JPH1090637A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH1090637A JPH1090637A JP26555996A JP26555996A JPH1090637A JP H1090637 A JPH1090637 A JP H1090637A JP 26555996 A JP26555996 A JP 26555996A JP 26555996 A JP26555996 A JP 26555996A JP H1090637 A JPH1090637 A JP H1090637A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- polarization
- segment
- semiconductor
- voltage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体導波型偏波回転素子の偏波回転角を自
由に設定すること 【解決手段】 半導体導波型偏波回転素子の導波路のコ
アもしくはクラッドに電圧を印加し得るような電極構造
を設置し、電圧の印加により、導波路の偏波回転に係わ
る特性を変えて、偏波回転角を変更する。
由に設定すること 【解決手段】 半導体導波型偏波回転素子の導波路のコ
アもしくはクラッドに電圧を印加し得るような電極構造
を設置し、電圧の印加により、導波路の偏波回転に係わ
る特性を変えて、偏波回転角を変更する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体導波型偏波回
転素子に関するものである。
転素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体導波型光増幅器や半導体導波型光
変調器は、有用な光制御素子として広く利用されてい
る。しかしながら、半導体はその結晶構造に起因する異
方性を有し、これらの素子性能も入射される光信号の偏
波方向により、異なったものとなる。光信号の偏波面は
光ファイバ伝送中に不規則に回転するため、光ファイバ
伝送後の光信号に対し、半導体導波型光増幅器や半導体
導波型光変調器を使用する場合は偏波面を半導体導波型
光増幅器や半導体導波型光変調器に適した偏波面に合わ
せる必要がある。半導体導波型偏波回転素子は入射した
光の偏波面をその構造から定まる一定角度回転すること
ができ、上記の目的の為に有用である。一方、半導体導
波型偏波回転素子はその偏波回転角が構造により一定に
定まる為、光ファイバからの光信号の偏波面の角度と半
導体導波型光増幅器や半導体導波型変調器に適した偏波
面の角度の差が以前と異なる状況が生じた場合は、半導
体導波型偏波回転素子そのものを取り替えるか、半導体
導波型偏波回転素子を切断したり、他の半導体導波路を
付加し、導波路を延長するなどして、半導体導波型偏波
回転素子を新たに作り直す必要があった。
変調器は、有用な光制御素子として広く利用されてい
る。しかしながら、半導体はその結晶構造に起因する異
方性を有し、これらの素子性能も入射される光信号の偏
波方向により、異なったものとなる。光信号の偏波面は
光ファイバ伝送中に不規則に回転するため、光ファイバ
伝送後の光信号に対し、半導体導波型光増幅器や半導体
導波型光変調器を使用する場合は偏波面を半導体導波型
光増幅器や半導体導波型光変調器に適した偏波面に合わ
せる必要がある。半導体導波型偏波回転素子は入射した
光の偏波面をその構造から定まる一定角度回転すること
ができ、上記の目的の為に有用である。一方、半導体導
波型偏波回転素子はその偏波回転角が構造により一定に
定まる為、光ファイバからの光信号の偏波面の角度と半
導体導波型光増幅器や半導体導波型変調器に適した偏波
面の角度の差が以前と異なる状況が生じた場合は、半導
体導波型偏波回転素子そのものを取り替えるか、半導体
導波型偏波回転素子を切断したり、他の半導体導波路を
付加し、導波路を延長するなどして、半導体導波型偏波
回転素子を新たに作り直す必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
改善するために提案されたもので、その目的は、従来の
半導体導波型偏波回転素子において偏波回転角を変更す
る事が困難であるという課題を解決することを目的とす
る。
改善するために提案されたもので、その目的は、従来の
半導体導波型偏波回転素子において偏波回転角を変更す
る事が困難であるという課題を解決することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は半導体基板上に形成され、断面構造もしくは
経路が光の進行方向に垂直な軸に対して非対称な導波路
セグメントと、そのセグメント構造を光の進行方向に垂
直な軸に対して左右反転した構造を有する導波路セグメ
ントが１以上の周期でカスケードに接続された光導波型
素子であって、全部もしくは一部の導波路セグメントの
全部もしくは一部の導波路のコアもしくはクラッドに電
