JPH08288541A - 半導体光集積化素子、及び光ジャイロ - Google Patents
半導体光集積化素子、及び光ジャイロInfo
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- JPH08288541A JPH08288541A JP9476295A JP9476295A JPH08288541A JP H08288541 A JPH08288541 A JP H08288541A JP 9476295 A JP9476295 A JP 9476295A JP 9476295 A JP9476295 A JP 9476295A JP H08288541 A JPH08288541 A JP H08288541A
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- Japan
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- integrated device
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
- G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバジャイロを構成する構成するスー
パルミネッセンスダイオード、フォトダイオード、Ｙ分
岐をモノリシックに集積化した半導体光集積化素子を提
供することにより光ジャイロの低コスト化・小型化を図
る。 【構成】 半導体基板１１上にクラッド層１２、光ガイ
ド層１３，１４、圧縮歪み量子井戸層１５、再成長層１
６を順次成長し、ＳＬＤ、ＰＤとなる領域以外の再成長
層、圧縮歪み量子井戸活性層を除去した後、基板全体に
クラッド層１８、コンタクト層１９を成長する。エッチ
ング等の手段により光導波路形成する。 【効果】 本発明によりスーパルミネッセンスダイオー
ド、フォトダイオード、分岐導波路等をモノリシックに
集積化した光ジャイロ用半導体光集積化素子を提供でき
る。また、本集積化素子を用いた光ジャイロでは偏光フ
ィルタが不要になる。従って、本発明により光ジャイロ
の小型化・低コスト化が達成される。
パルミネッセンスダイオード、フォトダイオード、Ｙ分
岐をモノリシックに集積化した半導体光集積化素子を提
供することにより光ジャイロの低コスト化・小型化を図
る。 【構成】 半導体基板１１上にクラッド層１２、光ガイ
ド層１３，１４、圧縮歪み量子井戸層１５、再成長層１
６を順次成長し、ＳＬＤ、ＰＤとなる領域以外の再成長
層、圧縮歪み量子井戸活性層を除去した後、基板全体に
クラッド層１８、コンタクト層１９を成長する。エッチ
ング等の手段により光導波路形成する。 【効果】 本発明によりスーパルミネッセンスダイオー
ド、フォトダイオード、分岐導波路等をモノリシックに
集積化した光ジャイロ用半導体光集積化素子を提供でき
る。また、本集積化素子を用いた光ジャイロでは偏光フ
ィルタが不要になる。従って、本発明により光ジャイロ
の小型化・低コスト化が達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバジャイロ応用
を目的とした半導体光集積化素子、及び光ファイバジャ
イロに関する。
を目的とした半導体光集積化素子、及び光ファイバジャ
イロに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバジャイロは、感度・安定性の
面で他の方式のジャイロに比べて優れており、近年では
自動車用のナビゲーションシステムへの応用が期待され
ている。従来の光ファイバジャイロの構成の一例を図５
に示す。本ジャイロではスーパルミネッセンスダイオー
ド（ＳＬＤ）モジュール６４から発せられる光をファイ
バカップラで分岐し、分岐光をファイバループ４５に両
端から入射する。透過光はファイバカップラで再度合波
干渉され、フォトダイオード（ＰＤ）６５に入射され
る。４６は分岐された２つの光の位相関係を調整するた
めの位相変調器である。光ジャイロが回転している場合
には、ファイバループ４５を右回りと左回りに回る光に
周波数差が生じ（サニアック効果）、両者の干渉光強度
が変化する。これをＰＤ６５で検出することによって角
速度が計測される。ＳＬＤモジュール６４は光出力を一
定に保つための光出力モニタ用ＰＤ６３を有している。
光ファイバジャイロには、感度の点から短波長帯（０．
８μｍ帯）ＳＬＤが使用される。
面で他の方式のジャイロに比べて優れており、近年では
自動車用のナビゲーションシステムへの応用が期待され
ている。従来の光ファイバジャイロの構成の一例を図５
に示す。本ジャイロではスーパルミネッセンスダイオー
ド（ＳＬＤ）モジュール６４から発せられる光をファイ
バカップラで分岐し、分岐光をファイバループ４５に両
端から入射する。透過光はファイバカップラで再度合波
干渉され、フォトダイオード（ＰＤ）６５に入射され
る。４６は分岐された２つの光の位相関係を調整するた
めの位相変調器である。光ジャイロが回転している場合
には、ファイバループ４５を右回りと左回りに回る光に
周波数差が生じ（サニアック効果）、両者の干渉光強度
が変化する。これをＰＤ６５で検出することによって角
速度が計測される。ＳＬＤモジュール６４は光出力を一
定に保つための光出力モニタ用ＰＤ６３を有している。
光ファイバジャイロには、感度の点から短波長帯（０．
８μｍ帯）ＳＬＤが使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
ファイバジャイロは、ＳＬＤ、ＰＤなどの複数の半導体
光素子をそれぞれモジュール化し、更にそれらのモジュ
ールとカップラ、位相変調器、ファイバループをスプラ
イス接続することによって作製される。従って、部品数
・工程数が多く、コスト・量産性の点で問題がある。
