JPH10300959A - 半導体光導波路機能素子 - Google Patents
半導体光導波路機能素子Info
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- JPH10300959A JPH10300959A JP11382997A JP11382997A JPH10300959A JP H10300959 A JPH10300959 A JP H10300959A JP 11382997 A JP11382997 A JP 11382997A JP 11382997 A JP11382997 A JP 11382997A JP H10300959 A JPH10300959 A JP H10300959A
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- optical waveguide
- semiconductor optical
- waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光通信、光交換、光情報処理等に用いる半導
体光導波路機能素子を提供することを課題とする。 【解決手段】 単数若しくは複数の機能処理部有する半
導体光導波路機能素子において、前記半導体光導波路機
能素子１３１の少なくともある一部において、ある一定
もしくは場所によって徐々に異なる大きさの曲率を有し
て曲がっており、機能処理部の導波方向と光入出力端面
部の光導波方向とが異なるものである。
体光導波路機能素子を提供することを課題とする。 【解決手段】 単数若しくは複数の機能処理部有する半
導体光導波路機能素子において、前記半導体光導波路機
能素子１３１の少なくともある一部において、ある一定
もしくは場所によって徐々に異なる大きさの曲率を有し
て曲がっており、機能処理部の導波方向と光入出力端面
部の光導波方向とが異なるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光交換、
光情報処理等に用いる半導体光導波路機能素子に関する
ものである。
光情報処理等に用いる半導体光導波路機能素子に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体光導波路機能素子の例として、半
導体レーザと同様な電流注入による利得メカニズムを利
用し、注入電流のＯＮ・ＯＦＦによって光の導波を制御
する半導体光ゲートスイッチ（参考文献：M. Ikeda et
al. Electronics Letter Vol.16 899-890(１９８１
年））は、そのＯＮ／ＯＦＦ比の大きさ、低損失、小
形、安価等の特徴から光通信、光交換、光情報処理等の
要素デバイスとして注目されている。光ゲートスイッチ
は、光伝送路の中途に配置されるのが一般的であるた
め、その偏波無依存化が必須である。
導体レーザと同様な電流注入による利得メカニズムを利
用し、注入電流のＯＮ・ＯＦＦによって光の導波を制御
する半導体光ゲートスイッチ（参考文献：M. Ikeda et
al. Electronics Letter Vol.16 899-890(１９８１
年））は、そのＯＮ／ＯＦＦ比の大きさ、低損失、小
形、安価等の特徴から光通信、光交換、光情報処理等の
要素デバイスとして注目されている。光ゲートスイッチ
は、光伝送路の中途に配置されるのが一般的であるた
め、その偏波無依存化が必須である。
【０００３】近年、選択成長技術やドライエッチングを
利用した極細ストライプ構造によるバルク活性層の方形
化によって、０．５ｄＢ以下の低偏波依存性を実現が報
告されている（参考文献：S. Kitamura et al. in Proc
eedings 22nd European Conference on Optical Commun
ication ＥＣＯＣ'96 WeP.17，竹下他、１９９６年電子
情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会 ｃ−
２４１）。
利用した極細ストライプ構造によるバルク活性層の方形
化によって、０．５ｄＢ以下の低偏波依存性を実現が報
告されている（参考文献：S. Kitamura et al. in Proc
eedings 22nd European Conference on Optical Commun
ication ＥＣＯＣ'96 WeP.17，竹下他、１９９６年電子
情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会 ｃ−
２４１）。
【０００４】一方、石英系ガラスを使用した光導波路と
半導体素子を同一プラットフォーム上に実現するハイブ
リッド実装技術が進展している（参考文献：Y. Yamade
et al. Electronics Letters Vol.31 1366-1367 （１９
９５年））。
半導体素子を同一プラットフォーム上に実現するハイブ
リッド実装技術が進展している（参考文献：Y. Yamade
et al. Electronics Letters Vol.31 1366-1367 （１９
９５年））。
【０００５】この際、実装時のアライメントを容易に
し、かつ半導体素子と石英ガラス導波路との結合効率を
向上させるため、半導体素子のスポットサイズを変換す
る機能導波路領域の付加が重要となる（参考文献：Y. T
ohmori et al. Electronics Letters Vol.31 1069-1070
（１９９５年））。
し、かつ半導体素子と石英ガラス導波路との結合効率を
向上させるため、半導体素子のスポットサイズを変換す
る機能導波路領域の付加が重要となる（参考文献：Y. T
ohmori et al. Electronics Letters Vol.31 1069-1070
（１９９５年））。
【０００６】図１２に従来のハイブリッド実装の模式図
を示す。図１２中、符号１０１はゲート機能を有する活
性領域、１０２はスポットサイズ変換機能を有するガイ
ド領域、１０３は石英ガラス導波路を各々図示する。図
１２に示す構成の場合、半導体素子を実装する場合、左
右の石英ガラス導波路１０３に光結合しなければならな
い。このため、アレイ化等により素子数が増加すると、
結合のずれによる素子特性の劣化が懸念される。さら
に、スペース的にも半導体素子と石英系ガラス導波路と
の間が、双方の結合効率の劣化を許容できる範囲として
２０〜３０μｍとわずかな領域しかとれず、実装を困難
なものにしている。また、電流注入のための電気配線も
