JPH0876153A - Integrated optical deflecting element - Google Patents

Integrated optical deflecting element

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JPH0876153A
JPH0876153A JP21307194A JP21307194A JPH0876153A JP H0876153 A JPH0876153 A JP H0876153A JP 21307194 A JP21307194 A JP 21307194A JP 21307194 A JP21307194 A JP 21307194A JP H0876153 A JPH0876153 A JP H0876153A
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JP
Japan
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layer
light
electrode layer
section
semiconductor substrate
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JP21307194A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinzo Suzaki
慎三 須崎
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GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO SHIYORI KAIHATSU KIKO
Fujikura Ltd
Original Assignee
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO SHIYORI KAIHATSU KIKO
Fujikura Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide an integrated optical deflecting element suitable for executing optical switching, parallel optical information transmission, etc., capable of dealing with ultra-high band information transmission in the future. CONSTITUTION: A waveguide layer 5 penetrating an EA modulator part 4 and an LAD part 3 is formed on a semiconductor substrate 2. This EA modulator part 4 has first, second clad layers 6, 7 in the upper part of the waveguide layer 5 and an electrode layer 10 for driving the EA modulator formed atop these layers. The LAD part 3 has the first, second clad layers 6, 7 in the upper part of the waveguide layer 5, a secondary diffraction grating 8 formed on the first clad layer 6 and an electrode layer 9 for driving the LAD having a window part 13 to emit the light diffracted by the secondary diffraction grating 8 to an external space. A common electrode layer 11 is formed on the rear surface of the semiconductor substrate 2. The EA modulator part 4 and the LAD part 3 are held electrically insulated by a groove 12 for isolation.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理または通信等
の分野において、例えば大型コンピュータ内のボード
間、プロセッサ間の光スイッチング、もしくは並列光情
報伝送を行なうための光インターコネクション等に適用
して好適な集積型光偏向素子に関するものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to the field of information processing or communication, for example, for optical switching between boards in a large computer, between processors, or optical interconnection for parallel optical information transmission. The present invention relates to a suitable integrated optical deflection element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光デバイスの開発にはめざましい
ものがあり、特に情報処理、通信の分野においては種々
の光デバイスが用いられている。例えば、光導波路素子
はその構成により種々の機能を持ち得るものであり、素
子内に回折格子を形成した場合には、素子に入射した光
のうち特定の波長の光のみを光の進行方向に対して18
0°反対方向に戻したり、光を垂直方向に曲げて素子の
外部空間に光を出射したりすることが可能となる。この
種の光偏向素子の一例としては、文献「光学18,82-90(1
989)」および「光学21,442-450(1992)」に提示されてい
る集光グレーティングカプラを用いた光集積型ピックア
ップがある。この光集積型ピックアップは光ディスクと
の間でレーザビームが空間的に入出射することで光ディ
スクのデータ検出を行なうことができるものである。
2. Description of the Related Art In recent years, there have been remarkable developments in optical devices, and various optical devices have been used particularly in the fields of information processing and communication. For example, an optical waveguide element can have various functions depending on its configuration. When a diffraction grating is formed in the element, only light of a specific wavelength of light incident on the element is directed in the traveling direction of the light. To 18
It is possible to return in the opposite direction of 0 °, or to bend the light in the vertical direction and emit the light to the external space of the element. An example of this type of light deflection element is described in the document “Optics 18,82-90 (1
989) ”and“ Optics 21,442-450 (1992) ”, there is an integrated optical pickup using a condensing grating coupler. This optical integrated pickup is capable of detecting data on an optical disk by spatially entering and emitting a laser beam with respect to the optical disk.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、情報処理の
分野において、例えば大型コンピュータ内のボード間、
プロセッサ間等の情報伝送用配線として従来からの手段
である電気的な配線を用いた場合、配線が占める空間
的、時間的なロスはかなり大きなものとなってしまう。
そこで、この点を改善する目的で空間的、時間的に情報
伝送量の大きい光を用いた、いわゆる光インターコネク
ション(光を用いた相互接続)が必要とされている。
In the field of information processing, for example, between boards in a large computer,
When electrical wiring, which is a conventional means, is used as the wiring for transmitting information between processors and the like, the spatial and time loss occupied by the wiring becomes considerably large.
Therefore, in order to improve this point, there is a need for so-called optical interconnection (interconnection using light) that uses light having a large amount of information transmission spatially and temporally.

【0004】そして、大型コンピュータ内で光インター
コネクションを構成する場合、光インターコネクション
の持つ空間的、時間的に情報伝送量が大きいという利点
を生かすためには、ボード間、プロセッサ間等で空間的
に信号の切り替えを行なう光スイッチングや並列的な光
情報伝送が容易に行なえる手段が要求されている。とこ
ろが、現状そのような要求を容易に満足する手段はな
く、仮に前記従来の光偏向素子を用いたところでそれは
ただ単に光を偏向して素子の外部空間に出射することが
できるのみであり、光スイッチングや並列光情報伝送に
対応できるものではなかった。そこで、光インターコネ
クションの利点を十分に生かした光スイッチングや並列
光情報伝送に対応し得る光デバイスの提供が望まれてい
た。
When an optical interconnection is constructed in a large-sized computer, in order to take advantage of the large amount of information transmission that the optical interconnection has in terms of space and time, the space between boards and processors is spatial. There is a demand for means for easily performing optical switching for switching signals and parallel optical information transmission. However, at present, there is no means for easily satisfying such a requirement, and if the conventional light deflection element is used, it can simply deflect the light and emit it to the external space of the element. It was not compatible with switching or parallel optical information transmission. Therefore, it has been desired to provide an optical device capable of coping with optical switching and parallel optical information transmission, which takes full advantage of optical interconnection.

【0005】さらに言えば、将来的に光情報伝送として
1Tbit/cm2・sec(1012bit/cm2・sec)オーダーの超
高帯域の光情報伝送を実現するためには、光に情報を重
畳させる手段として光信号の直接変調方式を採用するの
では限界がある。例えば、光源として半導体レーザを用
いるものとしたとき、半導体レーザの直接変調ではせい
ぜい10Gbit/cm2・sec(1010bit/cm2・sec)オーダ
ーの光信号までしか得られず、前記のような超高帯域光
情報伝送に対応し得るものではない。したがって、直接
変調方式に代わってより高速の変調が可能な外部変調方
式の導入が必要となってきた。
Furthermore, in order to realize optical information transmission in the ultra-high band of 1 Tbit / cm 2 · sec (10 12 bit / cm 2 · sec) order as optical information transmission in the future, information is transmitted to light. There is a limit in adopting the direct modulation method of the optical signal as a means for superimposing. For example, when a semiconductor laser is used as a light source, direct modulation of the semiconductor laser can obtain an optical signal of the order of at most 10 Gbit / cm 2 · sec (10 10 bit / cm 2 · sec). It cannot support ultra-high bandwidth optical information transmission. Therefore, it has become necessary to introduce an external modulation method capable of performing higher-speed modulation instead of the direct modulation method.

【0006】また一方では、光偏向素子を光スイッチン
グに適用し、光偏向素子が高速の光信号をフォトダイオ
ード等の受光素子に振り分ける場合、連続発光している
信号をそのまま偏向すると信号切り替え時における隣接
する受光素子の境界のところで受光信号のエラーが発生
することが懸念されている。すなわち、現時点レベルで
の光情報伝送や光スイッチングに対応できるのみなら
ず、将来的にさらに信号が超高帯域化した時点における
光情報伝送や光スイッチングに適用してもエラー発生等
の不具合がなく、高い確実性を持ってこれに対応し得る
光デバイスの提供が望まれていた。
On the other hand, when an optical deflecting element is applied to optical switching and the optical deflecting element distributes a high-speed optical signal to a light receiving element such as a photodiode, if the continuously emitting signal is deflected as it is, the signal is switched. There is a concern that an error of the received light signal may occur at the boundary between adjacent light receiving elements. In other words, not only can it support optical information transmission and optical switching at the current level, but it can be applied to optical information transmission and optical switching at the time when the signal becomes ultra-high bandwidth in the future, and there will be no problems such as error occurrence. However, it has been desired to provide an optical device capable of dealing with this with high certainty.

【0007】本発明は、前記の事情に鑑みてなされたも
のであって、特に、将来の超高帯域光情報伝送に対応し
得る光スイッチングや並列光情報伝送等を行なうための
光インターコネクションに好適な集積型光偏向素子を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, it relates to an optical interconnection for performing optical switching, parallel optical information transmission, or the like, which can cope with future ultra-high bandwidth optical information transmission. It is an object of the present invention to provide a suitable integrated light deflection element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の集積型光偏向素子は、入射した光
を変調する電界吸収変調素子部と、該電界吸収変調素子
部から入射された光を偏向して外部空間に出射する光偏
向素子部が半導体基板上に集積形成された集積型光偏向
素子であって、半導体基板上に前記電界吸収変調素子部
と前記光偏向素子部を貫通する導波路層が形成され、前
記電界吸収変調素子部は、前記導波路層の上部に形成さ
れたクラッド層と、該クラッド層の上面に形成された上
部電極層と、前記半導体基板の下面に形成された下部電
極層を有し、前記光偏向素子部は、前記導波路層の上部
に形成されたクラッド層と、前記導波路層の上面または
前記クラッド層に形成され、光を上方に回折させるため
の2次回折格子と、前記クラッド層の上面に形成され、
前記回折光を外部空間に出射させるための窓部を有する
上部電極層と、前記半導体基板の下面に形成された下部
電極層を有し、前記光偏向素子部と前記電界吸収変調素
子部が電気的に絶縁状態とされていることを特徴とする
ものである。
In order to achieve the above-mentioned object, an integrated optical deflection element according to claim 1 has an electro-absorption modulation element section for modulating incident light and an electro-absorption modulation element section. An integrated optical deflection element in which an optical deflection element section that deflects incident light and emits it to an external space is integrated on a semiconductor substrate, and the electroabsorption modulation element section and the optical deflection element are provided on the semiconductor substrate. A waveguide layer penetrating the waveguide layer is formed, and the electro-absorption modulation element portion includes a cladding layer formed on the waveguide layer, an upper electrode layer formed on an upper surface of the cladding layer, and the semiconductor substrate. A lower electrode layer formed on the lower surface of the optical deflection element section, and the optical deflection element section is formed on the cladding layer formed on the upper surface of the waveguide layer and on the upper surface of the waveguide layer or the cladding layer, And a secondary diffraction grating to diffract upwards Is formed on the top surface of the clad layer,
An upper electrode layer having a window portion for emitting the diffracted light to an external space and a lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate are provided, and the light deflection element portion and the electro-absorption modulation element portion are electrically connected. It is characterized by being electrically insulated.