ファイバジャイロは、ＳＬＤ、ＰＤなどの複数の半導体
光素子をそれぞれモジュール化し、更にそれらのモジュ
ールとカップラ、位相変調器、ファイバループをスプラ
イス接続することによって作製される。従って、部品数
・工程数が多く、コスト・量産性の点で問題がある。
【０００４】ＳＬＤ、ＰＤ、Ｙ分岐、偏光フィルタ等を
同一半導体基板上にモノリシックに集積化した半導体光
集積化素子を実現できればできれば、部品数、工程数が
削減できる。しかしながら、これを実現するためには異
なるバンドギャップを有する光導波路を同一基板上に形
成し、それらを低損失でかつ安定に結合する技術が必要
である。このような技術はＩｎＰを基板とする長波帯に
ついては比較的よく検討されている。しかし、長波長帯
光集積化素子をもちいて光ジャイロを構成した場合に
は、ジャイロの感度が悪くなると同時に発光温度特性が
悪くなり、強いてはジャイロの温度特性が悪くなるとい
う問題がある。
同一半導体基板上にモノリシックに集積化した半導体光
集積化素子を実現できればできれば、部品数、工程数が
削減できる。しかしながら、これを実現するためには異
なるバンドギャップを有する光導波路を同一基板上に形
成し、それらを低損失でかつ安定に結合する技術が必要
である。このような技術はＩｎＰを基板とする長波帯に
ついては比較的よく検討されている。しかし、長波長帯
光集積化素子をもちいて光ジャイロを構成した場合に
は、ジャイロの感度が悪くなると同時に発光温度特性が
悪くなり、強いてはジャイロの温度特性が悪くなるとい
う問題がある。
【０００５】さらに、半導体光導波路で偏光フィルタを
実現し、集積化するのは困難である。たとえ偏光フィル
タ以外の光素子を集積化しても、部品点数・工呈数の削
減が小さくなってしまい、光素子集積化のメリットが減
ってしまうという問題がある。
実現し、集積化するのは困難である。たとえ偏光フィル
タ以外の光素子を集積化しても、部品点数・工呈数の削
減が小さくなってしまい、光素子集積化のメリットが減
ってしまうという問題がある。
【０００６】本発明の目的はＳＬＤ、ＰＤ、Ｙ分岐など
を半導体基板上に集積化した短波長帯光ジャイロ用半導
体光集積化素子を提供することにあり、また本発明の他
の目的は、偏光フィルタ無しでも光ジャイロが作用する
半導体光集積化素子を提供することにある。
を半導体基板上に集積化した短波長帯光ジャイロ用半導
体光集積化素子を提供することにあり、また本発明の他
の目的は、偏光フィルタ無しでも光ジャイロが作用する
半導体光集積化素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記半導体発光素子は以
下の手段により実現できる。半導体基板上にクラッド
層、光ガイド層、圧縮歪み量子井戸活性層、再成長層を
順次成長する。次にＳＬＤ、ＰＤとなる領域以外の再成
長層、圧縮歪み量子井戸活性層を除去し、再び基板全体
にクラッド層、コンタクト層を成長する。最後にエッチ
ング等の手段により光導波路形成し、ＳＬＤ、ＰＤ各部
に電極を作製する。
下の手段により実現できる。半導体基板上にクラッド
層、光ガイド層、圧縮歪み量子井戸活性層、再成長層を
順次成長する。次にＳＬＤ、ＰＤとなる領域以外の再成
長層、圧縮歪み量子井戸活性層を除去し、再び基板全体
にクラッド層、コンタクト層を成長する。最後にエッチ
ング等の手段により光導波路形成し、ＳＬＤ、ＰＤ各部
に電極を作製する。
【０００８】
【作用】図１に示した本発明による光ジャイロ用光集積
化素子の一例を用いて作用を説明する。本素子はＧａＡ
ｓ基板１１上にＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＡｌＧａ
Ａｓガイド層１３、ＧａＡｓガイド層１４、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層１５、ＧａＡｓ再成長層
１６をエピタキシャル成長した後、ＳＬＤ、ＰＤとなる
領域以外のＧａＡｓ再成長層１６、ＩｎＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ圧縮歪量子井戸層１５を除去し、再度基板全面にＡ
ｌＧａＡｓガイド層１７、ＡｌＧａＡｓクラッド層１
６、ＧａＡｓコンタクト層１９を成長して作製される。
従って、本集積化素子では、ＳＬＤのＩｎＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ圧縮歪量子井戸層で発光した光（波長約１μｍ）
は、吸収を受けることなくＳＬＤ、ＰＤ以外の光導波路
・Ｙ分岐を伝搬できる。一方、ＰＤではＩｎＧａＡｓ／
ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層１５が吸収層として作用す
る。再成長の時に基板に存在する段差は、わずか０．１
μｍ程度であり、また基板全体に成長を行うので、領域
間で導波路の結合損失となるような異常成長を生じな
い。またＳＬＤ部、ＰＤ部においても光は主にガイド層
により閉じ込められた光導波路構造となっており、従っ
て同じガイド層を有する他の光導波路（Ｙ分岐）との接
続部分で生じる結合損失は小さく押さえることができ
る。
化素子の一例を用いて作用を説明する。本素子はＧａＡ
ｓ基板１１上にＡｌＧａＡｓクラッド層１２、ＡｌＧａ
Ａｓガイド層１３、ＧａＡｓガイド層１４、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層１５、ＧａＡｓ再成長層
１６をエピタキシャル成長した後、ＳＬＤ、ＰＤとなる
領域以外のＧａＡｓ再成長層１６、ＩｎＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ圧縮歪量子井戸層１５を除去し、再度基板全面にＡ
ｌＧａＡｓガイド層１７、ＡｌＧａＡｓクラッド層１
