈折率１．８４４であるポリ
イミド８０で埋まれている。
【００５１】従って、この第２実施例の素子１３０を用
いた光増幅器の偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を、実用的な
値まで小さくすることが可能になる。
いた光増幅器の偏波依存性ロス（ＰＤＬ）を、実用的な
値まで小さくすることが可能になる。
【００５２】そして、第１実施例の場合と同様、このよ
うな光増幅器を、光通信システムの光送信機内、光伝送
路内、光受信機内に組み込むことにより、システム全体
の性能を向上させることが可能である。特に、通常の光
通信システムでは、光ファイバを伝送してきた光の偏波
を制御することは非常に困難であるので、光伝送路内や
光受信機内に組み込むことにより、システム全体の安定
性を図ることができる。また、光強度変調器と集積化し
て、光強度変調器の挿入損失を補償する用途としても有
用である。
うな光増幅器を、光通信システムの光送信機内、光伝送
路内、光受信機内に組み込むことにより、システム全体
の性能を向上させることが可能である。特に、通常の光
通信システムでは、光ファイバを伝送してきた光の偏波
を制御することは非常に困難であるので、光伝送路内や
光受信機内に組み込むことにより、システム全体の安定
性を図ることができる。また、光強度変調器と集積化し
て、光強度変調器の挿入損失を補償する用途としても有
用である。
【００５３】この発明は、上述した実施例に限定される
ものではないことは明らかである。たとえば、この第１
および第２実施例では、導波路層の両側を屈折率が１．
８４４であるポリイミドで埋め込んでいるが、屈折率が
２．５以下の絶縁性物質であれば、光導波路層との屈折
率差を十分にとることができ、光導波路層に平行な方向
の光閉じ込め係数の偏波による差を極めて小さくでき
る。従って、ポリイミド以外に空気（屈折率１）、Ｓｉ
Ｏ2 （屈折率１．４〜１．６）、ＳｉＯx （屈折率１．
８）、ＳｉＮx （屈折率２．０）およびＡｌ2 Ｏ3 （屈
折率１．６〜１．８）などの絶縁性物質あるいはそれら
の適当な組み合わせを用いることもできる。
ものではないことは明らかである。たとえば、この第１
および第２実施例では、導波路層の両側を屈折率が１．
８４４であるポリイミドで埋め込んでいるが、屈折率が
２．５以下の絶縁性物質であれば、光導波路層との屈折
率差を十分にとることができ、光導波路層に平行な方向
の光閉じ込め係数の偏波による差を極めて小さくでき
る。従って、ポリイミド以外に空気（屈折率１）、Ｓｉ
Ｏ2 （屈折率１．４〜１．６）、ＳｉＯx （屈折率１．
８）、ＳｉＮx （屈折率２．０）およびＡｌ2 Ｏ3 （屈
折率１．６〜１．８）などの絶縁性物質あるいはそれら
の適当な組み合わせを用いることもできる。
【００５４】また、例えば、第１実施例では光強度変調
器の場合について示しているが、電界吸収効果および電
気光学効果を利用した光位相変調器として適用すること
もできる。
器の場合について示しているが、電界吸収効果および電
気光学効果を利用した光位相変調器として適用すること
もできる。
【００５５】また、第１および第２実施例に示す素子を
電界吸収効果や光増幅効果を利用した光スイッチや光フ
ィルターなどに用いることもできるし、光吸収層や光増
幅層を単に光導波路として用いることもできる。
電界吸収効果や光増幅効果を利用した光スイッチや光フ
ィルターなどに用いることもできるし、光吸収層や光増
幅層を単に光導波路として用いることもできる。
【００５６】また、この発明は、基板の極性、基板の面
方位、あるいはストライプの形成方向、光導波路層の形
成方法および成長方法には限定されるものではない。さ
らに、実施例では、ＩｎＰ系の材料を用いた場合につい
て示したが、ＧａＡｓ系の材料を用いた場合についても
適用出来る。
方位、あるいはストライプの形成方向、光導波路層の形
成方法および成長方法には限定されるものではない。さ
らに、実施例では、ＩｎＰ系の材料を用いた場合につい
て示したが、ＧａＡｓ系の材料を用いた場合についても
適用出来る。
【００５７】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の光導波路型光素子によれば、光導波路層は等方性
半導体結晶であり、光導波路層の両側の埋め込み層は絶
縁性物質である。そして、光導波路層の厚さは、光導波
路層に平行な偏波を持つ光の光導波路層と垂直な方向に
ついての光閉じ込め係数と、光導波路層に垂直な偏波を
持つ光の光導波路層と垂直な方向についての光閉じ込め
係数との差の絶対値が最大となる厚さより大きくする。
発明の光導波路型光素子によれば、光導波路層は等方性
半導体結晶であり、光導波路層の両側の埋め込み層は絶
縁性物質である。そして、光導波路層の厚さは、光導波
路層に平行な偏波を持つ光の光導波路層と垂直な方向に
ついての光閉じ込め係数と、光導波路層に垂直な偏波を
持つ光の光導波路層と垂直な方向についての光閉じ込め
係数との差の絶対値が最大となる厚さより大きくする。
【００５８】その結果、偏波依存性の小さい光導波路型
光素子が得られた。
光素子が得られた。
【図１】第１実施例の説明に供する光強度変調器を構成
する素子を示す断面図である。
する素子を示す断面図である。
【図２】第２実施例の説明に供する光増幅器を構成する
素子を示す断面図である。
素子を示す断面図である。
【図３】光導波路層と垂直な方向についての光閉じ込め
係数の差の光導波路層厚依存性である。
係数の差の光導波路層厚依存性である。