【0009】また、請求項2記載の集積型光偏向素子
は、光を発振させるためのレーザ素子部と、該レーザ素
子部から入射された光を変調する電界吸収変調素子部
と、該電界吸収変調素子部から入射された光を偏向して
外部空間に出射する光偏向素子部が半導体基板上に集積
形成された集積型光偏向素子であって、半導体基板上に
前記レーザ素子部と前記電界吸収変調素子部と前記光偏
向素子部を貫通する導波路層が形成され、前記レーザ素
子部は、前記導波路層の上部に形成された活性層と、該
活性層の上部に形成されたクラッド層と、前記活性層の
上面または前記クラッド層に形成された1次回折格子
と、前記クラッド層の上面に形成された上部電極層と、
前記半導体基板の下面に形成された下部電極層を有し、
前記電界吸収変調素子部は、前記導波路層の上部に形成
されたクラッド層と、該クラッド層の上面に形成された
上部電極層と、前記半導体基板の下面に形成された下部
電極層を有し、前記光偏向素子部は、前記導波路層の上
部に形成されたクラッド層と、前記導波路層の上面また
は前記クラッド層に形成され、光を上方に回折させるた
めの2次回折格子と、前記クラッド層の上面に形成さ
れ、前記回折光を外部空間に出射させるための窓部を有
する上部電極層と、前記半導体基板の下面に形成された
下部電極層を有し、前記レーザ素子部と前記電界吸収変
調素子部と前記光偏向素子部がそれぞれ電気的に絶縁状
態とされていることを特徴とするものである。
According to another aspect of the integrated optical deflector of the present invention, there is provided a laser element section for oscillating light, an electro-absorption modulator element section for modulating light incident from the laser element section, and the electro-absorption element. An integrated optical deflection element in which an optical deflection element section that deflects light incident from a modulation element section and emits it to an external space is integrated on a semiconductor substrate, and the laser element section and the electric field are formed on the semiconductor substrate. A waveguide layer penetrating the absorption modulation element portion and the light deflection element portion is formed, and the laser element portion includes an active layer formed on the waveguide layer and a clad formed on the active layer. A layer, a first-order diffraction grating formed on the upper surface of the active layer or the clad layer, and an upper electrode layer formed on the upper surface of the clad layer,
A lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate,
The electro-absorption modulation element part has a clad layer formed on the waveguide layer, an upper electrode layer formed on the upper surface of the clad layer, and a lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate. The optical deflection element portion includes a clad layer formed on the waveguide layer, and a second-order diffraction grating formed on the upper surface of the waveguide layer or the clad layer for diffracting light upward. A laser element portion having an upper electrode layer formed on an upper surface of the cladding layer and having a window portion for emitting the diffracted light to an external space, and a lower electrode layer formed on a lower surface of the semiconductor substrate. And the electro-absorption modulation element section and the optical deflection element section are electrically insulated from each other.

【0010】また、請求項3記載の集積型光偏向素子
は、前記レーザ素子部が分布帰還型レーザ素子、もしく
は分布ブラッグ反射器型レーザ素子として形成されたこ
とを特徴とするものである。
The integrated optical deflector according to claim 3 is characterized in that the laser element portion is formed as a distributed feedback laser element or a distributed Bragg reflector laser element.

【0011】[0011]

【作用】一般に、2次回折格子を有する光導波路素子に
おいて回折角と屈折率との関係は次に示すブラッグの式
においてi=2とすることにより表される。すなわち、
回折角をθ、導波路媒質の等価屈折率をneff とする
と、 sinθ=i・{λ0 /(neff ・Λ)}−1 ……(1) i:回折格子の次数 λ0:入射光の波長 Λ:回折格子のピッチ となる。ここで、各パラメータに光導波路素子における
一般的な条件を適用するとθ=90°となる。すなわ
ち、光はその進行方向に対して垂直な方向に回折するこ
とになる。そこで、本発明の集積型光偏向素子の光偏向
素子部において、上部電極層と下部電極層との間に電圧
を印加すると電気光学効果により導波路層の屈折率が変
化する。または、上部電極層と下部電極層間に電流を注
入した場合でも注入キャリアによるプラズマ効果または
バンドフィリング効果により導波路層の屈折率が変化す
る。したがって、印加電圧または注入電流を調節するこ
とにより導波路層の屈折率を一定量変化させると、
(1)式から明らかなように、それに伴って回折角が一
定量変化する。すなわち、屈折率を変化させ得る範囲内
において回折光を任意角度だけ偏向させることが可能と
なる。
In general, the relationship between the diffraction angle and the refractive index in an optical waveguide device having a second-order diffraction grating is represented by the following Bragg equation, where i = 2. That is,
Assuming that the diffraction angle is θ and the equivalent refractive index of the waveguide medium is neff, sin θ = i · {λ 0 / (neff · Λ)}-1 (1) i: Order of diffraction grating λ 0 : of incident light Wavelength Λ: It becomes the pitch of the diffraction grating. Here, if general conditions for the optical waveguide device are applied to each parameter, θ = 90 °. That is, the light is diffracted in the direction perpendicular to the traveling direction. Therefore, when a voltage is applied between the upper electrode layer and the lower electrode layer in the optical deflection element section of the integrated optical deflection element of the present invention, the refractive index of the waveguide layer changes due to the electro-optical effect. Alternatively, even when current is injected between the upper electrode layer and the lower electrode layer, the refractive index of the waveguide layer changes due to the plasma effect or band filling effect of the injected carriers. Therefore, if the refractive index of the waveguide layer is changed by a certain amount by adjusting the applied voltage or the injection current,
As is clear from the equation (1), the diffraction angle changes by a certain amount accordingly. That is, it becomes possible to deflect the diffracted light by an arbitrary angle within a range in which the refractive index can be changed.

【0012】つぎに、前記電気光学効果をさらに増長さ
せる。すなわち、導波路層に印加する電圧をより大きく
すると屈折率の変化もより大きくなり、物質によって決
まる透過波長が長波長側に大きくシフトする現象が生じ
る。したがって、電圧を印加しない状態では光を透過し
ていた導波路層が、電圧を印加した状態では前記の現象
により光を吸収し、ひいては光を遮断することとなる。
Next, the electro-optical effect is further enhanced. That is, when the voltage applied to the waveguide layer is increased, the change in the refractive index is also increased, and the phenomenon that the transmission wavelength determined by the substance is largely shifted to the long wavelength side occurs. Therefore, the waveguide layer that transmits light when no voltage is applied absorbs light due to the above phenomenon when voltage is applied, and thus blocks light.

【0013】そこで、請求項1記載の集積型光偏向素子
においては、任意の光源を用いて電界吸収変調素子部の
導波路層に光を入射するとともに、電界吸収変調素子部
の上部電極層と下部電極層との間に電圧を印加すると、
上記のように物質によって決まる透過波長が長波長側に
シフトして入射光が吸収されるため入射光が遮断され
る。このとき、電圧印加に伴う透過波長のシフトは非常
に高速の反応であるため、電圧印加用電源として例えば
psec(10-12 秒)オーダー程度の高速パルス電圧を印
加し得るものを用いれば光の透過、遮断もpsecオーダー
でなされることになり、電界吸収変調素子部により光の
高速外部変調を行なうことが可能となる。そして、この
ように変調された光信号が導波路層を通じて光偏向素子
部に入射され、2次回折格子で偏向されて上部電極層の
窓部を通して素子の外部空間に出射される。
Therefore, in the integrated optical deflector according to the first aspect, light is incident on the waveguide layer of the electro-absorption modulation element section using an arbitrary light source, and at the same time as the upper electrode layer of the electro-absorption modulation element section. When a voltage is applied between the lower electrode layer,
As described above, the transmission wavelength determined by the substance is shifted to the long wavelength side and the incident light is absorbed, so that the incident light is blocked. At this time, since the shift of the transmission wavelength due to the voltage application is a very fast reaction, a voltage application power source, for example,
If a device that can apply a high-speed pulse voltage of the order of psec (10 -12 seconds) is used, light transmission and blocking will also be performed on the order of psec. Is possible. Then, the optical signal thus modulated is incident on the optical deflection element section through the waveguide layer, is deflected by the secondary diffraction grating, and is emitted to the external space of the element through the window section of the upper electrode layer.

【0014】また、請求項2記載の集積型光偏向素子に
おいては、上記光偏向素子部、電界吸収変調素子部に加
えて、これら素子部に入射する光を発振するレーザ素子
部が設けられており、レーザ素子部の上部電極層、下部
電極層による活性層への電流注入および1次回折格子の
作用によってレーザ光が発振され、そのレーザ光が各素
子部を貫通する導波路層を通じて電界吸収変調素子部、
光偏向素子部へと順次入射されていく。そして、電界吸
収変調素子部と光偏向素子部では、請求項1記載のもの
と同様に、電界吸収変調素子部において光の高速外部変
調が行なわれ、変調された光信号が光偏向素子部におい
て偏向されて上部電極層の窓部を通して素子の外部空間
に出射される。
Further, in the integrated optical deflection element according to the second aspect, in addition to the optical deflection element section and the electro-absorption modulation element section, a laser element section for oscillating light incident on these element sections is provided. Laser light is oscillated by the current injection into the active layer by the upper electrode layer and the lower electrode layer of the laser element portion and the action of the first-order diffraction grating, and the laser light is absorbed by the electric field through the waveguide layer that penetrates each element portion. Modulation element part,
The light is sequentially incident on the light deflection element section. Then, in the electro-absorption modulation element section and the optical deflection element section, high-speed external modulation of light is performed in the electro-absorption modulation element section, and the modulated optical signal is generated in the optical deflection element section, as in the first aspect. The light is deflected and emitted to the external space of the element through the window of the upper electrode layer.