６、ＧａＡｓコンタクト層１９を成長して作製される。
従って、本集積化素子では、ＳＬＤのＩｎＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ圧縮歪量子井戸層で発光した光（波長約１μｍ）
は、吸収を受けることなくＳＬＤ、ＰＤ以外の光導波路
・Ｙ分岐を伝搬できる。一方、ＰＤではＩｎＧａＡｓ／
ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層１５が吸収層として作用す
る。再成長の時に基板に存在する段差は、わずか０．１
μｍ程度であり、また基板全体に成長を行うので、領域
間で導波路の結合損失となるような異常成長を生じな
い。またＳＬＤ部、ＰＤ部においても光は主にガイド層
により閉じ込められた光導波路構造となっており、従っ
て同じガイド層を有する他の光導波路（Ｙ分岐）との接
続部分で生じる結合損失は小さく押さえることができ
る。
【０００９】図２に該光ジャイロ用半導体集積化素子を
用いて構成した光ファイバジャイロの一例を示す。ま
た、図６には、本発明で用いたＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
圧縮歪量子井戸層の発光、及び吸収強度の偏光及び波長
依存性を示す。これらを用いて、本発明による集積化素
子を用いた光ファイバジャイロでは、偏光フィルタが不
要な理由を述べる。圧縮歪み量子井戸では、２軸性の応
力のためにヘビーホール・電子間のバンドギャップエネ
ルギーがライトーホール・電子間のバンドギャップエネ
ルギーにくらべて小さくなり、注入されたキャリアのほ
とんどがヘビーホール・電子間で再結合し発光する。ヘ
ビーホール・電子間での再結合で生じる発光はＴＥ偏光
であり、従って偏光フィルタを用いなくても充分にＴＥ
に偏光した光が得られる。
用いて構成した光ファイバジャイロの一例を示す。ま
た、図６には、本発明で用いたＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
圧縮歪量子井戸層の発光、及び吸収強度の偏光及び波長
依存性を示す。これらを用いて、本発明による集積化素
子を用いた光ファイバジャイロでは、偏光フィルタが不
要な理由を述べる。圧縮歪み量子井戸では、２軸性の応
力のためにヘビーホール・電子間のバンドギャップエネ
ルギーがライトーホール・電子間のバンドギャップエネ
ルギーにくらべて小さくなり、注入されたキャリアのほ
とんどがヘビーホール・電子間で再結合し発光する。ヘ
ビーホール・電子間での再結合で生じる発光はＴＥ偏光
であり、従って偏光フィルタを用いなくても充分にＴＥ
に偏光した光が得られる。
【００１０】一方、同じ圧縮歪量子井戸の吸収強度はバ
ンド端でＴＥ光に関してのみ大きな値を持つ（図６）。
従って、圧縮歪み量子井戸を吸収層とする導波路型ＰＤ
の感度は、バンド端近傍の波長の光、すなわち同一構造
の量子井戸から発光する光に対して、大きな偏波依存性
を有している。従来の光ファイバジャイロ（図５）で
は、光ファイバカップラなどで生じる偏光クロストーク
を再度ファイバ型偏光フィルタ６１を通過させて除去し
ているが、本半導体集積化素子を用いた光ジャイロ（図
２）では、今述べたＰＤ（II）の持つ感度の偏光依存性
を利用して偏光クロストークを除去できる。
ンド端でＴＥ光に関してのみ大きな値を持つ（図６）。
従って、圧縮歪み量子井戸を吸収層とする導波路型ＰＤ
の感度は、バンド端近傍の波長の光、すなわち同一構造
の量子井戸から発光する光に対して、大きな偏波依存性
を有している。従来の光ファイバジャイロ（図５）で
は、光ファイバカップラなどで生じる偏光クロストーク
を再度ファイバ型偏光フィルタ６１を通過させて除去し
ているが、本半導体集積化素子を用いた光ジャイロ（図
２）では、今述べたＰＤ（II）の持つ感度の偏光依存性
を利用して偏光クロストークを除去できる。
【００１１】上記２つの理由により、本半導体集積化素
子を使用した場合、従来の光ファイバジャイロで不可欠
であった偏光フィルタを用いないでも光ファイバジャイ
ロを構成できる。
子を使用した場合、従来の光ファイバジャイロで不可欠
であった偏光フィルタを用いないでも光ファイバジャイ
ロを構成できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００１３】（実施例１）図１−（ａ）は、本実施例１
において作製した光ジャイロ用半導体光集積化素子ので
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は
（ａ） のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ’'
断面図である。
において作製した光ジャイロ用半導体光集積化素子ので
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は
（ａ） のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ’'
断面図である。
【００１４】ｎ−ＧａＡｓ基板１１上にｎ−Ａｌ0.4Ｇ
ａ0.60Ａｓクラッド層（１．５μｍ）１２、Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.80Ａｓガイド層（０．０５μｍ）１３、ＧａＡｓガ
イド層（０．１０μｍ）１４、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ｇ
ａＡｓ 圧縮歪量子井戸層１５（井戸幅７ｎｍ、周期数
２）、ＧａＡｓ再成長（０．０５μｍ）１６をＭＢＥ
（分子線エピタキシー）より成長する。ＳＬＤ及びＰＤ
となる領域を除いて、成長したＧａＡｓ再成長層１６、
圧縮歪多重量子井戸層１５をエッチングによって除去