【図４】光導波路層と平行な方向についての光閉じ込め
係数の差の光導波路層幅依存性である。
係数の差の光導波路層幅依存性である。
１０：ｎ−ＩｎＰ半導体基板 ２０ａ：基板側ｎ−ＩｎＰクラッド層 ２０ｂ：光導波路層側ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３０：アンドープトＩｎＧａＡｓＰ光導波路層 ４０：アンドープトＩｎＰ拡散防止層 ５０：ｐ−ＩｎＰクラッド層 ６０：ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ７０：リッジストライプ構造 ８０：ポリイミド ９０：オーミックコンタクト用ｎ型電極 １００：ボンディング用ｎ型電極 １１０：オーミックコンタクト用ｐ型電極 １２０：ボンディング用ｐ型電極 １３０：素子
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｎ
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも基板と、該基板の上側の光導
波路層と、該光導波路層の上側のクラッド層と、前記光
導波路層の両側の埋め込み層とからなる光導波路型光素
子において、 前記光導波路層は等方性半導体結晶であり、 前記埋め込み層は絶縁性物質であり、 前記光導波路層の厚さは、前記光導波路層に平行な偏波
を持つ光の前記光導波路層と垂直な方向についての光閉
じ込め係数と、前記光導波路層に垂直な偏波を持つ光の
前記光導波路層と垂直な方向についての光閉じ込め係数
との差の絶対値が最大となる厚さより大きいことを特徴
とする光導波路型光素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光導波路型光素子にお
いて、前記絶縁性物質を前記光に対する屈折率が２．５
以下の物質とすることを特徴とする光導波路型光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6302199A JPH08160234A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 光導波路型光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6302199A JPH08160234A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 光導波路型光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160234A true JPH08160234A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17906136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6302199A Pending JPH08160234A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 光導波路型光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08160234A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510178A (ja) * | 2000-08-11 | 2004-04-02 | アルカテル・オプトロニクス・ユー・ケイ・リミテツド | 集積化された光装置 |
| EP1182474A3 (en) * | 2000-08-22 | 2004-11-10 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Optical waveguide and fabricating method thereof, and optical waveguide circuit |
| JP2010286602A (ja) * | 2009-06-10 | 2010-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変光減衰器およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP6302199A patent/JPH08160234A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510178A (ja) * | 2000-08-11 | 2004-04-02 | アルカテル・オプトロニクス・ユー・ケイ・リミテツド | 集積化された光装置 |
| EP1182474A3 (en) * | 2000-08-22 | 2004-11-10 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Optical waveguide and fabricating method thereof, and optical waveguide circuit |
| JP2010286602A (ja) * | 2009-06-10 | 2010-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変光減衰器およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011106 |