【0015】また、請求項3記載の集積型光偏向素子に
おいては、レーザ素子部が分布帰還型レーザ素子、もし
くは分布ブラッグ反射器型レーザ素子として形成されて
いるので、単一モードのレーザ光が発振され、その単一
モード光が電界吸収変調素子部により高速外部変調さ
れ、変調された光信号が光偏向素子部により偏向されて
素子の外部空間に出射される。
Further, in the integrated optical deflector according to the third aspect, since the laser element portion is formed as a distributed feedback laser element or a distributed Bragg reflector laser element, a single mode laser light is generated. The single mode light that is oscillated is externally modulated at high speed by the electro-absorption modulation element section, and the modulated optical signal is deflected by the optical deflection element section and emitted to the external space of the element.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1ないし図4
を参照して説明する。図1は第1実施例の集積型光偏向
素子1の断面を示す図であって、半導体基板2上に光偏
向素子部3(Light Angular Deflector, 以下、LAD
部と称する)と電界吸収変調器部4(Electric Absorpt
ion 変調器、 以下、EA変調器部と称する)(電界吸
収変調素子部)が集積されたものである。図中符号5は
導波路層、6は第1クラッド層、7は第2クラッド層、
8は2次回折格子、9はLAD駆動用電極層(上部電極
層)、10はEA変調器駆動用電極層(上部電極層)、
11は共通電極層(下部電極層)である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Will be described with reference to. FIG. 1 is a view showing a cross section of an integrated optical deflector 1 according to the first embodiment, in which an optical deflector element portion 3 (Light Angular Deflector, hereinafter referred to as LAD) is formed on a semiconductor substrate 2.
Section) and the electroabsorption modulator section 4 (Electric Absorpt).
An ion modulator, hereinafter referred to as an EA modulator section) (electroabsorption modulation element section) is integrated. In the figure, reference numeral 5 is a waveguide layer, 6 is a first cladding layer, 7 is a second cladding layer,
Reference numeral 8 is a second-order diffraction grating, 9 is a LAD driving electrode layer (upper electrode layer), 10 is an EA modulator driving electrode layer (upper electrode layer),
Reference numeral 11 is a common electrode layer (lower electrode layer).

【0017】半導体基板2はp−InPを材料としてチ
ップ状に形成したものである。そして、この半導体基板
2上面の幅方向中央部に、LAD部3とEA変調器部4
を貫通して基板2の長手方向に延びる導波路層5が形成
されている。この導波路層5はInGaAsP層とIn
P層が交互に多層積層されたものであり、いわゆる多重
量子井戸(Multi Quantum Well 、以下、MQWと称す
る)構造をなしている。また、導波路層5はその組成波
長(層の組成によって決まる発振波長)が1.15μm
に設定されている。そして、導波路層5のEA変調器部
4側からLAD部3側に向けて光S0 が入射されるよう
になっている。
The semiconductor substrate 2 is made of p-InP as a material and is formed in a chip shape. Then, the LAD section 3 and the EA modulator section 4 are provided at the center of the upper surface of the semiconductor substrate 2 in the width direction.
A waveguide layer 5 is formed so as to extend through the substrate in the longitudinal direction of the substrate 2. The waveguide layer 5 includes an InGaAsP layer and an In layer.
The P layers are alternately laminated in a multi-layer structure, and have a so-called multi quantum well (hereinafter, referred to as MQW) structure. The composition wavelength of the waveguide layer 5 (oscillation wavelength determined by the composition of the layer) is 1.15 μm.
Is set to Then, the light S 0 is incident from the EA modulator portion 4 side of the waveguide layer 5 toward the LAD portion 3 side.

【0018】LAD部3には、導波路層5の上部にn−
InPからなる薄い層である第1クラッド層6が形成さ
れており、その第1クラッド層6の上面には光S0 の進
行方向と直交する方向に延びる溝が形成された2次回折
格子8が形成されている。この2次回折格子8は導波路
層5内を透過する光S0 を上方に向けて回折させるため
のものである。そして、n−InPからなる第2クラッ
ド層7が第1クラッド層6と導波路層5を覆うように積
層されている。
In the LAD section 3, n- is formed on the waveguide layer 5.
A first clad layer 6 which is a thin layer made of InP is formed, and a second-order diffraction grating 8 in which a groove extending in a direction orthogonal to the traveling direction of the light S 0 is formed on the upper surface of the first clad layer 6. Are formed. The secondary diffraction grating 8 is for diffracting the light S 0 transmitted through the inside of the waveguide layer 5 upward. Then, the second cladding layer 7 made of n-InP is laminated so as to cover the first cladding layer 6 and the waveguide layer 5.

【0019】これら第1、第2クラッド層6、7を構成
するn−InPの組成は、導波路層5から第1クラッド
層6、第2クラッド層7の順で屈折率が次第に小さくな
る(組成波長の値が小さくなる)ように設定されてい
る。さらに、これらクラッド層6、7の厚みは、第2ク
ラッド層7に比べて第1クラッド層6が充分薄くなるよ
うに設定されていることで2次回折格子8は導波路層5
のごく近傍に位置し、導波路層5から外方への光S0
浸み出し分が2次回折格子8に充分に到達するようにな
っている。
The composition of n-InP forming the first and second clad layers 6 and 7 has a refractive index gradually decreasing in the order of the waveguide layer 5, the first clad layer 6 and the second clad layer 7 ( The value of the composition wavelength becomes smaller). Further, the thicknesses of these clad layers 6 and 7 are set so that the first clad layer 6 is sufficiently thin as compared with the second clad layer 7, so that the second-order diffraction grating 8 is formed in the waveguide layer 5
It is located in the immediate vicinity of the second-order diffraction grating 8 so that the portion of the light S 0 leaching outward from the waveguide layer 5 reaches the second-order diffraction grating 8.

【0020】一方、EA変調器部4には、LAD部3の
第2クラッド層7と同一組成の第2クラッド層7が導波
路層5を覆うように形成されている。そして、LAD部
3の第2クラッド層7とEA変調器部4の第2クラッド
層7との間にはアイソレーション用溝部12が形成され
ており、これら各クラッド層7、7間には空気層が介在
することでLAD部3とEA変調器部4は互いに電気的
に絶縁された状態となっている。
On the other hand, in the EA modulator section 4, a second cladding layer 7 having the same composition as the second cladding layer 7 of the LAD section 3 is formed so as to cover the waveguide layer 5. An isolation groove 12 is formed between the second clad layer 7 of the LAD section 3 and the second clad layer 7 of the EA modulator section 4, and an air gap is formed between the clad layers 7 and 7. The layers are interposed so that the LAD section 3 and the EA modulator section 4 are electrically insulated from each other.

【0021】また、LAD部3およびEA変調器部4の
第2クラッド層7、7の上面にはLAD駆動用電極層
9、EA変調器駆動用電極層10がそれぞれ形成され、
LAD駆動用電極層9には2次回折格子8により上方に
回折した光S1 を外部空間へ出射させるための窓部13
が形成されている。一方、半導体基板2の下面にはLA
D部3とEA変調器部4で共通に下部電極として使用す
る共通電極層11が形成されている。
Further, an LAD driving electrode layer 9 and an EA modulator driving electrode layer 10 are formed on the upper surfaces of the second cladding layers 7 of the LAD section 3 and the EA modulator section 4, respectively.
The LAD drive electrode layer 9 has a window portion 13 for emitting the light S 1 diffracted upward by the secondary diffraction grating 8 to the external space.
Are formed. On the other hand, LA is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 2.
A common electrode layer 11 used as a lower electrode is formed commonly in the D section 3 and the EA modulator section 4.

【0022】つぎに、上記構成の集積型光偏向素子を製
造する手順について図2および図3を用いて説明する。
まず、図2(a)に示す半導体基板2上に、図2(b)
に示すように、有機金属気相エピタキシャル装置(Orga
no Metallic Vapor Phase Epitaxy 、以下、OMVPE
装置と称する)によってMQW構造の導波路層5を成長
させる。ついで、図2(c)に示すように、薄膜の第1
クラッド層6を成長させた後、第1絶縁膜14を成膜し
てパターニングを施すことによりEA変調器部4のみに
第1絶縁膜14を残した状態とし、LAD部3の第1ク
ラッド層6の上面に対してエッチングを施して2次回折
格子8を形成する。そして、EA変調器部4に残した第
1絶縁膜14を除去した後、図2(d)に示すように、
第1クラッド層6の上面に第2クラッド層7を成長させ
る。
Next, a procedure for manufacturing the integrated optical deflector having the above structure will be described with reference to FIGS.
First, on the semiconductor substrate 2 shown in FIG.
As shown in, the metal-organic vapor phase epitaxial device (Orga
no Metallic Vapor Phase Epitaxy, OMVPE
The waveguide layer 5 having the MQW structure is grown by using a device). Then, as shown in FIG. 2C, the first thin film
After growing the clad layer 6, the first insulating film 14 is formed and patterned to leave the first insulating film 14 only in the EA modulator section 4, and the first clad layer of the LAD section 3 is formed. The upper surface of 6 is etched to form the secondary diffraction grating 8. Then, after removing the first insulating film 14 left in the EA modulator unit 4, as shown in FIG.
The second cladding layer 7 is grown on the upper surface of the first cladding layer 6.

【0023】ついで、図3(e)に示すように、第2ク
ラッド層7の上面に第2絶縁膜15を成膜した後にパタ
ーニングを施すことによって、EA変調器部4とLAD
部3の境界部分に開口部16を形成する。そして、図3
(f)に示すように、パターニングした第2絶縁膜15
をマスクとして導波路層5の上面までエッチングを施す
ことによりアイソレーション用溝部12を形成し、第2
絶縁膜15の除去後、EA変調器部4とLAD部3の第
2クラッド層7、7の上面にLAD駆動用電極層9およ
びEA変調器駆動用電極層10を、半導体基板2の下面
に共通電極層11をそれぞれ成長させ、LAD駆動用電
極層9にパターニングを施すことにより窓部13を形成
する。以上の手順を経て第1実施例の集積型光偏向素子
1が完成する。
Then, as shown in FIG. 3E, the second insulating film 15 is formed on the upper surface of the second cladding layer 7 and then patterned to form the EA modulator portion 4 and the LAD.
The opening 16 is formed at the boundary of the portion 3. And FIG.
As shown in (f), the patterned second insulating film 15 is formed.
Is used as a mask to form the isolation groove 12 by etching up to the upper surface of the waveguide layer 5,
After removing the insulating film 15, the LAD driving electrode layer 9 and the EA modulator driving electrode layer 10 are provided on the upper surfaces of the second cladding layers 7 and 7 of the EA modulator section 4 and the LAD section 3, and the lower surface of the semiconductor substrate 2 is provided. The window portion 13 is formed by growing the common electrode layer 11 and patterning the LAD driving electrode layer 9. Through the above procedure, the integrated optical deflection element 1 of the first embodiment is completed.