横方向のみにしか取り出すことができず、電気配線を含
めた構成自体にも自由度が少ない状況であった。
を示す。図１２中、符号１０１はゲート機能を有する活
性領域、１０２はスポットサイズ変換機能を有するガイ
ド領域、１０３は石英ガラス導波路を各々図示する。図
１２に示す構成の場合、半導体素子を実装する場合、左
右の石英ガラス導波路１０３に光結合しなければならな
い。このため、アレイ化等により素子数が増加すると、
結合のずれによる素子特性の劣化が懸念される。さら
に、スペース的にも半導体素子と石英系ガラス導波路と
の間が、双方の結合効率の劣化を許容できる範囲として
２０〜３０μｍとわずかな領域しかとれず、実装を困難
なものにしている。また、電流注入のための電気配線も
横方向のみにしか取り出すことができず、電気配線を含
めた構成自体にも自由度が少ない状況であった。
【０００７】このため、図１３に示す片端結合型の半導
体素子と石英系ガラス導波路とのハイブリッド構成が考
えられた。図１３中、符号１１１はゲート機能を有する
活性領域、１１２はスポットサイズ変換機能を有するガ
イド領域、１１３は石英ガラス導波路、１１４は高反射
膜である。この構成の場合、光結合が片側なので、上記
に指摘され光結合特性の劣化や電気配線のスペースの自
由度が小さいといった問題点を解決することができる。
体素子と石英系ガラス導波路とのハイブリッド構成が考
えられた。図１３中、符号１１１はゲート機能を有する
活性領域、１１２はスポットサイズ変換機能を有するガ
イド領域、１１３は石英ガラス導波路、１１４は高反射
膜である。この構成の場合、光結合が片側なので、上記
に指摘され光結合特性の劣化や電気配線のスペースの自
由度が小さいといった問題点を解決することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ハイブリッ
ド実装を行う場合、実装時の結合損失分を補償するため
に、半導体光ゲートスイッチの高利得化を進める必要が
ある。図１４は入出力端の反射率Ｒと利得リップル量Δ
Ｇとの関係を示した図である。ここで、図１４におい
て、入出力端の反射率Ｒとは、光が出射する場合の端面
における反射を入出力端の反射率のことをいる。したが
って、反射形の場合は、高反射膜とは反対の端面におけ
る反射率のことをいう。また、利得リップル量ΔＧと
は、波長のゆらぎや偏波のゆらぎによって生じる光の位
相のずれに起因する利得のゆらぎ量をいい、最大値と最
小値との差で評価するものである。ここで、利得１０ｄ
Ｂを前提とすると、ΔＧを０．５ｄＢ以下に抑圧しよう
とした場合、図１２に示す透過型の場合、要求される反
射率が１０-3程度であるが、図１２に示した反射型の場
合、反射率を１０-5程度に低減しなければならない（な
お、反射型の高反射膜の反射率は０．９９９とし
た。）。しかしながら、現状の誘電体多層膜を用いた反
射率低減化技術のみでは、定常的にこの値を実現するに
は難しい。
ド実装を行う場合、実装時の結合損失分を補償するため
に、半導体光ゲートスイッチの高利得化を進める必要が
ある。図１４は入出力端の反射率Ｒと利得リップル量Δ
Ｇとの関係を示した図である。ここで、図１４におい
て、入出力端の反射率Ｒとは、光が出射する場合の端面
における反射を入出力端の反射率のことをいる。したが
って、反射形の場合は、高反射膜とは反対の端面におけ
る反射率のことをいう。また、利得リップル量ΔＧと
は、波長のゆらぎや偏波のゆらぎによって生じる光の位
相のずれに起因する利得のゆらぎ量をいい、最大値と最
小値との差で評価するものである。ここで、利得１０ｄ
Ｂを前提とすると、ΔＧを０．５ｄＢ以下に抑圧しよう
とした場合、図１２に示す透過型の場合、要求される反
射率が１０-3程度であるが、図１２に示した反射型の場
合、反射率を１０-5程度に低減しなければならない（な
お、反射型の高反射膜の反射率は０．９９９とし
た。）。しかしながら、現状の誘電体多層膜を用いた反
射率低減化技術のみでは、定常的にこの値を実現するに
は難しい。
【０００９】結合特性の劣化や電気配線のスペースの自
由度が小さいといった問題点を解決することができる片
端結合型の半導体光ゲートスイッチの高利得化のため、
その入出力端面の低反射率化が必要である。このため、
斜め導波路構造を素子の一部に採用し、誘電体多層膜を
用いた反射率低減化技術と併用して低反射率化を行う方
法が考えられる。
由度が小さいといった問題点を解決することができる片
端結合型の半導体光ゲートスイッチの高利得化のため、
その入出力端面の低反射率化が必要である。このため、
斜め導波路構造を素子の一部に採用し、誘電体多層膜を
用いた反射率低減化技術と併用して低反射率化を行う方
法が考えられる。
【００１０】ただし、斜め導波路構造は埋め込み成長時
にマスクストライプ脇の異常成長が生じやすい。特に、
偏波依存性を低減した極細ストライプ構造では、この異
常成長で、作製歩留まりが大幅に劣化するといった問題
があった。
にマスクストライプ脇の異常成長が生じやすい。特に、
偏波依存性を低減した極細ストライプ構造では、この異
常成長で、作製歩留まりが大幅に劣化するといった問題
があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述の課題である反射率
低減化のため本発明の半導体光導波路機能素子は、単数
若しくは複数の機能処理部有する半導体光導波路機能素
子において、前記半導体光導波路機能素子の少なくとも
ある一部において、ある一定もしくは場所によって徐々
に異なる大きさの曲率を有して曲がっているか、あるい
は全反射ミラーを用い、機能処理部の導波方向と光入出
力端面部の光導波方向とが異なるものであることを特徴
とする。
低減化のため本発明の半導体光導波路機能素子は、単数
若しくは複数の機能処理部有する半導体光導波路機能素
子において、前記半導体光導波路機能素子の少なくとも
ある一部において、ある一定もしくは場所によって徐々
に異なる大きさの曲率を有して曲がっているか、あるい
は全反射ミラーを用い、機能処理部の導波方向と光入出
力端面部の光導波方向とが異なるものであることを特徴
とする。
【００１２】前記半導体光導波路機能素子の機能処理部
のコア層のバンドギャップより、少なくとも大きなバン
ドギャップを有するコア層を持った光導波回路を具備す
る半導体光機能素子において、前記光導波路の少なくと
もある一部において、ある一定もしくは場所によって徐
々に異なる大きさの曲率を有して曲がっており、機能処
理部の導波方向と光入出力端面部の光導波方向とが異な
るものであることを特徴とする。
のコア層のバンドギャップより、少なくとも大きなバン
