JPH10332966A - 光デバイス - Google Patents

光デバイス

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JPH10332966A
JPH10332966A JP14497197A JP14497197A JPH10332966A JP H10332966 A JPH10332966 A JP H10332966A JP 14497197 A JP14497197 A JP 14497197A JP 14497197 A JP14497197 A JP 14497197A JP H10332966 A JPH10332966 A JP H10332966A
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JP
Japan
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optical waveguide
optical
external
input
output
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JP14497197A
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English (en)
Inventor
Kenji Kono
健治 河野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光デバイスの消光比を改善する。 【解決手段】 光学的に順次結合された入力用光導波路
と光機能部と出力用光導波路とを具備する光デバイスで
あって、外部入力用光導波路から前記入力用光導波路に
入射光を結合させた際に生じる漏れ光の外部出力用光導
波路への結合が妨げられるように、出力用光導波路が入
力用光導波路の延長上からずれた位置に配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光デバイスに関し、
特に小形で信号光のON/OFF時の消光比が高い光デ
バイスに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体光ゲートを例にとって従来の光デ
バイスを図6および図7に示す。図6は上面図であり、
Iは外部入力用光導波路であり、ここでは単一モード光
ファイバ(SMF)としている。IIは入力用光導波路
であり、ここでは入射側スポットサイズ変換光導波路と
しており、光導波路の幅が導波方向に大きくなっている
テーパ部を有する。IIIは光機能部としての光ゲート
部である。IVは出力用光導波路であり、ここでは出射
側スポットサイズ変換光導波路としており、光導波路の
幅が導波方向に小さくなっているテーパ部を有する。V
は外部出力用光導波路であり、ここでは出力用のSMF
とする。図7は斜視図である。ここで、1はp側電極、
2はp−InPクラッド、3はn−InP埋め込み層、
4はp−InP埋め込み層、5はn−InPバッファ
層、6はn−InP基板、7は光増幅あるいは光吸収を
するためのInGaAsP活性層、8はn側電極であ
る。
【0003】このスポットサイズ変換光導波路付き半導
体光ゲートの動作原理は以下の通りである。
【0004】外部入力用SMFIからスポットサイズw
F (パワーが1/e2 となる半幅)が約4μmのガウス
ビームが入力用光導波路IIに入射する。光ゲート部I
IIのスポットサイズwLDは約1μmと小さいので、外
部入力用SMFIからの入射ガウスビームが光ゲート部
IIIに直接入射すると、その時の結合効率ηは次式
【0005】
【数1】 η=4/(wLD/wF +wF /wLD2 (1) から、6.5dBの結合損失が生じてしまう。そこで、
入射側スポットサイズ変換部IIとしてテーパ部を設
け、入力用SMFIからのスポットサイズwF の入射ガ
ウスビームを光ゲート部IIIのスポットサイズwLD
変換している。こうして効率よくInGaAsP活性層
7に結合した光はp側電極とn側電極間に順方向電圧が
印加された場合にはONとなり増幅され、電圧が印加さ
れない場合にはOFFとなり吸収され、光ゲート動作が
可能となる。
【0006】同様に、出力側では光ゲート部IIIの約
1μmのスポットサイズを外部出力用SMFVのスポッ
トサイズに拡大するために、出力側用スポットサイズ変
換部IVを設けている。
【0007】なお、外部出力用SMFVに伝搬する信号
光強度のON/OFF比を消光比と定義し、一般に30
dB程度と大きな値が要求される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般に、外部入力用S
MFからの入射光は完全には活性層の固有モードに変換
されないため、漏れ光が生じることは避けられない。と
ころが、上述した従来例では、入射側スポットサイズ変