【0024】そこで、上記集積型光偏向素子1を使用す
る場合には、図4に示すように、EA変調器駆動用電極
層10と共通電極層11との間に第1の電源17を、ま
た、LAD駆動用電極層9と共通電極層11との間に第
2の電源18をそれぞれ接続する。そして、任意の光源
によりEA変調器部4側の導波路層5端部から光S0
入射し、第1の電源17によりEA変調器部4における
p型の半導体基板とn型のクラッド層に対して逆バイア
スとなるようにEA変調器駆動用電極層10側に正、共
通電極層11側に負の10V程度のパルス電圧を印加す
る一方、第2の電源18によりLAD部3の導波路層5
に対して3〜4V程度の電圧を印加する。すると、EA
変調器部4はパルス電圧に対応して入射光S0 の遮断、
透過を繰り返し、すなわち変調が行なわれ、ついで、L
AD部3は印加電圧に応じた回折角で光S1 を回折して
素子1の外部空間に出射する。
Therefore, when the integrated optical deflection element 1 is used, as shown in FIG. 4, a first power source 17 is provided between the EA modulator driving electrode layer 10 and the common electrode layer 11, as shown in FIG. Further, the second power source 18 is connected between the LAD driving electrode layer 9 and the common electrode layer 11. Then, light S 0 is incident from the end of the waveguide layer 5 on the EA modulator section 4 side by an arbitrary light source, and the first power supply 17 causes the p-type semiconductor substrate and the n-type cladding layer in the EA modulator section 4. In contrast, a positive pulse voltage of about 10 V is applied to the EA modulator driving electrode layer 10 side and a negative pulse voltage of about 10 V is applied to the common electrode layer 11 side so that a reverse bias is applied to the EA modulator driving electrode layer 10 side. Waveguide layer 5
A voltage of about 3 to 4 V is applied to. Then EA
The modulator unit 4 blocks the incident light S 0 according to the pulse voltage,
The transmission is repeated, that is, the modulation is performed, and then L
The AD unit 3 diffracts the light S 1 at a diffraction angle according to the applied voltage and emits the light S 1 to the external space of the element 1.

【0025】本実施例の集積型光偏向素子1において
は、LAD部3においてLAD駆動用電極層9、共通電
極層11間に電圧を印加した場合の導波路層5の最大の
屈折率変化量は1%程度である。そこで、この屈折率変
化量から前記(1)式を用いて計算すると、電圧を印加
しない場合のθ=90°に対して光を12.5°程度偏
向させることが可能となる。したがって、電圧の大きさ
を適宜調節することにより0〜10°程度の範囲におい
て光を偏向させることができる。また、屈折率変化量を
半分の0.5%程度と見積っても8°の偏向を行なうこ
とができる。
In the integrated optical deflector 1 of this embodiment, the maximum refractive index change amount of the waveguide layer 5 when a voltage is applied between the LAD driving electrode layer 9 and the common electrode layer 11 in the LAD section 3. Is about 1%. Therefore, when calculation is performed using the above expression (1) from this refractive index change amount, it becomes possible to deflect light by approximately 12.5 ° with respect to θ = 90 ° when no voltage is applied. Therefore, the light can be deflected in the range of 0 to 10 ° by appropriately adjusting the magnitude of the voltage. Even if the amount of change in the refractive index is estimated to be about 0.5%, it is possible to perform the deflection of 8 °.

【0026】そして、特に本実施例では、入射光S0
変調を行なうEA変調器部4がLAD部3の前段に設け
られているため、導波路層5に対して第1の電源17か
ら任意のパルス電圧を印加することにより光の吸収がパ
ルス的に行なわれ、高速で光の遮断、透過が繰り返され
ることで高速外部変調を行なうことができる。したがっ
て、高速外部変調された光がLAD部3に入射、回折さ
れて素子の外部空間に出射されるため、光インターコネ
クションに適用した場合に種々の効果を得ることができ
る。なお、光インターコネクションに適用した場合の具
体的な効果については後述する。
In particular, in this embodiment, since the EA modulator section 4 for modulating the incident light S 0 is provided in the preceding stage of the LAD section 3, the waveguide layer 5 is supplied from the first power supply 17 to the waveguide layer 5. Light is absorbed in a pulsed manner by applying an arbitrary pulse voltage, and high-speed external modulation can be performed by repeatedly blocking and transmitting light at high speed. Therefore, the high-speed externally modulated light enters the LAD unit 3, is diffracted, and is emitted to the external space of the element, so that various effects can be obtained when applied to optical interconnection. The specific effect when applied to optical interconnection will be described later.

【0027】また、本実施例の集積型光偏向素子1は導
波路層5にMQW構造を採用しているため、屈折率の温
度特性を向上させることができ、また、アイソレーショ
ン用溝部12の深さを導波路層5の上面までとしたの
で、導波路層5の途中で切れ目が入るようなこともな
く、損失の少ない導波路層5とすることができる。さら
に、第1クラッド層6の上面に2次回折格子8を形成す
る構造としたため、第1クラッド層6の厚みを制御する
ことにより導波路層5から2次回折格子8までの距離を
適宜調節することができるので、効率の良い2次回折格
子8を形成することができ、出射する光S1 の強度を向
上させることができる。
Further, since the integrated optical deflection element 1 of this embodiment adopts the MQW structure for the waveguide layer 5, the temperature characteristic of the refractive index can be improved and the isolation groove 12 of the isolation groove 12 can be improved. Since the depth is set to the upper surface of the waveguide layer 5, there is no break in the waveguide layer 5, and the waveguide layer 5 with less loss can be obtained. Furthermore, since the structure is such that the second-order diffraction grating 8 is formed on the upper surface of the first clad layer 6, the distance from the waveguide layer 5 to the second-order diffraction grating 8 is appropriately adjusted by controlling the thickness of the first clad layer 6. Therefore, it is possible to form the secondary diffraction grating 8 with high efficiency and improve the intensity of the emitted light S 1 .

【0028】つぎに、本発明の集積型光偏向素子の第2
実施例について図5ないし図8を参照して説明する。図
5は第2実施例の集積型光偏向素子19の断面を示す図
であって、半導体基板2上に第1実施例と同様のLAD
部3、EA変調器部4が形成されたことに加えて分布帰
還型レーザ素子部20(Distributed FeedBack , 以
下、DFBレーザ部と称する)(レーザ素子部)が集積
されたものである。なお、LAD部3、EA変調器部4
の構成は第1実施例とほぼ同様であり、第1実施例と共
通の構成要素については同一の符号を付し、LAD部
3、EA変調器部4についての詳細な説明は省略する。
Next, the second type of the integrated optical deflector of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the integrated optical deflector 19 of the second embodiment, in which the same LAD as that of the first embodiment is formed on the semiconductor substrate 2.
In addition to the formation of the section 3 and the EA modulator section 4, a distributed feedback laser element section 20 (Distributed FeedBack, hereinafter referred to as a DFB laser section) (laser element section) is integrated. The LAD unit 3 and the EA modulator unit 4
The configuration is substantially the same as that of the first embodiment, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description of the LAD unit 3 and the EA modulator unit 4 will be omitted.

【0029】p−InPからなる半導体基板2上面の幅
方向中央部に、DFBレーザ部20、LAD部3、EA
変調器部4を貫通して基板2の長手方向に延びる導波路
層5が形成されている。第1実施例と同様、この導波路
層5はMQW構造をなし、組成波長が1.15μmのも
のである。そして、第2実施例が第1実施例と異なると
ころは、素子19自身が内部に光源を持っている点であ
る。したがって、DFBレーザ部20で発振されたレー
ザ光が導波路層5を通じてEA変調器部4、LAD部3
と順次入射されるようになっている。
The DFB laser section 20, the LAD section 3, and the EA are formed in the widthwise central portion of the upper surface of the semiconductor substrate 2 made of p-InP.
A waveguide layer 5 is formed which penetrates the modulator portion 4 and extends in the longitudinal direction of the substrate 2. Similar to the first embodiment, this waveguide layer 5 has an MQW structure and has a composition wavelength of 1.15 μm. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the element 19 itself has a light source inside. Therefore, the laser light oscillated by the DFB laser unit 20 passes through the waveguide layer 5 and the EA modulator unit 4 and the LAD unit 3
Are sequentially incident.

【0030】DFBレーザ部20には、導波路層5の上
部にn−InPからなる薄い層である第1クラッド層6
が形成されており、その第1クラッド層6の上部には活
性層21が形成されている。この活性層21は、導波路
層5と同様、InGaAsP層とInP層からなるMQ
W構造となっているが、活性層21で発振した光が導波
路層5で大きな吸収損失を受けないようにするため、そ
の組成波長は導波路層5の組成波長とは異なり、より長
波長側の1.30μmに設定されている。したがって、
この部分は、活性層21の下部に比較的厚い導波路層5
が形成されたLOC(Large Optical Cavity)構造をな
している。また、活性層21の上面にはn−InPから
なる薄厚の第2’クラッド層22が積層され、第2’ク
ラッド層22の上面には、光の進行方向と直交する方向
に延びる溝が形成された1次回折格子23が形成されて
いる。LAD部3の2次回折格子8が上方への光の回折
に寄与するものであるのに対して、この1次回折格子2
3はレーザ光の発振に寄与するものである。
In the DFB laser section 20, the first cladding layer 6 which is a thin layer of n-InP is formed on the waveguide layer 5.
Is formed, and the active layer 21 is formed on the first cladding layer 6. This active layer 21, like the waveguide layer 5, is an MQ composed of an InGaAsP layer and an InP layer.
Although it has a W structure, its composition wavelength is different from that of the waveguide layer 5 in order to prevent the light oscillated in the active layer 21 from receiving a large absorption loss in the waveguide layer 5. It is set to 1.30 μm on the side. Therefore,
This portion is provided below the active layer 21 and is a relatively thick waveguide layer 5.
Forming a LOC (Large Optical Cavity) structure. A thin second'clad layer 22 made of n-InP is stacked on the upper surface of the active layer 21, and a groove extending in a direction orthogonal to the light traveling direction is formed on the upper surface of the second 'cladding layer 22. The first-order diffraction grating 23 thus formed is formed. While the second-order diffraction grating 8 of the LAD section 3 contributes to the upward diffraction of light, the first-order diffraction grating 2
3 contributes to the oscillation of the laser light.