ドギャップを有するコア層を持った光導波回路を具備す
る半導体光機能素子において、前記光導波路の少なくと
もある一部において、ある一定もしくは場所によって徐
々に異なる大きさの曲率を有して曲がっており、機能処
理部の導波方向と光入出力端面部の光導波方向とが異な
るものであることを特徴とする。
【００１３】前記半導体光機能素子において、前記半導
体光導波路機能素子の少なくとも一部のコア層の厚みあ
るいは幅、あるいは厚みと幅の双方が変化していること
を特徴とする。
体光導波路機能素子の少なくとも一部のコア層の厚みあ
るいは幅、あるいは厚みと幅の双方が変化していること
を特徴とする。
【００１４】また、前述の課題である結合特性の劣化や
電気配線のスペースの自由度が小さいといった問題点を
解決するために、少なくともひとつの入出射端面に高反
射膜が具備されていることを特徴とする。
電気配線のスペースの自由度が小さいといった問題点を
解決するために、少なくともひとつの入出射端面に高反
射膜が具備されていることを特徴とする。
【００１５】前述の課題である斜め導波路構造は埋め込
み成長時にマスクストライプ脇の異常成長が生じやすい
といった問題を解決するために、半導体光導波路機能素
子において、端面に対して垂直でない部分のストライプ
幅を、端面に対して垂直である部分のストライプ幅に対
して、広くすることを特徴とする。
み成長時にマスクストライプ脇の異常成長が生じやすい
といった問題を解決するために、半導体光導波路機能素
子において、端面に対して垂直でない部分のストライプ
幅を、端面に対して垂直である部分のストライプ幅に対
して、広くすることを特徴とする。
【００１６】本発明によれば、半導体光ゲートスイッチ
の光導波路部分をある曲率を有して曲がらせ、端面と光
導波方向の光軸が垂直でないとすることにより、誘電体
多層膜を用いた反射率低減化技術と併用して低反射率化
を実現することが可能となる。
の光導波路部分をある曲率を有して曲がらせ、端面と光
導波方向の光軸が垂直でないとすることにより、誘電体
多層膜を用いた反射率低減化技術と併用して低反射率化
を実現することが可能となる。
【００１７】また、前記光導波路のコア層の厚みあるい
は幅、あるいは厚みと幅の双方を変化させることによ
り、活性層部分のスポットサイズを拡大させ、石英系光
導波路あるいは光ファイバとの結合特性を向上させるこ
とができる。また、スポットサイズが大きいほど、斜め
端面での反射率を低減できる。
は幅、あるいは厚みと幅の双方を変化させることによ
り、活性層部分のスポットサイズを拡大させ、石英系光
導波路あるいは光ファイバとの結合特性を向上させるこ
とができる。また、スポットサイズが大きいほど、斜め
端面での反射率を低減できる。
【００１８】また、幅を変化させることにより、偏波依
存性を低減した極細ストライプ構造で生じやすかったマ
スクストライプ脇の異常成長を低減することができ、作
製歩留まりが大幅に向上させることができる。
存性を低減した極細ストライプ構造で生じやすかったマ
スクストライプ脇の異常成長を低減することができ、作
製歩留まりが大幅に向上させることができる。
【００１９】また、透過型の半導体光ゲートスイッチで
は、直線上の利得部分と両端の傾斜した光導波路部分を
有するので、斜め導波路は埋め込み成長時に以上成長を
起こしやすい。したがって、電流を注入する利得部分が
斜めになっていると、異常成長のため電極が形成し難
い。一方、光導波路部分は電極を形成する比較例がない
ので、斜め構造になっていてもよく、異常成長を起こし
てはならな利得部分は直線で、低反射率化は両端の光導
波路部分に担うようにしている。
は、直線上の利得部分と両端の傾斜した光導波路部分を
有するので、斜め導波路は埋め込み成長時に以上成長を
起こしやすい。したがって、電流を注入する利得部分が
斜めになっていると、異常成長のため電極が形成し難
い。一方、光導波路部分は電極を形成する比較例がない
ので、斜め構造になっていてもよく、異常成長を起こし
てはならな利得部分は直線で、低反射率化は両端の光導
波路部分に担うようにしている。
【００２０】ここで、半導体光導波路機能素子とは、電
流を注入或いは電界を印加して光になんらかの制御を加
える機能処理部と、その部分に光を導入或いは導出する
光導波路が集積されている素子のことをいう。また、透
過型半導体光導波路機能素子とは、機能処理部の両側に
光導波路が存在する素子をいい、反射型半導体光導波路
機能素子とは、機能処理部の片側にのみ光導波路が存在
する素子をいう。
流を注入或いは電界を印加して光になんらかの制御を加
える機能処理部と、その部分に光を導入或いは導出する
光導波路が集積されている素子のことをいう。また、透
過型半導体光導波路機能素子とは、機能処理部の両側に
光導波路が存在する素子をいい、反射型半導体光導波路
機能素子とは、機能処理部の片側にのみ光導波路が存在
する素子をいう。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
【００２２】［実施の形態１］本発明の第１の実施の形
態の上面概観図を図１（ａ）に示す。図１（ａ）中、符
号１３１は活性層部ストライプを図示する。図１（ａ）
及び（ｂ）に示すように、活性層部は入出力部近傍で曲
げ半径Ｒは５００μｍで一定の曲率であり、角度は１０
度でゆるやかにカーブしている。これにより、入出射端
面と活性層部ストライプ１３１の角度θは１０度とな
り、活性層部３１の導波方向と光入出力端面部の光導波
方向とが異なるものとなる。ただし、入出射端面と活性
層部ストライプ１３１がある角度を有することであれ
ば、活性層ストライプ１３１全体が曲がっていても構わ
ない。
態の上面概観図を図１（ａ）に示す。図１（ａ）中、符
号１３１は活性層部ストライプを図示する。図１（ａ）
及び（ｂ）に示すように、活性層部は入出力部近傍で曲
げ半径Ｒは５００μｍで一定の曲率であり、角度は１０
度でゆるやかにカーブしている。これにより、入出射端
面と活性層部ストライプ１３１の角度θは１０度とな
り、活性層部３１の導波方向と光入出力端面部の光導波
方向とが異なるものとなる。ただし、入出射端面と活性
層部ストライプ１３１がある角度を有することであれ
ば、活性層ストライプ１３１全体が曲がっていても構わ
ない。
【００２３】また、曲げ半径Ｒ（曲率）も一定である必
要はなく、徐々に変換させてもよい。例えば、光閉じ込
め係数が大きいほど曲げによる損失が小さくなるわけで
あるから、スポットサイズが変換するのに合わせて曲げ
半径を変えても良い。例えば放射線カーブのような形状