換部II、光ゲート部III、出射側スポットサイズ変
換部IVが同一直線上にあるため、入射光のうち、光ゲ
ート部の固有モードに変換されなかった光の成分、すな
わち漏れ光が、信号光のOFF時にも外部出力用SMF
に結合してしまうため、信号光のON/OFF時の消光
比を劣化させてしまう問題があった。
【0009】本発明は、このような従来の問題を解決
し、消光比の高い光デバイスを実現するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による光デバイス
は、光学的に順次結合された入力用光導波路と光機能部
と出力用光導波路とを具備する光デバイスにおいて、外
部入力用光導波路から前記入力用光導波路に入射光を結
合させた際に生じる漏れ光の外部出力用光導波路への結
合が妨げられるように、前記出力用光導波路が前記入力
用光導波路の延長上からずれた位置に配置されているこ
とを特徴とする。
【0011】ここで、好適には、前記入力用光導波路と
前記出力用光導波路が、それぞれスポットサイズ変換光
導波路から構成されている。
【0012】また、好適には、前記外部入力用光導波路
から前記入力用光導波路に入射光を結合させた際に生じ
る漏れ光の進行方向に分離溝が設けられており、特に、
前記分離溝が漏れ光の進行方向に関して前記入力用光導
波路の前方に設けられているとよい。
【0013】さらに、本発明による光デバイスは、光学
的に順次結合された入力用光導波路と光機能部と出力用
光導波路とを具備する光デバイスにおいて、外部入力用
光導波路から前記入力用光導波路に入射光を結合させた
際に生じる漏れ光の外部出力用光導波路への結合が妨げ
られるように、前記出力用光導波路が前記外部入力用光
導波路からの前記光デバイスへの入射光の入射方向から
ずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【0014】ここで、前記外部入力用光導波路の光軸と
前記入力用光導波路の光軸および前記外部出力用光導波
路の光軸と前記出力用光導波路の光軸とが、それぞれ角
度をなしていてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明では、入射光が結合する入
射用光導波路と、変調後の光を出射する出力用光導波路
が同一直線上に存在しないように配置されている。その
ために、光入射部における漏れ光が外部出力用SMFに
結合することを抑制できるので、信号光のON/OFF
時の消光比を大きくすることが可能となる。
【0016】
【実施例】実施例1 本発明の第1の実施例の上面図を図1に示す。斜視図は
図7に示した従来例と同じなので省略する。図1からわ
かるように、本実施例では、入力用光導波路(入射側ス
ポットサイズ変換部)II、光ゲート部(光機能部)I
IIおよび出力用光導波路(出射側スポットサイズ変換
部)IVが全体としてS字状に配置されており、入力用
光導波路IIと出力用光導波路IVとが、従って、外部
入力用SMFIと外部出力用SMFVとが、同一直線上
に配置されていない。入射側スポットサイズ変換部II
において生じた漏れ光のほとんどは前方に広がりつつ直
進するので、外部出力用SMFVには結合しにくくな
る。図2に、図1における入射側スポットサイズ変換光
導波路IIと出射側スポットサイズ変換光導波路IVと
のオフセット量xを変数とした場合のON/OFF時の
消光比の改善度を示す。なお、導波光の波長は1.55
μmとした。この図からわかるように、オフセット量x
を増加することにより、消光比を著しく改善することが
できる。従って、消光比の改善のためには、入力用光導
波路IIと出力用光導波路IVの光軸と直角方向の距離
は、デバイスの設計上許される範囲で大きいことが望ま
しく、少なくとも両者はそれらの延長上の仮想位置にお
いて重ならないことが必要である。実施例2 図3に本発明の第2の実施例の上面図を示す。本実施例
においては、図1に示した第1の実施例に加えて、分離
溝9を形成している。この分離溝は漏れ光の進行方向に
あり、漏れ光の進行方向に関して入力用光導波路の前方
に設けられている。漏れ光は分離溝によって遮られるの
で、漏れ光の外部出力用SMFVへの結合はさらに抑制
される。
【0017】実施例3 図4に本発明の第3の実施例の上面図を示す。本実施例
においては、入力用光導波路(入射側スポットサイズ変
換部)II、光ゲート部IIIおよび出力用光導波路
(出射側スポットサイズ変換部)IVは実施例1および
2と異なってS字状に配置されておらず、直線的に屈曲
している。しかし、この実施例の動作は図1に示した実
施例1と同様である。
【0018】実施例4 図5に本発明の第4の実施例の上面図を示す。図1〜図
3に示した実施例においては、外部入力用SMFIの光
軸と入力用光導波路IIの光軸および出力用光導波路I
Vの光軸と外部出力用SMFVの光軸とがそれぞれ一致
していたが、本実施例においては、外部入力用SMFI