【0031】さらに、DFBレーザ部20には、LAD
部3およびEA変調器部4と同一組成のn−InPから
なる第2クラッド層7が1次回折格子23、活性層2
1、導波路層5および第1クラッド層6を覆うように積
層されている。また、DFBレーザ部20の第2クラッ
ド層7とEA変調器部4の第2クラッド層7との間には
EA変調器部4とLAD部3間と同様のアイソレーショ
ン用溝部12が形成されており、これら各クラッド層
7、7間には空気層が介在することでLAD部3‐EA
変調器部4間、EA変調器部4‐DFBレーザ部20間
は互いに電気的に絶縁された状態となっている。さら
に、DFBレーザ部20の第2クラッド層7の上面には
レーザ駆動用電極層24が形成されている。
Further, the DFB laser unit 20 has a LAD
The second cladding layer 7 made of n-InP having the same composition as that of the portion 3 and the EA modulator portion 4 includes the first-order diffraction grating 23 and the active layer 2.
1, the waveguide layer 5 and the first cladding layer 6 are laminated so as to cover them. Further, an isolation groove portion 12 similar to that between the EA modulator portion 4 and the LAD portion 3 is formed between the second cladding layer 7 of the DFB laser portion 20 and the second cladding layer 7 of the EA modulator portion 4. The air layer is interposed between the clad layers 7 and 7 so that the LAD section 3-EA is formed.
The modulator section 4 and the EA modulator section 4-DFB laser section 20 are electrically insulated from each other. Further, a laser driving electrode layer 24 is formed on the upper surface of the second cladding layer 7 of the DFB laser section 20.

【0032】つぎに、上記構成の集積型光偏向素子を製
造する手順について図6および図7を用いて説明する。
まず、図6(a)に示す半導体基板2上に、図6(b)
に示すように、OMVPE装置によりMQW構造の導波
路層5を成長させる。ついで、図6(c)に示すよう
に、薄膜の第1クラッド層6を成長させた後、第1絶縁
膜14を成膜してパターニングを施すことによりDFB
レーザ部20とEA変調器部4上に第1絶縁膜14を残
した状態とし、LAD部3にあたる第1クラッド層6の
上面に対してエッチングを施して2次回折格子8を形成
する。
Next, a procedure for manufacturing the integrated optical deflector having the above structure will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
First, on the semiconductor substrate 2 shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the waveguide layer 5 having the MQW structure is grown by the OMVPE apparatus. Next, as shown in FIG. 6C, after growing a thin first clad layer 6, a first insulating film 14 is formed and patterned to form a DFB.
With the first insulating film 14 left on the laser section 20 and the EA modulator section 4, the upper surface of the first cladding layer 6 corresponding to the LAD section 3 is etched to form the second-order diffraction grating 8.

【0033】そして、DFBレーザ部20とEA変調器
部4に残した第1絶縁膜14を除去した後、図6(d)
に示すように、第2絶縁膜15を成膜してパターニング
を施すことによりEA変調器部4とLAD部3に第2絶
縁膜15を残した状態とし、OMVPE装置を用いた選
択エピタキシャル法によりDFBレーザ部20にあたる
第1クラッド層6の上面にMQW構造の活性層21、第
2’クラッド層22を順次成長させ、第2’クラッド層
22の上面にエッチングにより1次回折格子23を形成
する。
After removing the first insulating film 14 left on the DFB laser section 20 and the EA modulator section 4, FIG.
As shown in FIG. 5, the second insulating film 15 is formed and patterned to leave the second insulating film 15 in the EA modulator part 4 and the LAD part 3, and the selective epitaxial method using the OMVPE apparatus is used. An active layer 21 having an MQW structure and a second 'clad layer 22 are sequentially grown on the upper surface of the first clad layer 6 corresponding to the DFB laser section 20, and a first-order diffraction grating 23 is formed on the upper surface of the second' clad layer 22 by etching. .

【0034】ついで、図7(e)に示すように、EA変
調器部4とLAD部3に残した第2絶縁膜15を除去し
た後、全面に第2クラッド層7を成長させる。そして、
図7(f)に示すように、第2クラッド層7の上面に第
3絶縁膜25を成膜した後、第3絶縁膜25のパターニ
ングを施すことによって、DFBレーザ部20とEA変
調器部4の境界部分、およびEA変調器部4とLAD部
3の境界部分にそれぞれ開口部16、16を形成する。
そして、図7(g)に示すように、パターニングした第
3絶縁膜25をマスクとして導波路層5の上面までエッ
チングを施すことによりアイソレーション用溝部12、
12をそれぞれ形成し、第3絶縁膜25を除去後、各部
の第2クラッド層7、7、7の上面にレーザ駆動用電極
層24、EA変調器駆動用電極層10およびLAD駆動
用電極層9を、半導体基板2の下面に共通電極層11を
それぞれ成長させ、LAD駆動用電極層9にパターニン
グを施すことにより窓部13を形成する。以上の手順を
経て第2実施例の集積型光偏向素子19が完成する。
Then, as shown in FIG. 7E, after the second insulating film 15 left in the EA modulator section 4 and the LAD section 3 is removed, the second cladding layer 7 is grown on the entire surface. And
As shown in FIG. 7 (f), after the third insulating film 25 is formed on the upper surface of the second cladding layer 7, the third insulating film 25 is patterned so that the DFB laser unit 20 and the EA modulator unit are formed. Openings 16 and 16 are formed at the boundary portion of 4 and the boundary portion of the EA modulator portion 4 and the LAD portion 3, respectively.
Then, as shown in FIG. 7G, the isolation groove 12 is formed by etching the upper surface of the waveguide layer 5 using the patterned third insulating film 25 as a mask.
12, and after removing the third insulating film 25, the laser driving electrode layer 24, the EA modulator driving electrode layer 10 and the LAD driving electrode layer are formed on the upper surfaces of the second cladding layers 7, 7, 7 of the respective portions. The common electrode layer 11 is grown on the lower surface of the semiconductor substrate 2, and the LAD driving electrode layer 9 is patterned to form the window 13. The integrated optical deflection element 19 of the second embodiment is completed through the above procedure.

【0035】そこで、上記集積型光偏向素子19を使用
する場合には、図8に示すように、レーザ駆動用電極層
24と共通電極層11との間に第1の電源17を、EA
変調器駆動用電極層10と共通電極層11との間に第2
の電源18を、また、LAD駆動用電極層9と共通電極
層11との間に第3の電源26をそれぞれ接続する。そ
して、第1の電源17を用いてDFBレーザ部20の活
性層21に電流を注入するとレーザ発振が生じて単一モ
ード光が発生し、ついで、この光が導波路層5を通じて
EA変調器部4に入射される。EA変調器部4では、第
2の電源18を用いてp型の半導体基板とn型のクラッ
ド層に対して逆バイアスとなるようにEA変調器駆動用
電極層10側に正、共通電極層11側に負のパルス電圧
を印加すると入射光はパルス電圧に対応して変調され、
ついで、この光はLAD部3に入射される。LAD部3
では、第3の電源26により導波路層5に対して電圧を
印加すると入射光は印加電圧に応じた回折角で回折され
て素子19の外部空間に出射される。
Therefore, when the integrated optical deflection element 19 is used, as shown in FIG. 8, the first power source 17 is provided between the laser driving electrode layer 24 and the common electrode layer 11 and the EA.
A second electrode is provided between the modulator driving electrode layer 10 and the common electrode layer 11.
And the third power source 26 between the LAD driving electrode layer 9 and the common electrode layer 11. Then, when a current is injected into the active layer 21 of the DFB laser unit 20 using the first power supply 17, laser oscillation occurs and single mode light is generated, and this light then passes through the waveguide layer 5 and the EA modulator unit. It is incident on 4. In the EA modulator section 4, the positive and common electrode layers are provided on the EA modulator driving electrode layer 10 side so that a reverse bias is applied to the p-type semiconductor substrate and the n-type cladding layer by using the second power supply 18. When a negative pulse voltage is applied to the 11 side, the incident light is modulated according to the pulse voltage,
Then, this light is incident on the LAD unit 3. LAD section 3
Then, when a voltage is applied to the waveguide layer 5 by the third power supply 26, the incident light is diffracted at a diffraction angle according to the applied voltage and emitted to the external space of the element 19.

【0036】第2実施例の集積型光偏向素子19におい
ては、第1実施例の集積型光偏向素子19における効果
に加えて次のような効果を奏することができる。すなわ
ち、第2実施例の集積型光偏向素子19は、EA変調器
部4とLAD部3に加えて、これらに入射する光を発振
するDFBレーザ部20が備えられているので、別の光
源を必要とすることなく、素子19単体のみで高速変調
された回折光を外部空間に出射することができる。した
がって、外部の光源を集積型光偏向素子19の導波路層
5に結合する必要がないため、結合効率が低いことから
光量不足となったり、各種の結合治具や部品を用意する
必要がある、等の問題を回避することができる。
The integrated optical deflector 19 of the second embodiment has the following effects in addition to the effects of the integrated optical deflector 19 of the first embodiment. That is, the integrated optical deflection element 19 of the second embodiment is provided with the DFB laser section 20 that oscillates the light incident on these in addition to the EA modulator section 4 and the LAD section 3, so that another light source is used. It is possible to emit the diffracted light, which is modulated at high speed, to the external space only by the element 19 alone without needing to Therefore, since it is not necessary to couple an external light source to the waveguide layer 5 of the integrated optical deflector 19, the coupling efficiency is low and the amount of light is insufficient, and it is necessary to prepare various coupling jigs and parts. , Etc. can be avoided.