でもよい。これにより短い距離で所望の角度とすること
ができる。図１（ｃ）に示すように、所望の曲率で形状
を変化させることで、短い距離で所望の光軸の端面角度
とすることが可能となる。ただし、スポットサイズの小
さいとき（図中ａ部）には、閉じ込めも強いので活性層
部ストライプ１３１の曲げ半径Ｒを小さくしてもよい
（急激に曲げてもよい）が、スポットサイズが大きいと
き（図中ｂ部）には、閉じ込めは弱いので曲げ半径Ｒは
大きくする必要がある。
要はなく、徐々に変換させてもよい。例えば、光閉じ込
め係数が大きいほど曲げによる損失が小さくなるわけで
あるから、スポットサイズが変換するのに合わせて曲げ
半径を変えても良い。例えば放射線カーブのような形状
でもよい。これにより短い距離で所望の角度とすること
ができる。図１（ｃ）に示すように、所望の曲率で形状
を変化させることで、短い距離で所望の光軸の端面角度
とすることが可能となる。ただし、スポットサイズの小
さいとき（図中ａ部）には、閉じ込めも強いので活性層
部ストライプ１３１の曲げ半径Ｒを小さくしてもよい
（急激に曲げてもよい）が、スポットサイズが大きいと
き（図中ｂ部）には、閉じ込めは弱いので曲げ半径Ｒは
大きくする必要がある。
【００２４】なお、前述した実施の形態では、入出射端
面と活性層部ストライプの角度を付けるために、曲げ構
造を採用してきたが、図２に示すように、活性層ストラ
イプ１４１に全反射ミラー１４２を用いたものでもよ
い。
面と活性層部ストライプの角度を付けるために、曲げ構
造を採用してきたが、図２に示すように、活性層ストラ
イプ１４１に全反射ミラー１４２を用いたものでもよ
い。
【００２５】［実施の形態２］本発明の第２の実施の形
態の上面概観図を図３に示す。図３中、符号１１は活性
層部、１２は導波路部、１３は高反射膜を各々図示す
る。図３に示すように、導波路部１２は曲げ半径Ｒ＝５
００μｍで角度θはは１０度でゆるやかにカーブしてい
る。また、ストライプ幅は活性層部１１、導波路部１２
ともに０．４μｍである。図４は、その側断面図であ
る。図４中２１は１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活
性層、２２は１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰガイド
層、２３は高反射膜、２４はｐ側電極、２５はｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層、２６はｐ−ＩｎＧａＡｓＰバ
ッファ層、２７はｐ−ＩｎＰクラッド層、２８はｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層、２９はｎ側電極を各々図示する。ここ
で、前記活性層２１の厚さは０．４μｍである。また、
該活性層２１に続く導波路部２２は選択領域成長を利用
したバットジョイント技術によって、厚さは０．４μｍ
から入出力端面では０．２μｍに徐々に変化させてい
る。
態の上面概観図を図３に示す。図３中、符号１１は活性
層部、１２は導波路部、１３は高反射膜を各々図示す
る。図３に示すように、導波路部１２は曲げ半径Ｒ＝５
００μｍで角度θはは１０度でゆるやかにカーブしてい
る。また、ストライプ幅は活性層部１１、導波路部１２
ともに０．４μｍである。図４は、その側断面図であ
る。図４中２１は１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活
性層、２２は１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰガイド
層、２３は高反射膜、２４はｐ側電極、２５はｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層、２６はｐ−ＩｎＧａＡｓＰバ
ッファ層、２７はｐ−ＩｎＰクラッド層、２８はｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層、２９はｎ側電極を各々図示する。ここ
で、前記活性層２１の厚さは０．４μｍである。また、
該活性層２１に続く導波路部２２は選択領域成長を利用
したバットジョイント技術によって、厚さは０．４μｍ
から入出力端面では０．２μｍに徐々に変化させてい
る。
【００２６】次に、図４中のＡ−Ａ′断面を図５に示
し、図５中、符号３１は１．５５μｍ組成のｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層、３２はｉ−ＩｎＰ埋め込み層、３３は
ＳｉＯ 2 絶縁膜、３４はｐ側電極、３５はｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層、３６はｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッフ
ァ層、３７はｐ−ＩｎＰクラッド層、３８はｎ−ＩｎＰ
クラッド層、３９はｎ側電極を各々図示する。また、図
４中のＢ−Ｂ′断面を図６に各々示し、図６中、符号４
１は１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４２
はｉ−ＩｎＰ埋め込み層、４３はｐクラッド層、４４は
ｎクラッド層、４５はｎ側電極を各々図示する。
し、図５中、符号３１は１．５５μｍ組成のｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層、３２はｉ−ＩｎＰ埋め込み層、３３は
ＳｉＯ 2 絶縁膜、３４はｐ側電極、３５はｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層、３６はｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッフ
ァ層、３７はｐ−ＩｎＰクラッド層、３８はｎ−ＩｎＰ
クラッド層、３９はｎ側電極を各々図示する。また、図
４中のＢ−Ｂ′断面を図６に各々示し、図６中、符号４
１は１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４２
はｉ−ＩｎＰ埋め込み層、４３はｐクラッド層、４４は
ｎクラッド層、４５はｎ側電極を各々図示する。
【００２７】次に具体的な作製工程について述べる。ま
ず、ＭＯＶＰＥによりｎ−ＩｎＰクラッド層３８，４
４、１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層３１、ｐ
−ＩｎＰクラッド層３７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ
層３６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３５を順次成
長する。次に選択領域成長用のＳｉＯ2 マスクを活性領
域１１にパターニングする。ウェットエッチングあるい
はドライエッチングにより、導波路部１２の１．５５μ
ｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層３１、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３６、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層３５を取り除く。次に、再び
ＭＯＶＰＥにより、１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層４１を成長する。次に、選択領域成長用のＳ
ｉＯ2 マスクを剥がし、新たにストライプ形成用のＳｉ
Ｏ2 をパターニングする。次に炭化水素系のドライエッ
チング装置によりストライプを形成する。次にＭＯＶＰ
Ｅにより、ｉ−ＩｎＰ埋め込み層３２，４２を成長す
る。次に、ＳｉＯ2 絶縁膜３３を蒸着した後、ストライ
プ直上のＳｉＯ2 をＣ2 Ｆ 6 −ＲＩＥ装置により除去す
る。その後、ｐ側電極３４とｎ側電極３９，４５を形成
する。
ず、ＭＯＶＰＥによりｎ−ＩｎＰクラッド層３８，４
４、１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層３１、ｐ
−ＩｎＰクラッド層３７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ
層３６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３５を順次成
長する。次に選択領域成長用のＳｉＯ2 マスクを活性領
域１１にパターニングする。ウェットエッチングあるい
はドライエッチングにより、導波路部１２の１．５５μ
ｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層３１、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３６、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層３５を取り除く。次に、再び
ＭＯＶＰＥにより、１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層４１を成長する。次に、選択領域成長用のＳ
ｉＯ2 マスクを剥がし、新たにストライプ形成用のＳｉ
Ｏ2 をパターニングする。次に炭化水素系のドライエッ
チング装置によりストライプを形成する。次にＭＯＶＰ
Ｅにより、ｉ−ＩｎＰ埋め込み層３２，４２を成長す
る。次に、ＳｉＯ2 絶縁膜３３を蒸着した後、ストライ
プ直上のＳｉＯ2 をＣ2 Ｆ 6 −ＲＩＥ装置により除去す
る。その後、ｐ側電極３４とｎ側電極３９，４５を形成
する。
【００２８】［実施の形態３］本発明の第３の実施の形
態の側断面図を図７に示す。図７中、符号５１は１．５
５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層、５２はｎ−ＩｎＰ
電流狭窄層、５３はＳｉＯ2 、５４はｐ側電極、５５は
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、５６はｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰバッファ層、５７はｐ−ＩｎＰクラッド層、５８
はｐ−ＩｎＰ電流狭窄層、５９はｎ−ＩｎＰクラッド
層、６０はｎ側電極、６１はｐ−ＩｎＰクラッド層を各
々図示する。
態の側断面図を図７に示す。図７中、符号５１は１．５
５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層、５２はｎ−ＩｎＰ
電流狭窄層、５３はＳｉＯ2 、５４はｐ側電極、５５は
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、５６はｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰバッファ層、５７はｐ−ＩｎＰクラッド層、５８
はｐ−ＩｎＰ電流狭窄層、５９はｎ−ＩｎＰクラッド
層、６０はｎ側電極、６１はｐ−ＩｎＰクラッド層を各
々図示する。
【００２９】次に具体的な作製工程について述べる。ま
ず、ＭＯＶＰＥによりｎ−ＩｎＰクラッド層５９、１．
５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層５１、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層６１を順次成長する。次に選択領域成長用の
ＳｉＯ2 マスクを活性領域１１にパターニングする。ウ
ェットエッチングあるいはドライエッチングにより、導
波路部１２の１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層
５１、ｐ−ＩｎＰクラッド層６１を取り除く。次に、再
びＭＯＶＰＥにより、１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層を成長する。次に、選択領域成長用のＳｉ
Ｏ2 マスクを剥がし、新たにストライプ形成用のＳｉＯ
2 をパターニングする。次に炭化水素系のドライエッチ
ング装置によりストライプを形成する。次にＭＯＶＰＥ
により、ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層５８、ｎ−ＩｎＰ電流狭
窄層５２を成長する。次に、ストライプ形成用のＳｉＯ
2 を除去した後、ｐ−ＩｎＰクラッド層５７、ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰバッファ層５６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層５５を成長する。次に、ＳｉＯ2 絶縁膜５３を蒸
着した後、ストライプ直上のＳｉＯ2 をＣ2 Ｆ 6 −ＲＩ
Ｅ装置により除去する。その後、ｐ側電極５４とｎ側電
極６０を形成する。
ず、ＭＯＶＰＥによりｎ−ＩｎＰクラッド層５９、１．