し、再度、ＭＢＥにて基板全面に、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
ガイド層（０．０５μｍ）１７、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層（１．５μｍ）１８、ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層（０．２μｍ）１９を成長する。次に基板をエッ
チングして光導波路２０を形成する。ＳｉＯ2２１によ
りパッシベーションを行ったのち、ＳＬＤ、及び、２つ
のＰＤにｐ電極２２、２３、２４をそれぞれ設けた。ｎ
電極２３を蒸着し、劈開により素子を切り出し、光入出
力端面に反射防止膜２４を設けた。ＳＬＤ領域、ＰＤ領
域の長さはそれぞれ５００μｍとした。
ａ0.60Ａｓクラッド層（１．５μｍ）１２、Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.80Ａｓガイド層（０．０５μｍ）１３、ＧａＡｓガ
イド層（０．１０μｍ）１４、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／Ｇ
ａＡｓ 圧縮歪量子井戸層１５（井戸幅７ｎｍ、周期数
２）、ＧａＡｓ再成長（０．０５μｍ）１６をＭＢＥ
（分子線エピタキシー）より成長する。ＳＬＤ及びＰＤ
となる領域を除いて、成長したＧａＡｓ再成長層１６、
圧縮歪多重量子井戸層１５をエッチングによって除去
し、再度、ＭＢＥにて基板全面に、Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
ガイド層（０．０５μｍ）１７、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層（１．５μｍ）１８、ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層（０．２μｍ）１９を成長する。次に基板をエッ
チングして光導波路２０を形成する。ＳｉＯ2２１によ
りパッシベーションを行ったのち、ＳＬＤ、及び、２つ
のＰＤにｐ電極２２、２３、２４をそれぞれ設けた。ｎ
電極２３を蒸着し、劈開により素子を切り出し、光入出
力端面に反射防止膜２４を設けた。ＳＬＤ領域、ＰＤ領
域の長さはそれぞれ５００μｍとした。
【００１５】作製した素子のＳＬＤに電流を流したとこ
ろ、素子導波路端面からスーパルミネッセンス光（波長
１．０μｍ）が得られ、電流４０ｍＡの時の光出力は３
ｍＷであった。発光のＴＥ成分はＴＭ成分に比べて２０
ｄＢ以上大きく、発光が偏光していることを確認した。
また、この時ＰＤ（Ｉ）電極２３には、発光強度に比例
する光電流が流れ、このＰＤが光出力モニタとして機能
することを確認した。次に、素子端面から１．０μｍの
偏光した光を入射したところ、ＰＤ（II）電極２４に入
射光に比例した光電流が流れた。光電流は入射光がＴＥ
偏光した時にもっとも強く、ＴＭ偏光に対する受光感度
はＴＥモードに比べて２０ｄＢ小さかった。
ろ、素子導波路端面からスーパルミネッセンス光（波長
１．０μｍ）が得られ、電流４０ｍＡの時の光出力は３
ｍＷであった。発光のＴＥ成分はＴＭ成分に比べて２０
ｄＢ以上大きく、発光が偏光していることを確認した。
また、この時ＰＤ（Ｉ）電極２３には、発光強度に比例
する光電流が流れ、このＰＤが光出力モニタとして機能
することを確認した。次に、素子端面から１．０μｍの
偏光した光を入射したところ、ＰＤ（II）電極２４に入
射光に比例した光電流が流れた。光電流は入射光がＴＥ
偏光した時にもっとも強く、ＴＭ偏光に対する受光感度
はＴＥモードに比べて２０ｄＢ小さかった。
【００１６】次に得られた光集積化素子の光モジュール
を作製し、その光ファイバモジュールを用いて光ファイ
バジャイロを作製した（図２）。本光ファイバジャイロ
では半導体光集積化素子のＳＬＤから得られる偏光した
光を、光カップラ４４によって２分岐し、偏波面保持フ
ァイバループの両端から入射し、通過した光を再度同一
ファイバカップラで干渉・合波し、さらにその合波光を
集積化素子上のＹ分岐で分岐し、その強度をＰＤ（II）
で測定することにより角速度を検出する。またＰＤ
（Ｉ）の電流をモニタすることにより、ＳＬＤの発光強
度を一定にしている。本光ファイバジャイロの特性を評
価したところ、従来の光ファイバジャイロ（図５）と同
様な高い性能が得られた。
を作製し、その光ファイバモジュールを用いて光ファイ
バジャイロを作製した（図２）。本光ファイバジャイロ
では半導体光集積化素子のＳＬＤから得られる偏光した
光を、光カップラ４４によって２分岐し、偏波面保持フ
ァイバループの両端から入射し、通過した光を再度同一
ファイバカップラで干渉・合波し、さらにその合波光を
集積化素子上のＹ分岐で分岐し、その強度をＰＤ（II）
で測定することにより角速度を検出する。またＰＤ
（Ｉ）の電流をモニタすることにより、ＳＬＤの発光強
度を一定にしている。本光ファイバジャイロの特性を評
価したところ、従来の光ファイバジャイロ（図５）と同
様な高い性能が得られた。
【００１７】（実施例２）図３−（ａ）は、本実施例２
において作製した光ジャイロ用半導体光集積化素子ので
あり、（ｂ）は（ａ） のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ'断
面図である。
において作製した光ジャイロ用半導体光集積化素子ので
あり、（ｂ）は（ａ） のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ'断
面図である。
【００１８】ｎ−ＧａＡｓ基板１１上にｎ−Ｉｎ0.5Ｇ
ａ0.5Ｐクラッド層（１．５μｍ）３１、ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層（０．１５μｍ、バンドギャップ波長０．８