【0037】また、本実施例の集積型光偏向素子19で
はレーザ素子部としてDFBレーザを採用したため、単
一モードのレーザ光を得ることができ、収束性の良いシ
ャープな回折光を得ることができる。したがって、例え
ば光インターコネクションに組み込んだときに高精度で
かつコンパクトなシステムを実現することができる。さ
らに、比較的構造の簡単なDFBレーザを形成するよう
にしたことで例えばDBRレーザ(Distributed Bragg
Reflector レーザ、分布ブラッグ反射器型レーザ)を形
成する場合等に比べて製造工程を簡略化することができ
る。
Further, since the integrated optical deflector 19 of this embodiment employs the DFB laser as the laser element portion, it is possible to obtain a single mode laser beam and obtain a sharp diffracted beam with good convergence. it can. Therefore, it is possible to realize a highly accurate and compact system when incorporated in, for example, an optical interconnection. Furthermore, by forming a DFB laser having a relatively simple structure, for example, a DBR laser (Distributed Bragg
The manufacturing process can be simplified as compared with the case of forming a Reflector laser or a distributed Bragg reflector laser).

【0038】なお、第1、第2実施例の集積型光偏向素
子1、19の双方において、半導体基板2の材料として
p−InPを、第1、第2’、第2クラッド層6、2
2、7の材料としてn−InPを用いたが、これらの導
電型は逆であっても良いし、材料もInPに限ることは
なく種々の材料を用いても良い。また、導波路層として
はInGaAsP/InPを用いたMQW構造の導波路
層5を採用したが、単にバルクのInGaAsP層とし
ても良く、さらに、これら実施例における一体型の導波
路層5に代えて、各素子部3、4、20で別個に形成し
た導波路層をLOC構造、バットジョイント構造等の種
々の結合構造を用いて結合した型の導波路層としてもよ
い。
In both of the integrated optical deflecting elements 1 and 19 of the first and second embodiments, p-InP is used as the material of the semiconductor substrate 2, and the first, second 'and second cladding layers 6 and 2 are used.
Although n-InP is used as the material of Nos. 2 and 7, these conductivity types may be reversed, and the material is not limited to InP, and various materials may be used. Although the MQW structure waveguide layer 5 using InGaAsP / InP is used as the waveguide layer, it may be simply a bulk InGaAsP layer. Further, instead of the integral waveguide layer 5 in these examples. Alternatively, the waveguide layers formed separately in the respective element portions 3, 4 and 20 may be coupled to each other by using various coupling structures such as a LOC structure and a butt joint structure.

【0039】また、クラッド層を層厚の薄い第1クラッ
ド層6と第2クラッド層7の2層で構成することに代え
て1層のクラッド層としても良いが、その場合には導波
路層5と2次回折格子8との距離が離れることを避ける
ため、導波路層5の上面に2次回折格子8を設けること
が望ましい。そして、半導体基板2の下面側に形成する
電極層を共通電極層11という形ではなく、各素子部
3、4、20で個別に形成したり、各素子部3、4、2
0の絶縁状態を溝ではなく、各部を区画する絶縁膜で維
持するように代えることもできる。また、光の偏向に関
してはLAD部3のLAD駆動用電極層9、共通電極層
11間に電圧を印加することに代えて、これら電極層
9、11を介して電流を注入する方法でも光の偏向が可
能である。
Further, the clad layer may be a single clad layer instead of the two clad layers of the first clad layer 6 and the second clad layer 7 having a small thickness. In this case, the waveguide layer is used. It is desirable to provide the second-order diffraction grating 8 on the upper surface of the waveguide layer 5 in order to avoid a distance between the fifth-order diffraction grating 5 and the second-order diffraction grating 8. The electrode layer formed on the lower surface side of the semiconductor substrate 2 is not formed in the common electrode layer 11 but is formed individually in each of the element portions 3, 4 and 20, or each of the element portions 3, 4, and 2.
The insulation state of 0 may be replaced by maintaining an insulating film for partitioning each part instead of the groove. Regarding the deflection of light, instead of applying a voltage between the LAD drive electrode layer 9 and the common electrode layer 11 of the LAD section 3, a method of injecting a current through these electrode layers 9 and 11 is also used. Deflection is possible.

【0040】また、第2実施例においてはレーザ素子部
としてDFBレーザを適用したが、これに代えてDBR
レーザを用いても単一モード光を得ることができ、前述
したような単一モード光を用いた場合特有の効果を奏す
ることができる。さらに、単一モード光を得ることはで
きないが、2枚の平行平板反射鏡を対向させた一般的な
ファブリ‐ペロ構造等、他の構造のレーザ素子を形成す
るようにしてもよい。
In the second embodiment, the DFB laser is used as the laser element section, but instead of this, the DBR is used.
Single mode light can be obtained even by using a laser, and a unique effect can be obtained when the single mode light as described above is used. Further, although a single mode light cannot be obtained, a laser element having another structure such as a general Fabry-Perot structure in which two parallel plate reflecting mirrors are opposed to each other may be formed.

【0041】以下、前記集積型光偏向素子を大型コンピ
ュータにおける光インターコネクションに適用した2つ
の例を図9ないし図11を用いて説明する。図9は第1
適用例のシステムを示す図であって、第1実施例の集積
型光偏向素子1をマザーボード27から子ボード28へ
光信号を伝送する際の光スイッチング素子として用いた
例である。
Two examples in which the integrated optical deflection element is applied to optical interconnection in a large computer will be described below with reference to FIGS. 9 to 11. FIG. 9 shows the first
It is a figure which shows the system of an application example, and is an example which uses the integrated type optical deflection element 1 of 1st Example as an optical switching element when transmitting an optical signal from the motherboard 27 to the child board 28.

【0042】マザーボード27上に集積型光偏向素子1
が設置されており、子ボード28に伝送すべき光信号が
この集積型光偏向素子1に入力されるようになってい
る。また、マザーボード27上には、光偏向信号を集積
型光偏向素子1のLAD部3に入力するための光偏向信
号用回路29、および、光変調信号を集積型光偏向素子
1のEA変調器部4に入力するための光変調信号用回路
30が設けられている。
On the mother board 27, the integrated type optical deflector 1
Is installed so that an optical signal to be transmitted to the slave board 28 is input to the integrated optical deflection element 1. Further, on the mother board 27, an optical deflection signal circuit 29 for inputting the optical deflection signal to the LAD unit 3 of the integrated optical deflection element 1 and an EA modulator of the integrated optical deflection element 1 for the optical modulation signal. An optical modulation signal circuit 30 for inputting to the unit 4 is provided.

【0043】そして、マザーボード27の上方に子ボー
ド28が設置されている。子ボード28にはA、B、
C、Dの4つの回路が形成されており、各回路A、B、
C、Dにはマザーボード27から伝送される光信号を受
信するためのフォトダイオードPD1、PD2、PD
3、PD4がそれぞれ設けられている。そして、これら
フォトダイオードPD1、PD2、PD3、PD4は、
マザーボード27上の集積型光偏向素子1から出射され
た光が偏向した際にその光S1 、S2 、S3 、S4が到
達する範囲内に並列配置されている。
A child board 28 is installed above the mother board 27. Child board 28 has A, B,
Four circuits C and D are formed, and each circuit A, B,
Photodiodes PD1, PD2, PD for receiving the optical signal transmitted from the mother board 27 are shown in C and D.
3 and PD4 are provided respectively. Then, these photodiodes PD1, PD2, PD3, PD4 are
When the light emitted from the integrated optical deflection element 1 on the mother board 27 is deflected, it is arranged in parallel within the range where the light S 1 , S 2 , S 3 , S 4 reaches.

【0044】したがって、本適用例のシステムによれ
ば、光信号と光偏向信号とが同期して集積型光偏向素子
1に入力されることにより、集積型光偏向素子1から出
射される光S1 、S2 、S3 、S4 が微小時間毎に4個
のうちのいずれか1個のフォトダイオードPD1、PD
2、PD3、PD4に切り替わりながら入射されるよう
に構成することができる。すなわち、マザーボード27
においてはシリーズの形となっている光信号を子ボード
28におけるA、B、C、Dの4つの回路に対して微小
時間毎に振り分けるといった、いわば光スイッチングを
この集積型光偏向素子1を用いたシステムで実現するこ
とができる。
Therefore, according to the system of this application example, when the optical signal and the optical deflection signal are synchronously input to the integrated optical deflection element 1, the light S emitted from the integrated optical deflection element 1 is output. 1 , S 2 , S 3 , and S 4 are photodiodes PD 1 and PD of any one of the four photodiodes at every minute time.
2, PD3, PD4 can be configured to be incident while being switched. That is, the motherboard 27
In this case, the integrated optical deflection element 1 is used for so-called optical switching, in which optical signals in the form of a series are distributed to the four circuits A, B, C and D on the slave board 28 at every minute time. Can be realized with the existing system.

【0045】そして、本システムではEA変調器部4を
備えた集積型光偏向素子1を用いたことで、光変調信号
を光偏向信号と同期させることでLAD部3によるスイ
ッチングと連動させてEA変調器部4を駆動させ、EA
変調器部4を光信号を一時遮断させる目的で使用するこ
とによってスイッチング時のエラー発生防止を図ること
ができる。例えば、図10に示すように、LAD部3に
入力する電圧を段階的に変化させて光信号を送信するフ
ォトダイオードをPD1、PD2、PD3、…と順次切
り替えることとする。そして、EA変調器部4に入力す
る電圧を一定周波数のパルス電圧とするが、切り替え直
後の一定の時間t1 、例えばnsec(10-9 秒)のオー
ダーで連続して一定電圧を印加した状態とする。する
と、この間はEA変調器部4では光が吸収され続けるの
で、光信号は遮断された状態となる。このように、スイ
ッチング時には必ず光信号を一定時間t1 だけ遮断し、
その間にフォトダイオードを切り替えるようにすれば、
各フォトダイオードの受信信号にエラーが生じる恐れを
なくすことができる。
In the present system, the integrated optical deflection element 1 having the EA modulator unit 4 is used, so that the optical modulation signal is synchronized with the optical deflection signal so that the EA is interlocked with the switching by the LAD unit 3. The modulator unit 4 is driven, and EA
By using the modulator unit 4 for the purpose of temporarily blocking an optical signal, it is possible to prevent the occurrence of an error during switching. For example, as shown in FIG. 10, it is assumed that the photodiodes that transmit the optical signal by changing the voltage input to the LAD unit 3 in stages are sequentially switched to PD1, PD2, PD3, .... Then, the voltage input to the EA modulator unit 4 is a pulse voltage having a constant frequency, but a constant voltage is continuously applied for a constant time t 1 immediately after switching, for example, on the order of nsec (10 −9 seconds). And Then, during this period, light is continuously absorbed in the EA modulator unit 4, so that the optical signal is cut off. In this way, when switching, the optical signal is always cut off for a certain time t 1 .
If you switch the photodiode in the meantime,
It is possible to eliminate the possibility that an error occurs in the received signal of each photodiode.