５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層５１、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層６１を順次成長する。次に選択領域成長用の
ＳｉＯ2 マスクを活性領域１１にパターニングする。ウ
ェットエッチングあるいはドライエッチングにより、導
波路部１２の１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層
５１、ｐ−ＩｎＰクラッド層６１を取り除く。次に、再
びＭＯＶＰＥにより、１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層を成長する。次に、選択領域成長用のＳｉ
Ｏ2 マスクを剥がし、新たにストライプ形成用のＳｉＯ
2 をパターニングする。次に炭化水素系のドライエッチ
ング装置によりストライプを形成する。次にＭＯＶＰＥ
により、ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層５８、ｎ−ＩｎＰ電流狭
窄層５２を成長する。次に、ストライプ形成用のＳｉＯ
2 を除去した後、ｐ−ＩｎＰクラッド層５７、ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰバッファ層５６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層５５を成長する。次に、ＳｉＯ2 絶縁膜５３を蒸
着した後、ストライプ直上のＳｉＯ2 をＣ2 Ｆ 6 −ＲＩ
Ｅ装置により除去する。その後、ｐ側電極５４とｎ側電
極６０を形成する。
【００３０】図８に利得スペクトルを示す。注入電流５
０ｍＡ時に利得中心波長１．５６μｍで利得１３ｄＢが
得られた。なお、入射光はＴＥ偏光されており、光強度
は−２０ｄＢｍである。利得のリップルは最大でも０．
２ｄＢ程度であった。
０ｍＡ時に利得中心波長１．５６μｍで利得１３ｄＢが
得られた。なお、入射光はＴＥ偏光されており、光強度
は−２０ｄＢｍである。利得のリップルは最大でも０．
２ｄＢ程度であった。
【００３１】図９は、スポットサイズ４．０μｍの光フ
ァイバーで結合して測定した電流−利得特性である。入
射光強度−１０ｄＢｍ、注入電流５０ｍＡ時（ＯＮ
時）、利得１０ｄＢを得、結合損失を考慮しても、ファ
イバー出力で０ｄＢとなり、損失補償が実現されてい
る。なお、電流０ｍＡ時（ＯＦＦ時）での光出力は−３
５ｄＢであり、消光比（ＯＮ／ＯＦＦ比）は４５ｄＢで
あった。
ァイバーで結合して測定した電流−利得特性である。入
射光強度−１０ｄＢｍ、注入電流５０ｍＡ時（ＯＮ
時）、利得１０ｄＢを得、結合損失を考慮しても、ファ
イバー出力で０ｄＢとなり、損失補償が実現されてい
る。なお、電流０ｍＡ時（ＯＦＦ時）での光出力は−３
５ｄＢであり、消光比（ＯＮ／ＯＦＦ比）は４５ｄＢで
あった。
【００３２】［実施の形態４］次に本発明の第４の実施
の形態の上面概観図を図１０に示す。図１０中、符号８
１は活性層部、８２は導波路部、８３は高反射膜を各々
図示する。導波路部は曲げ半径Ｒは５００μｍで角度θ
は１０度でゆるやかにカーブしている。ストライプ幅は
活性層部８１は０．４μｍであるが、導波路部８２は徐
々に拡がっており、入出射部ではその幅が０．８μｍと
なっている。図１０中、Ｃ−Ｃ′の断面図を図１１に示
す。図１１中、符号９１は１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層（厚さ０．１μｍ）、９２はｉ−ＩｎＰ
埋め込み層、９３はｐクラッド層、９４はｎクラッド
層、９５はｎ側電極を各々図示する。
の形態の上面概観図を図１０に示す。図１０中、符号８
１は活性層部、８２は導波路部、８３は高反射膜を各々
図示する。導波路部は曲げ半径Ｒは５００μｍで角度θ
は１０度でゆるやかにカーブしている。ストライプ幅は
活性層部８１は０．４μｍであるが、導波路部８２は徐
々に拡がっており、入出射部ではその幅が０．８μｍと
なっている。図１０中、Ｃ−Ｃ′の断面図を図１１に示
す。図１１中、符号９１は１．３μｍ組成のｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層（厚さ０．１μｍ）、９２はｉ−ＩｎＰ
埋め込み層、９３はｐクラッド層、９４はｎクラッド
層、９５はｎ側電極を各々図示する。
【００３３】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に説明した
ように、本発明によれば、半導体光導波路機能素子の光
導波路部分をある曲率を有して曲がらせ、端面と光導波
方向の光軸が垂直でないとすることにより、誘電体多層
膜を用いた反射率低減化技術と併用して低反射率化を実
現することが可能となり、半導体光導波路機能素子の高
利得化が可能となった。
ように、本発明によれば、半導体光導波路機能素子の光
導波路部分をある曲率を有して曲がらせ、端面と光導波
方向の光軸が垂直でないとすることにより、誘電体多層
膜を用いた反射率低減化技術と併用して低反射率化を実
現することが可能となり、半導体光導波路機能素子の高
利得化が可能となった。
【００３４】また、反射型構成が可能となったことか
ら、光結合が片側なので、実装時の光結合が容易にあ
り、作製歩留まりが飛躍的に向上した。また、電気配線
のスペースの自由度が両側結合の透過型の比較して大き
くなった。
ら、光結合が片側なので、実装時の光結合が容易にあ
り、作製歩留まりが飛躍的に向上した。また、電気配線
のスペースの自由度が両側結合の透過型の比較して大き
くなった。
【００３５】また、前記光導波路のコア層の厚みあるい
は幅、あるいは厚みと幅の双方が変化させることによ
り、滑走層部の利得の偏波無依存性を維持しつつ、活性
層部分のスポットサイズを拡大させ、石英系光導波路と
の結合特性を向上させることができた。また、幅を変化
させることにより、偏波依存性を低減した極細ストライ
プ構造で生じやすかったマスクストライプ脇の異常成長
を低減することができ、作製歩留まりが大幅に向上させ
ることができた。
は幅、あるいは厚みと幅の双方が変化させることによ
り、滑走層部の利得の偏波無依存性を維持しつつ、活性
層部分のスポットサイズを拡大させ、石英系光導波路と
の結合特性を向上させることができた。また、幅を変化
させることにより、偏波依存性を低減した極細ストライ
プ構造で生じやすかったマスクストライプ脇の異常成長
を低減することができ、作製歩留まりが大幅に向上させ
ることができた。
【図１】本発明の実施の形態１による光ゲートスイッチ
の上面概観図である。
の上面概観図である。