μｍ）３２、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓ 圧縮歪量
子井戸層１５（井戸幅７ｎｍ、周期数２）、ＩｎＧａＡ
ｓＰ再成長層（０．０５μｍ）３３をＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長法）により成長する。ＳＬＤ及びＰＤとな
る領域を除いて成長したＩｎＧａＡｓＰ再成長層３３、
圧縮歪多重量子井戸層１５を選択エッチングによって除
去し、再度、ＭＯＣＶＤ により基板全面にｐ−Ｉｎ0.5
Ｇａ0.5Ｐクラッド層（１．５μｍ）３４、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層（０．２μｍ）１９を成長する。次に、
基板をエッチングして光導波路２０を形成する。最後に
ＳｉＯ2２１によりパッシベーションを行ったのち、Ｓ
ＬＤ、及び、２つのＰＤにｐ電極２２、２３、２４を設
けた。ｎ電極２５を蒸着し、劈開により素子を切り出
し、光入出力端面に反射防止膜２６を設けた。ＳＬＤ領
域、ＰＤ領域の長さはそれぞれ５００μｍとした。
ａ0.5Ｐクラッド層（１．５μｍ）３１、ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層（０．１５μｍ、バンドギャップ波長０．８
μｍ）３２、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓ 圧縮歪量
子井戸層１５（井戸幅７ｎｍ、周期数２）、ＩｎＧａＡ
ｓＰ再成長層（０．０５μｍ）３３をＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長法）により成長する。ＳＬＤ及びＰＤとな
る領域を除いて成長したＩｎＧａＡｓＰ再成長層３３、
圧縮歪多重量子井戸層１５を選択エッチングによって除
去し、再度、ＭＯＣＶＤ により基板全面にｐ−Ｉｎ0.5
Ｇａ0.5Ｐクラッド層（１．５μｍ）３４、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層（０．２μｍ）１９を成長する。次に、
基板をエッチングして光導波路２０を形成する。最後に
ＳｉＯ2２１によりパッシベーションを行ったのち、Ｓ
ＬＤ、及び、２つのＰＤにｐ電極２２、２３、２４を設
けた。ｎ電極２５を蒸着し、劈開により素子を切り出
し、光入出力端面に反射防止膜２６を設けた。ＳＬＤ領
域、ＰＤ領域の長さはそれぞれ５００μｍとした。
【００１９】作製した素子のＳＬＤに電流を流したとこ
ろ、素子導波路端面からスーパルミネッセンス光（波長
１．０μｍ）が得られ、電流４０ｍＡの時の光出力は両
出力端合計で３ｍＷであった。発光のＴＥ成分はＴＭ成
分に比べて２０ｄＢ大きかった。また、この時ＰＤ
（Ｉ）電極２３には、発光強度に比例する光電流が流
れ、このＰＤが光出力モニタとして機能することを確認
した。次に、素子端面から１．０μｍの偏光した光を入
射したところ、ＰＤ（II）電極２４に入射光に比例した
光電流が流れた。光電流は入射光がＴＥ偏光した時にも
っとも強く、ＴＭ偏光に対する受光感度はＴＥモードに
比べて２０ｄＢ小さかった。
ろ、素子導波路端面からスーパルミネッセンス光（波長
１．０μｍ）が得られ、電流４０ｍＡの時の光出力は両
出力端合計で３ｍＷであった。発光のＴＥ成分はＴＭ成
分に比べて２０ｄＢ大きかった。また、この時ＰＤ
（Ｉ）電極２３には、発光強度に比例する光電流が流
れ、このＰＤが光出力モニタとして機能することを確認
した。次に、素子端面から１．０μｍの偏光した光を入
射したところ、ＰＤ（II）電極２４に入射光に比例した
光電流が流れた。光電流は入射光がＴＥ偏光した時にも
っとも強く、ＴＭ偏光に対する受光感度はＴＥモードに
比べて２０ｄＢ小さかった。
【００２０】次に得られた光集積化素子の光モジュール
を作製し、これを用いて光ジャイロを作製した。光ジャ
イロの構成を図４に示す。本光ファイバジャイロでは、
実施例１において、ファイバカップラを半導体集積化素
子中のＹ分岐で置き換えた点を除いては、実施例１と同
一である。本光ファイバジャイロの特性を評価したとこ
ろ、従来の光ファイバジャイロと同様な高い性能が得ら
れた。
を作製し、これを用いて光ジャイロを作製した。光ジャ
イロの構成を図４に示す。本光ファイバジャイロでは、
実施例１において、ファイバカップラを半導体集積化素
子中のＹ分岐で置き換えた点を除いては、実施例１と同
一である。本光ファイバジャイロの特性を評価したとこ
ろ、従来の光ファイバジャイロと同様な高い性能が得ら
れた。
【００２１】上記、実施例は特にＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ圧縮歪量子井戸を活性層・吸収層とする半導体集積化
素子についてのべたが、その他の半導体混晶で構成され
た圧縮歪量子井戸（例えばＩｎＧａＡｌＡｓ／ＧａＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ等）を用
いても実施可能であることは言うまでもない。
ｓ圧縮歪量子井戸を活性層・吸収層とする半導体集積化
素子についてのべたが、その他の半導体混晶で構成され
た圧縮歪量子井戸（例えばＩｎＧａＡｌＡｓ／ＧａＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ等）を用
いても実施可能であることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】本発明により、偏光度が大きな光を発光
するＳＬＤ、感度の偏光依存性が大きなＰＤ、Ｙ分岐を
半導体基板上に集積した集積化光素子を容易に実現でき
る。従って、本光素子を用いて光ジャイロを構成するこ
とにより、従来に比べて、格段に少ない部品数で光ジャ