【0046】一方、この集積型光偏向素子1のEA変調
器部4を光信号を高速変調させる目的で使用することも
できる。すなわち、図10におけるEA変調器部4に入
力するパルス電圧を例えばpsec(10-12 秒)のオーダ
ーのものとすれば、EA変調器部4を持たない空間型光
偏向素子では不可能なpsecオーダーでの高速変調が可能
となるため、1Tbit/cm2・secオーダーの超高帯域の光
情報伝送を行なうことができる。このようにして、シス
テム中に集積型光偏向素子1を用いることにより、エラ
ーが少なく確実性の高い光情報伝送と超高帯域の光情報
伝送の双方を同時に実現することが可能となる。
On the other hand, the EA modulator section 4 of the integrated optical deflector 1 can also be used for the purpose of high speed modulation of an optical signal. That is, if the pulse voltage input to the EA modulator unit 4 in FIG. 10 is of the order of, for example, psec (10 −12 seconds), the psec which cannot be obtained by the spatial light deflector without the EA modulator unit 4 is obtained. Since high-speed modulation on the order is possible, it is possible to perform optical information transmission in the ultra-high band of 1 Tbit / cm 2 · sec order. In this way, by using the integrated optical deflection element 1 in the system, it is possible to simultaneously realize both optical information transmission with few errors and high reliability and optical information transmission in an ultra-high band.

【0047】つぎに、図11は第2の適用例のシステム
を示す図であって、第1実施例の集積型光偏向素子1を
2枚のボード間の並列光情報伝送に用いた例である。
Next, FIG. 11 is a diagram showing a system of a second application example, in which the integrated optical deflector 1 of the first embodiment is used for parallel optical information transmission between two boards. is there.

【0048】送信用ボード31には8個の集積型光偏向
素子1a、1b、1c、…が横方向に並んで設置されて
おり、これら集積型光偏向素子1a、1b、1c、…に
対して光信号がそれぞれ入力されるようになっている。
また、送信用ボード31から数mm〜数cm離れた位置
に受信用ボード32が設置されており、受信用ボード3
2上には16個のフォトダイオードPD1、PD2、P
D3、…が8×2のアレイ状に配列されている。そし
て、図における左端1個の集積型光偏向素子1aから出
射された光が偏向した際にその光が到達する範囲に左端
の縦列2個のフォトダイオードPD1、PD2が配置さ
れるようになっており、全ての集積型光偏向素子1a、
1b、1c、…に対して縦列2個ずつのフォトダイオー
ドPD1、PD2、PD3、…が対応するようになって
いる。
Eight integrated optical deflection elements 1a, 1b, 1c, ... Are installed side by side on the transmission board 31, and these integrated optical deflection elements 1a, 1b, 1c ,. Optical signals are input respectively.
Further, the receiving board 32 is installed at a position apart from the transmitting board 31 by several mm to several cm.
16 photodiodes PD1, PD2, P
D3, ... Are arranged in an 8 × 2 array. Then, the two photodiodes PD1 and PD2 at the leftmost column are arranged in the range reached by the light emitted from the integrated light deflecting element 1a having the one leftmost element in the figure. All integrated optical deflection elements 1a,
The photodiodes PD1, PD2, PD3, ... In every two columns correspond to 1b, 1c ,.

【0049】したがって、本適用例によれば、8個の集
積型光偏向素子1a、1b、1c、…に対して8ビット
の光信号、例えば「00000001」といった信号列
を並列的に入力することができ、その場合、縦列2個の
フォトダイオードPD1、PD2、PD3、…のいずれ
かに光が入力されたときをそれぞれ「0」または「1」
の信号と対応させておけば、その信号列に従って8本の
光をそれぞれいずれか一方のフォトダイオードに向けて
出射させることで8ビットの信号列を瞬時に伝送するこ
とができる。そして、前記信号列を送信した直後には次
の信号列、例えば「01010101」といった信号列
を同様に送信することができる。すなわち、2進数8ビ
ットで表わされた情報を並列的に一度に伝送できるとい
った、非常に高速の並列光情報伝送をこれら集積型光偏
向素子1a、1b、1c、…を用いたシステムで実現す
ることができる。
Therefore, according to this application example, an 8-bit optical signal, for example, a signal string such as "00000001" is input in parallel to the eight integrated optical deflection elements 1a, 1b, 1c, .... In that case, when light is input to any one of the two photodiodes PD1, PD2, PD3, ... Which are arranged in a column, the light is “0” or “1”, respectively.
If it is made to correspond to the signal of, the eight-bit signal train can be instantaneously transmitted by emitting eight lights toward any one of the photodiodes according to the signal train. Immediately after transmitting the signal sequence, the next signal sequence, for example, the signal sequence “01010101” can be similarly transmitted. That is, extremely high-speed parallel optical information transmission such that information represented by a binary number of 8 bits can be transmitted in parallel at once is realized by a system using these integrated optical deflection elements 1a, 1b, 1c, .... can do.

【0050】そして、この第2の適用例の場合にも、第
1の適用例で述べた効果と同様、EA変調器部4を有す
る集積型光偏向素子1a、1b、1c、…を用いたこと
で、エラーが少なく確実性の高い並列光情報伝送と超高
帯域の並列光情報伝送を実現することができる。
Also in the case of the second application example, the integrated optical deflecting elements 1a, 1b, 1c, ... Having the EA modulator section 4 are used as in the case of the effect described in the first application example. As a result, it is possible to realize parallel optical information transmission with few errors and high reliability and parallel optical information transmission in an ultra-high band.

【0051】以上2つの適用例に示したように、集積型
光偏向素子1を大型コンピュータ内の光インターコネク
ションに適用することにより、コンパクトなシステム構
成で将来的に実現される超高速の光スイッチングや並列
光情報伝送に対応することができる。すなわち、空間
的、時間的に優れた光インターコネクションを実現する
ことが可能となる。
As shown in the above two application examples, by applying the integrated optical deflection element 1 to the optical interconnection in a large computer, ultra-high-speed optical switching which will be realized in the future with a compact system configuration will be realized. And parallel optical information transmission. That is, it becomes possible to realize an optical interconnection excellent in space and time.

【0052】なお、以上2つの適用例では第1実施例の
集積型光偏向素子1を用い、素子の外部で形成された光
信号を集積型光偏向素子1に入力するように構成した
が、この構成に代えて、第2実施例の集積型光偏向素子
19、すなわちDFBレーザ部20を有する集積型光偏
向素子19を用い、DFBレーザ部20に注入する電流
を変化させることによりレーザ光を直接変調するシステ
ム構成、もしくはDFBレーザ部20では直接変調を行
なわずに光を出射させ、EA変調器部4で外部変調する
システム構成としてもよい。また、本発明の集積型光偏
向素子を上記光スイッチング、並列光情報伝送以外の種
々のシステムに適用し得ることは勿論である。
In the above two application examples, the integrated optical deflection element 1 of the first embodiment is used and the optical signal formed outside the element is input to the integrated optical deflection element 1. Instead of this configuration, the integrated optical deflection element 19 of the second embodiment, that is, the integrated optical deflection element 19 having the DFB laser section 20 is used, and the laser light is changed by changing the current injected into the DFB laser section 20. The system configuration may be such that direct modulation is performed, or the DFB laser unit 20 emits light without performing direct modulation and the EA modulator unit 4 performs external modulation. Further, it goes without saying that the integrated optical deflection element of the present invention can be applied to various systems other than the above optical switching and parallel optical information transmission.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項1
記載の集積型光偏向素子は、電界吸収変調素子部と光偏
向素子部が半導体基板上に集積形成された構成となって
いるので、電界吸収変調素子部において導波路層に電圧
を印加することにより入射光が高速変調され、その後、
光偏向素子部に到達した光を回折させて外部空間に出射
させるとともに、回折角を調節することができる。これ
により、この集積型光偏向素子を、例えば大型コンピュ
ータにおける光インターコネクションに適用して光スイ
ッチングや並列光情報伝送を行なうことができる。
As described in detail above, claim 1 is as follows.
Since the integrated optical deflection element described has a configuration in which the electro-absorption modulation element portion and the optical deflection element portion are integrally formed on the semiconductor substrate, it is necessary to apply a voltage to the waveguide layer in the electro-absorption modulation element portion. Incident light is modulated at high speed by
It is possible to diffract the light that has reached the light deflection element unit and emit it to the external space, and adjust the diffraction angle. As a result, this integrated optical deflection element can be applied to optical interconnection in, for example, a large computer to perform optical switching and parallel optical information transmission.

【0054】その際に、電界吸収変調素子部で光の透
過、遮断を制御することができるので、例えば光偏向素
子部で光信号を偏向させて異なる受光素子の位置に切り
替えるといったスイッチングを行なう際に、一旦光信号
を遮断してから位置を切り替えることができる。したが
って、時間的、位置的なクロストークを低減でき、受光
信号のエラー発生を防止することができる。また、この
集積型光偏向素子は電界吸収変調素子部を備えたことに
より、レーザ光の直接変調では及ばないpsecオーダーで
の高速変調が可能となるため、将来的に実現されるであ
ろう1Tbit/cm2・secオーダーの超高帯域の光情報伝送
にも対応することができる。このようにして、この集積
型光偏向素子を用いることにより、エラーが少なく確実
性の高い光情報伝送と超高帯域の光情報伝送の双方を同
時に実現することが可能となる。
At this time, since the transmission and blocking of light can be controlled by the electro-absorption modulation element section, for example, when switching is performed by deflecting an optical signal by the optical deflection element section and switching to a different light receiving element position. In addition, the position can be switched after the light signal is interrupted. Therefore, it is possible to reduce crosstalk in terms of time and position and prevent an error in the received light signal. Further, since the integrated optical deflection element is provided with the electro-absorption modulation element portion, high-speed modulation on the psec order, which cannot be achieved by direct modulation of laser light, is possible, so it will be realized in the future at 1 Tbit. It can also support optical information transmission in the ultra-high band of / cm 2 · sec order. In this way, by using this integrated optical deflection element, it is possible to simultaneously realize both optical information transmission with few errors and high reliability and optical information transmission in the ultra-high band.