【図２】本発明の実施の形態１による光ゲートスイッチ
の上面概観図である。
の上面概観図である。
【図３】本発明の実施の形態２による光ゲートスイッチ
の上面概観図である。
の上面概観図である。
【図４】本発明の実施の形態２による光ゲートスイッチ
の素子側断面図である。
の素子側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２による光ゲートスイッチ
の図４におけるＡ−Ａ′断面図である。
の図４におけるＡ−Ａ′断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による光ゲートスイッチ
の図４におけるＢ−Ｂ′断面図である。
の図４におけるＢ−Ｂ′断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３による光ゲートスイッチ
の活性層部の断面図である。
の活性層部の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３による光ゲートスイッチ
の利得スペクトル図である。
の利得スペクトル図である。
【図９】本発明の実施の形態３による光ゲートスイッチ
の電流−利得特性図である。
の電流−利得特性図である。
【図１０】本発明の実施の形態４による光ゲートスイッ
チの上面概観図である。
チの上面概観図である。
【図１１】本発明の実施の形態４による光ゲートスイッ
チの導波路部の図１０におけるＣ−Ｃ′断面図断面図で
ある。
チの導波路部の図１０におけるＣ−Ｃ′断面図断面図で
ある。
【図１２】従来例の両端結合透過型の光ゲートスイッチ
図である。
図である。
【図１３】従来例の片端結合反射型の光ゲートスイッチ
図である。
図である。
【図１４】入出力端の反射率Ｒと利得リップル量ΔＧと
の関係図である。
の関係図である。
１１ 活性領域 １２ ガイド領域 １３ 高反射膜 ２１ １．５５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２２ １．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２３ 高反射膜 ２４ ｐ側電極 ２５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２６ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層 ２７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２８ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ２９ ｎ側電極 ３１ １．５５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ３２ ｉ−ＩｎＰ埋め込み層 ３３ 絶縁膜 ３４ ｐ側電極 ３５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ３６ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層 ３７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３８ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３９ ｎ側電極 ４１ １．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４２ ｉ−ＩｎＰ埋め込み層 ４３ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ４４ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ４５ ｎ側電極 ５１ １．５５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ５２ ｎ−ＩｎＰ電流狭窄層 ５３ 絶縁膜 ５４ ｐ側電極 ５５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ５６ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層 ５７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ５８ ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層 ５９ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ６０ ｎ側電極 ６１ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ８１ 活性領域 ８２ ガイド領域 ８３ 高反射膜 ９１ １．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ９２ ｉ−ＩｎＰ埋め込み層 ９３ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ９４ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ９５ ｎ側電極 １０１ 活性領域 １０２ ガイド領域 １０３ 石英ガラス導波路 １１１ 活性領域 １１２ ガイド領域 １１３ 石英ガラス導波路 １１４ 高反射膜 １３１ 活性層部 １４１ 活性層部 １４２ 全反射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板屋 義夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 単数若しくは複数の機能処理部有する半
導体光導波路機能素子において、 前記半導体光導波路機能素子の少なくともある一部にお
いて、ある一定もしくは場所によって徐々に異なる大き
さの曲率を有して曲がっているか、あるいは全反射ミラ
ーを用い、機能処理部の導波方向と光入出力端面部の光
導波方向とが異なるものであることを特徴とする半導体
光導波路機能素子。 - 【請求項２】 請求項１の前記半導体光導波路機能素子
の機能処理部のコア層のバンドギャップより、少なくと
も大きなバンドギャップを有するコア層を持った光導波
回路を具備する半導体光機能素子において、 前記光導波路の少なくともある一部において、ある一定
もしくは場所によって徐々に異なる大きさの曲率を有し