イロを構成でき、光ジャイロの小型化、低コスト化が達
成できる。
するＳＬＤ、感度の偏光依存性が大きなＰＤ、Ｙ分岐を
半導体基板上に集積した集積化光素子を容易に実現でき
る。従って、本光素子を用いて光ジャイロを構成するこ
とにより、従来に比べて、格段に少ない部品数で光ジャ
イロを構成でき、光ジャイロの小型化、低コスト化が達
成できる。
【図１】（ａ）本発明の実施例１における光ジャイロ用
半導体光集積化素子の平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’
断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）（ａ）
のＣ−Ｃ’断面図。
半導体光集積化素子の平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’
断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）（ａ）
のＣ−Ｃ’断面図。
【図２】本発明の実施例１における半導体光集積化素子
を使用した光ファイバジャイロの構成図。
を使用した光ファイバジャイロの構成図。
【図３】（ａ）本発明の実施例２における光ジャイロ用
半導体光集積化素子の平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’
断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）（ａ）
のＣ−Ｃ’断面図。
半導体光集積化素子の平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’
断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）（ａ）
のＣ−Ｃ’断面図。
【図４】本発明の実施例２における半導体光集積化素子
を使用した光ファイバジャイロの構成図。
を使用した光ファイバジャイロの構成図。
【図５】従来の光ファイバジャイロの構成図。
【図６】歪み量子井戸の発光及び吸収特性の波長依存
性、偏波依存性を示す図。
性、偏波依存性を示す図。
１１…ｎ−ＧａＡｓ基板、１２…ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓクラッド層、１３、１６…ｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0。8Ａｓガ
イド層、１４…ＧａＡｓガイド層、１５…ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層、１７…ＧａＡｓ再成長
層、１８…ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.2Ａｓクラッド層、１９…
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、２０…光導波路、２１…Ｓ
ｉＯ2、２２…スーパルミネッセンスダイオード（ＳＬ
Ｄ）電極、２３…フォトダイオード（ＰＤ）（Ｉ）電
極、２４…フォトダイオード（ＰＤ）（II）電極、２５
…ｎ電極、２６…反射防止膜、３１…ｎ−ＩｎＧａＰク
ラッド層、３２…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、３３…
ＩｎＧａＡｓＰ再成長層、３4…ｐ−ＩｎＧａＰクラッ
ド層、４１…本発明による半導体光集積化素子、４２…
半導体光集積化素子モジュール、４３…レンズ、４４…
偏波面保持ファイバカプラー、４５…偏波面保持ファイ
バループ、４６…ファイバ型位相変調器、４７…光ジャ
イロ制御回路、６２…ファイバ型偏光フィルタ、６２…
スーパルミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、６３…発
光強度モニタ用フォトダイオード（ＰＤ）、６４…ＳＬ
Ｄモジュール、６５…角速度検出用フォトダイオード
（ＰＤ）。
ｓクラッド層、１３、１６…ｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0。8Ａｓガ
イド層、１４…ＧａＡｓガイド層、１５…ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層、１７…ＧａＡｓ再成長
層、１８…ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.2Ａｓクラッド層、１９…
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、２０…光導波路、２１…Ｓ
ｉＯ2、２２…スーパルミネッセンスダイオード（ＳＬ
Ｄ）電極、２３…フォトダイオード（ＰＤ）（Ｉ）電
極、２４…フォトダイオード（ＰＤ）（II）電極、２５
…ｎ電極、２６…反射防止膜、３１…ｎ−ＩｎＧａＰク
ラッド層、３２…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、３３…
ＩｎＧａＡｓＰ再成長層、３4…ｐ−ＩｎＧａＰクラッ
ド層、４１…本発明による半導体光集積化素子、４２…
半導体光集積化素子モジュール、４３…レンズ、４４…
偏波面保持ファイバカプラー、４５…偏波面保持ファイ
バループ、４６…ファイバ型位相変調器、４７…光ジャ
イロ制御回路、６２…ファイバ型偏光フィルタ、６２…
スーパルミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、６３…発
光強度モニタ用フォトダイオード（ＰＤ）、６４…ＳＬ
Ｄモジュール、６５…角速度検出用フォトダイオード