【0055】また、請求項2記載の集積型光偏向素子に
よれば、前記電界吸収変調素子部、光偏向素子部に加え
て、これら素子部に入射する光を発振するレーザ素子部
が設けられているので、請求項1記載の効果に加えて、
別の光源を必要とすることなく、素子単体のみで高速変
調された回折光を外部空間に出射することができる。そ
して、外部の光源を集積型光偏向素子の導波路層に結合
する必要がないため、結合効率が低いことから光量不足
となる、各種の結合治具や部品を用意する必要がある、
等の問題を生じさせることなく、効率の良い集積型光偏
向素子を実現することができる。
According to the integrated optical deflection element of the second aspect, in addition to the electro-absorption modulation element section and the optical deflection element section, a laser element section for oscillating light incident on these element sections is provided. Therefore, in addition to the effect of claim 1,
It is possible to emit the diffracted light, which is modulated at a high speed by only the element itself, to the external space without requiring another light source. Then, since it is not necessary to couple an external light source to the waveguide layer of the integrated optical deflector, it is necessary to prepare various coupling jigs and parts that cause insufficient light quantity due to low coupling efficiency.
It is possible to realize an efficient integrated optical deflection element without causing problems such as the above.

【0056】また、請求項3記載の集積型光偏向素子に
よれば、前記レーザ素子部が分布帰還型レーザ素子、も
しくは分布ブラッグ反射器型レーザ素子として形成され
ているので、単一モード光を得ることができ、収束性の
良いシャープな回折光を得ることができる。したがっ
て、例えば光インターコネクションに組み込んだときに
高精度でかつコンパクトなシステムを実現することがで
きる。
Further, according to the integrated type optical deflection element of the third aspect, since the laser element portion is formed as a distributed feedback laser element or a distributed Bragg reflector type laser element, a single mode light is emitted. It is possible to obtain sharp diffracted light with good convergence. Therefore, it is possible to realize a highly accurate and compact system when incorporated in, for example, an optical interconnection.

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

【図1】 本発明の第1実施例である集積型光偏向素子
を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an integrated optical deflection element that is a first embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例の集積型光偏向素子の製造工程の前
半部分を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the first half of the manufacturing process of the integrated optical deflector of the embodiment.

【図3】 同、後半部分を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the latter half of the same.

【図4】 同、集積型光偏向素子を使用する状態を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the integrated optical deflector is used.

【図5】 本発明の第2実施例である集積型光偏向素子
を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing an integrated optical deflection element that is a second embodiment of the present invention.

【図6】 同実施例の集積型光偏向素子の製造工程の前
半部分を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the first half of the manufacturing process of the integrated optical deflection element of the example.

【図7】 同、後半部分を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the latter half of the same.

【図8】 同、集積型光偏向素子を使用する状態を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state in which the integrated optical deflector is used.

【図9】 第1実施例の集積型光偏向素子を光スイッチ
ングシステムに適用した第1の適用例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a first application example in which the integrated optical deflector of the first embodiment is applied to an optical switching system.

【図10】 同、適用例において集積型光偏向素子のL
AD部とEA変調器部にそれぞれ入力する電圧パターン
の関係を示す図である。
FIG. 10 is an L-shaped integrated optical deflector in the same application example.
It is a figure which shows the relationship of the voltage pattern each input into an AD part and an EA modulator part.

【図11】 第1実施例の集積型光偏向素子を並列光情
報伝送システムに適用した第2の適用例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a second application example in which the integrated optical deflection element of the first embodiment is applied to a parallel optical information transmission system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、19…集積型光偏向素子、2…半導体基板、3…L
AD部(光偏向素子部)、4…EA変調器部(電界吸収
変調素子部)、5…導波路層、6…第1クラッド層(ク
ラッド層)、7…第2クラッド層(クラッド層)、8…
2次回折格子、9…LAD駆動用電極層(上部電極
層)、10…EA変調器駆動用電極層(上部電極層)、
11…共通電極層(下部電極層)、12…アイソレーシ
ョン用溝部、13…溝部、20…DFBレーザ部(レー
ザ素子部)、21…活性層、22…第2’クラッド層
(クラッド層)、23…1次回折格子、24…レーザ駆
動用電極層(上部電極層)
1, 19 ... Integrated optical deflection element, 2 ... Semiconductor substrate, 3 ... L
AD section (optical deflection element section), 4 ... EA modulator section (electroabsorption modulation element section), 5 ... Waveguide layer, 6 ... First clad layer (clad layer), 7 ... Second clad layer (clad layer) , 8 ...
Second-order diffraction grating, 9 ... LAD driving electrode layer (upper electrode layer), 10 ... EA modulator driving electrode layer (upper electrode layer),
11 ... Common electrode layer (lower electrode layer), 12 ... Isolation groove portion, 13 ... Groove portion, 20 ... DFB laser portion (laser element portion), 21 ... Active layer, 22 ... Second 'clad layer (clad layer), 23 ... First-order diffraction grating, 24 ... Laser driving electrode layer (upper electrode layer)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射した光を変調する電界吸収変調素子
部と、該電界吸収変調素子部から入射された光を偏向し
て外部空間に出射する光偏向素子部が半導体基板上に集
積形成された集積型光偏向素子であって、 半導体基板上に前記電界吸収変調素子部と前記光偏向素
子部を貫通する導波路層が形成され、 前記電界吸収変調素子部は、前記導波路層の上部に形成
されたクラッド層と、該クラッド層の上面に形成された
上部電極層と、前記半導体基板の下面に形成された下部
電極層を有し、 前記光偏向素子部は、前記導波路層の上部に形成された
クラッド層と、前記導波路層の上面または前記クラッド
層に形成され、光を上方に回折させるための2次回折格
子と、前記クラッド層の上面に形成され、前記回折光を
外部空間に出射させるための窓部を有する上部電極層
と、前記半導体基板の下面に形成された下部電極層を有
し、 前記光偏向素子部と前記電界吸収変調素子部が電気的に
絶縁状態とされていることを特徴とする集積型光偏向素
子。
1. An electro-absorption modulation element portion for modulating incident light and an optical deflection element portion for deflecting the light incident from the electro-absorption modulation element portion and emitting the light to an external space are integrated and formed on a semiconductor substrate. And a waveguide layer penetrating the electro-absorption modulation element section and the optical deflection element section on a semiconductor substrate, wherein the electro-absorption modulation element section is formed on the waveguide layer. A clad layer formed on the clad layer, an upper electrode layer formed on the upper surface of the clad layer, and a lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate. A clad layer formed on the upper side, a second-order diffraction grating formed on the upper surface of the waveguide layer or the clad layer for diffracting light upward, and a second-order diffraction grating formed on the upper surface of the clad layer to generate the diffracted light. Window for emitting to external space And a lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate, wherein the light deflection element section and the electro-absorption modulation element section are electrically insulated from each other. Integrated light deflection element.
【請求項2】 光を発振させるためのレーザ素子部と、
該レーザ素子部から入射された光を変調する電界吸収変
調素子部と、該電界吸収変調素子部から入射された光を
偏向して外部空間に出射する光偏向素子部が半導体基板
上に集積形成された集積型光偏向素子であって、 半導体基板上に前記レーザ素子部と前記電界吸収変調素
子部と前記光偏向素子部を貫通する導波路層が形成さ
れ、 前記レーザ素子部は、前記導波路層の上部に形成された
活性層と、該活性層の上部に形成されたクラッド層と、
前記活性層の上面または前記クラッド層に形成された1
次回折格子と、前記クラッド層の上面に形成された上部
電極層と、前記半導体基板の下面に形成された下部電極
層を有し、 前記電界吸収変調素子部は、前記導波路層の上部に形成
されたクラッド層と、該クラッド層の上面に形成された
上部電極層と、前記半導体基板の下面に形成された下部
電極層を有し、 前記光偏向素子部は、前記導波路層の上部に形成された
クラッド層と、前記導波路層の上面または前記クラッド
層に形成され、光を上方に回折させるための2次回折格
子と、前記クラッド層の上面に形成され、前記回折光を
外部空間に出射させるための窓部を有する上部電極層
と、前記半導体基板の下面に形成された下部電極層を有
し、 前記レーザ素子部と前記電界吸収変調素子部と前記光偏
向素子部がそれぞれ電気的に絶縁状態とされていること
を特徴とする集積型光偏向素子。
2. A laser element section for oscillating light,
An electro-absorption modulation element section that modulates the light incident from the laser element section and an optical deflection element section that deflects the light incident from the electro-absorption modulation element section and emits the light to an external space are integrally formed on a semiconductor substrate. And a waveguide layer penetrating the laser element section, the electro-absorption modulation element section, and the optical deflection element section is formed on a semiconductor substrate. An active layer formed on the waveguide layer, a clad layer formed on the active layer,
1 formed on the upper surface of the active layer or the clad layer
A second diffraction grating, an upper electrode layer formed on the upper surface of the cladding layer, and a lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate, wherein the electro-absorption modulation element section is formed on the waveguide layer. A cladding layer formed, an upper electrode layer formed on an upper surface of the cladding layer, and a lower electrode layer formed on a lower surface of the semiconductor substrate, wherein the optical deflection element section is an upper portion of the waveguide layer. And a second-order diffraction grating formed on the upper surface of the waveguide layer or the clad layer for diffracting light upward, and on the upper surface of the clad layer for diffracting the diffracted light to the outside. An upper electrode layer having a window portion for emitting light into a space; and a lower electrode layer formed on the lower surface of the semiconductor substrate, wherein the laser element portion, the electroabsorption modulator element portion, and the light deflection element portion are respectively provided. Electrically isolated Integrated optical scanning element characterized by being.
【請求項3】 請求項2に記載の集積型光偏向素子にお
いて、 前記レーザ素子部が分布帰還型レーザ素子、もしくは分
布ブラッグ反射器型レーザ素子として形成されたことを
特徴とする集積型光偏向素子。
3. The integrated optical deflection element according to claim 2, wherein the laser element section is formed as a distributed feedback laser element or a distributed Bragg reflector type laser element. element.
JP21307194A 1994-09-06 1994-09-06 Integrated optical deflecting element Pending JPH0876153A (en)

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