の光軸と入力用光導波路IIの光軸および出力用光導波
路IVの光軸と外部出力用SMFVの光軸とがそれぞれ
角度をなしている。この場合、入力用光導波路IIの光
軸と出力用光導波路IVの光軸とは一致していてもよ
く、ずれていてもよい。外部入力用SMFIおよび外部
出力用SMFVは、他の実施例と同様に、光デバイスの
端面に垂直である。外部入力用SMFIからの入射光は
入力用光導波路IIに結合されるが、外部入力用SMF
Iは光デバイスの入射端面に対して垂直なので、漏れ光
は端面に垂直方向に直進する。一方、出力用光導波路I
Vの配置位置は、入力用光導波路IIの入射端における
入射端面に対する垂直方向上、すなわち漏れ光の進行方
向上ではないので、漏れ光は外部入出力光導波路Vに結
合しない。従って、本実施例においても上述した他の実
施例と同様の効果がある。
【0019】図4および図5に示した実施例3および実
施例4において、図3に示した実施例2と同様に分離溝
を設けてもよい。
【0020】なお、これまで光ゲート機能として増幅形
のものについて説明したが、本発明は吸収形の光変調器
や位相変調器など、外部に入出力光導波路を具備する全
ての光デバイスに適用できることは言うまでもない。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、入射
光が結合する入力用光導波路と変調後の光を出射する出
力用光導波路が同一直線上にないように配置されている
ので、光入射部における漏れ光が外部出力用光導波路に
結合することを抑圧できるので、信号光のON/OFF
時の消光比を大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の上面図である。
【図2】本発明の原理を説明する図である。
【図3】本発明の第2の実施例の上面図である。
【図4】本発明の第3の実施例の上面図である。
【図5】本発明の第4の実施例の上面図である。
【図6】従来例の上面図である。
【図7】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
I 外部入力用光導波路 II 入力用光導波路 III 光ゲート部 IV 出力用光導波路 V 外部出力用光導波路 1 p側電極 2 p−InPクラッド 3 n−InP埋め込み層 4 P−InP埋め込み層 5 n−InPバッファ層 6 n−InP基板 7 InGaAsP活性層 8 n側電極 9 分離溝

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学的に順次結合された入力用光導波路
    と光機能部と出力用光導波路とを具備する光デバイスに
    おいて、外部入力用光導波路から前記入力用光導波路に
    入射光を結合させた際に生じる漏れ光の外部出力用光導
    波路への結合が妨げられるように、前記出力用光導波路
    が前記入力用光導波路の延長上からずれた位置に配置さ
    れていることを特徴とする光デバイス。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光デバイスにおいて、
    前記入力用光導波路と前記出力用光導波路が、それぞれ
    スポット変換光導波路から構成されていることを特徴と
    する光デバイス。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の光デバイスに
    おいて、前記外部入力用光導波路から前記入力用光導波
    路に入射光を結合させた際に生じる漏れ光の進行方向に
    分離溝が設けられていることを特徴とする光デバイス。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の光デバイスにおいて、
    前記分離溝が漏れ光の進行方向に関して前記入力用光導
    波路の前方に設けられていることを特徴とする光デバイ
    ス。
  5. 【請求項5】 光学的に順次結合された入力用光導波路
    と光機能部と出力用光導波路とを具備する光デバイスに
    おいて、外部入力用光導波路から前記入力用光導波路に
    入射光を結合させた際に生じる漏れ光の外部出力用光導
    波路への結合が妨げられるように、前記出力用光導波路
    が前記外部入力用光導波路からの前記光デバイスへの入
    射光の入射方向からずれた位置に配置されていることを
    特徴とする光デバイス。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の光デバイスにおいて、
    前記外部入力用光導波路の光軸と前記入力用光導波路の
    光軸および前記外部出力用光導波路の光軸と前記出力用
    光導波路の光軸とが、それぞれ角度をなしていることを
    特徴とする光デバイス。
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