（ＰＤ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木良治 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 油原敏哉 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内
Claims (8)
- 【請求項１】スーパルミネッセンスダイオードと少なく
とも一つの導波路型フォトダイオード及び少なくとも一
つのＹ分岐が同一半導体基板上に集積化された半導体光
集積素子において、該スーパルミネッセンスダイオード
と該フォトダイオードと該Ｙ分岐の導波路構造が同時に
成長された共通の光ガイド層を有し、かつ、該光ガイド
層の少なくとも一部が該スーパルミネッセンスダイオー
ドの活性層、並びに該フォトダイオードの吸収層より基
板側に位置していることを特徴とする半導体光集積化素
子。 - 【請求項２】スーパルミネッセンスダイオードと少なく
とも一つの導波路型フォトダイオードと少なくとも一つ
のＹ分岐が同一半導体基板上に集積化された半導体光集
積素子において、該スーパルミネッセンスダイオードの
活性層と該フォトダイオードの吸収層が同時に結晶成長
された同一組成の半導体から構成されていることを特徴
とする半導体光集積化素子。 - 【請求項３】該スーパルミネッセンスダイオードの活性
層と該フォトダイオードの吸収層が同時に結晶成長され
た一つ若しくは複数の量子井戸を含む半導体層から構成
されていることを特徴とする請求項２記載の半導体光集
積化素子。 - 【請求項４】該量子井戸の井戸の少なくとも一部が圧縮
性の２軸応力を有していることを特徴とする請求項３記
載の半導体光集積化素子。 - 【請求項５】該半導体光集積化素子の基板がＧａＡｓで
あることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の半導体光集積化素子。 - 【請求項６】該半導体光集積化素子のスーパルミネッセ
ンスダイオードの発光波長が１．１μｍ以下であること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導
体光集積化素子。 - 【請求項７】半導体基板上に少なくともクラッド層、ガ
イド層、活性層、再成長層を順次成長し、少なくとも基
板の一部の再成長層、活性層を除去した後、少なくとも
クラッド層、コンタクト層を基板全面に再成長すること
によって作製することを特徴とする請求項１ないし６の
いずれかに記載の半導体光集積化素子。 - 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体
光集積化素子を使用したことを特徴とする光ジャイロ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9476295A JPH08288541A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 半導体光集積化素子、及び光ジャイロ |
| US08/633,305 US5724462A (en) | 1995-04-20 | 1996-04-15 | Integrated optical semiconductor device and optical gyroscope usinng the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9476295A JPH08288541A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 半導体光集積化素子、及び光ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288541A true JPH08288541A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14119117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9476295A Pending JPH08288541A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 半導体光集積化素子、及び光ジャイロ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5724462A (ja) |
| JP (1) | JPH08288541A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7050222B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-05-23 | Covega, Inc. | Methods and devices for high power, depolarized superluminescent diodes |
| WO2013114963A1 (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | オリンパス株式会社 | 光学式センサ |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5898721A (en) * | 1997-02-14 | 1999-04-27 | Opto Power Corporation | InGaAsP/AlGaAs/GaAs hetero structure diode laser containing indium |
| WO2001067607A2 (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-13 | Romaniuk Charles C | Dynamic phase logic gate |