て曲がっており、機能処理部の導波方向と光入出力端面
部の光導波方向とが異なるものであることを特徴とする
半導体光導波路機能素子。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２の半導体光機能素
子において、 少なくともひとつの入出射端面に高反射膜が具備されて
いることを特徴とする半導体光導波路機能素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の半導体光機能素
子において、 前記半導体光導波路機能素子の少なくとも一部のコア層
の厚みあるいは幅、あるいは厚みと幅の双方が変化して
いることを特徴とする半導体光導波路機能素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項３の半導体光導波路
機能素子において、 端面に対して垂直でない部分のストライプ幅を、端面に
対して垂直である部分のストライプ幅に対して、広くす
ることを特徴とする半導体光導波路機能素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11382997A JP3674806B2 (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 半導体光導波路機能素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11382997A JP3674806B2 (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 半導体光導波路機能素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300959A true JPH10300959A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3674806B2 JP3674806B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=14622094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11382997A Expired - Fee Related JP3674806B2 (ja) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | 半導体光導波路機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674806B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6141477A (en) * | 1997-01-10 | 2000-10-31 | Nec Corporation | Semiconductor optical amplification element |
| WO2001013479A1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-02-22 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Modulator and integrated circuit |
| JP2001135887A (ja) * | 1999-11-01 | 2001-05-18 | Hitachi Ltd | 光半導体装置及び光伝送システム |
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| JP2009224348A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体装置およびその作製方法 |
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| WO2018084238A1 (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-11 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光回路基板、光デバイス、およびアライメント方法 |
-
1997
- 1997-05-01 JP JP11382997A patent/JP3674806B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8770865B2 (en) | 2010-02-05 | 2014-07-08 | Nitto Denko Corporation | Suspension board with circuit |
| JP2012048036A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Fujikura Ltd | 光導波路素子 |
| WO2018084238A1 (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-11 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光回路基板、光デバイス、およびアライメント方法 |
| JP2018077276A (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光回路基板、光デバイス、およびアライメント方法 |
| CN109891284A (zh) * | 2016-11-07 | 2019-06-14 | Ntt电子股份有限公司 | 光回路基板、光设备及对准方法 |
| CN109891284B (zh) * | 2016-11-07 | 2020-11-06 | Ntt电子股份有限公司 | 光纤设备及光纤对准方法 |
| US10908356B2 (en) | 2016-11-07 | 2021-02-02 | Ntt Electronics Corporation | Optical device having a fiber array, and method of alignment thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3674806B2 (ja) | 2005-07-27 |
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