| US6654534B1 (en) * | 2000-11-13 | 2003-11-25 | Bookham Technology, Plc | Electrode, termination for reduced local heating in an optical device |
| EP1219926B1 (en) | 2000-11-28 | 2010-10-20 | Politecnico di Bari | Integrated optical angular velocity sensor |
| JP2006294984A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ素子とその製造方法およびそれを用いた光ピックアップ装置 |
| US20080137178A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-12 | Yong Duck Chung | Reflection-type optical modulator module |
| US20100303414A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-12-02 | Atwater Jr Harry A | Chip-based slot waveguide spontaneous emission light sources |
| JP2013197237A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Canon Inc | スーパールミネッセントダイオードを備えた光源装置とその駆動方法、及び光断層画像撮像装置 |
| US11131545B2 (en) * | 2019-11-12 | 2021-09-28 | Anello Photonics, Inc. | Multi-layer silicon nitride waveguide based integrated photonics optical gyroscope chip |
| US11371842B2 (en) | 2019-11-12 | 2022-06-28 | Anello Photonics, Inc. | Multi-layer silicon nitride waveguide based integrated photonics optical gyroscope chip with electro-optic phase shifter |
| US11506494B2 (en) | 2019-11-12 | 2022-11-22 | Anello Photonics, Inc. | Silicon nitride waveguide based integrated photonics optical gyroscope chip with novel materials for phase shifter |
| US11656080B1 (en) | 2022-08-23 | 2023-05-23 | Anello Photonics, Inc. | Silicon nitride waveguide based integrated photonics front-end chip for optical gyroscope |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2754957B2 (ja) * | 1991-07-10 | 1998-05-20 | 日本電気株式会社 | 半導体光制御素子およびその製造方法 |
| US5522005A (en) * | 1994-02-18 | 1996-05-28 | E-Systems, Inc. | High power waveguide absorption modulator |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP9476295A patent/JPH08288541A/ja active Pending
-
1996
- 1996-04-15 US US08/633,305 patent/US5724462A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7050222B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-05-23 | Covega, Inc. | Methods and devices for high power, depolarized superluminescent diodes |
| WO2013114963A1 (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | オリンパス株式会社 | 光学式センサ |
| JP2013156163A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Olympus Corp | 光学式センサ |
| US9366551B2 (en) | 2012-01-30 | 2016-06-14 | Olympus Corporation | Optical sensor having a characteristic changing part in a characteristic light guiding member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5724462A (en) | 1998-03-03 |
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