界を印加し得ることを特徴とする半導体導波型偏波回転
素子を発明の特徴とするものである。
め本発明は半導体基板上に形成され、断面構造もしくは
経路が光の進行方向に垂直な軸に対して非対称な導波路
セグメントと、そのセグメント構造を光の進行方向に垂
直な軸に対して左右反転した構造を有する導波路セグメ
ントが１以上の周期でカスケードに接続された光導波型
素子であって、全部もしくは一部の導波路セグメントの
全部もしくは一部の導波路のコアもしくはクラッドに電
界を印加し得ることを特徴とする半導体導波型偏波回転
素子を発明の特徴とするものである。
【０００５】半導体導波型偏波回転素子は、断面構造も
しくは経路が光の進行方向に垂直な軸に対して非対称な
導波路セグメントと、そのセグメント構造を光の進行方
向に垂直な軸に対して左右反転した構造を有する導波路
セグメントが１以上の周期でカスケードに接続されて構
成されている。導波路断面構造と経路の曲率が同一の場
合、最も大きな偏波回転角を得るためには各導波路セグ
メントの長さＬopt は次式を満足する必要がある。 Ｌopt ＝１／√（δ2 ＋ｋ2 ） ここで、δは導波路セグメントにおけるＴＥモードとＴ
Ｍモードの伝搬定数の差であり、ｋはＴＥモードとＴＭ
モード間の結合定数である。導波路セグメントの実際の
長さＬがＬopt からずれるとその偏波回転素子の偏波回
転角は減少する。δとｋは導波路断面の屈折率分布状況
並びに経路の曲率に依存する。
しくは経路が光の進行方向に垂直な軸に対して非対称な
導波路セグメントと、そのセグメント構造を光の進行方
向に垂直な軸に対して左右反転した構造を有する導波路
セグメントが１以上の周期でカスケードに接続されて構
成されている。導波路断面構造と経路の曲率が同一の場
合、最も大きな偏波回転角を得るためには各導波路セグ
メントの長さＬopt は次式を満足する必要がある。 Ｌopt ＝１／√（δ2 ＋ｋ2 ） ここで、δは導波路セグメントにおけるＴＥモードとＴ
Ｍモードの伝搬定数の差であり、ｋはＴＥモードとＴＭ
モード間の結合定数である。導波路セグメントの実際の
長さＬがＬopt からずれるとその偏波回転素子の偏波回
転角は減少する。δとｋは導波路断面の屈折率分布状況
並びに経路の曲率に依存する。
【０００６】発明者らは、偏波回転素子の性能を調べた
結果、偏波回転に係わる特性であるδとｋは導波路のコ
アやクラッドに印加された電界により変動することを実
験的に確認した。導体導波型偏波回転素子の導波路のコ
アもしくはクラッドに電圧を印加し得るような電極構造
を設置すれば、電圧の印加により導波路のδとｋを変化
する事ができ、それにより偏波回転角を電圧印加前と異
なる角度に設定することができる。
結果、偏波回転に係わる特性であるδとｋは導波路のコ
アやクラッドに印加された電界により変動することを実
験的に確認した。導体導波型偏波回転素子の導波路のコ
アもしくはクラッドに電圧を印加し得るような電極構造
を設置すれば、電圧の印加により導波路のδとｋを変化
する事ができ、それにより偏波回転角を電圧印加前と異
なる角度に設定することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は半導体導波型偏波回転素
子の導波路のコアもしくはクラッドに電圧を印加し得る
ような電極構造を設置し、電圧の印加により、導波路の
偏波回転に係わる特性を変えて、偏波回転角を変更する
ものである。
子の導波路のコアもしくはクラッドに電圧を印加し得る
ような電極構造を設置し、電圧の印加により、導波路の
偏波回転に係わる特性を変えて、偏波回転角を変更する
ものである。
【０００８】
（実施例１）本発明の第一の実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の効果を示す為に製作した導波路
セグメントの断面図である。１はノンドープ多重量子井
戸コア層、２はｐ−ＩｎＰクラッド層、３はｎ−ＩｎＰ
クラッド層、４はｎ−ＩｎＰ基板、５はｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層、６は上部電極、７は下部電極、８は
絶縁膜である。
明する。図１は本発明の効果を示す為に製作した導波路
セグメントの断面図である。１はノンドープ多重量子井
戸コア層、２はｐ−ＩｎＰクラッド層、３はｎ−ＩｎＰ
クラッド層、４はｎ−ＩｎＰ基板、５はｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層、６は上部電極、７は下部電極、８は
絶縁膜である。
【０００９】図２は半導体導波型偏波回転素子の平面図
である。９は信号光入力端、１０は信号光出力端、１１
は四分の一円弧状の第一導波路セグメント、１２は四分
の一円弧状の第二導波路セグメント、１３は入力側直線
導波路、１４は出力側直線導波路、１５は基板、１６は
導波路セグメント上部電極へ電圧を印加するための端子
である。第二導波路セグメントの経路は第一導波路セグ
メントの経路を光の進行方向に対して垂直な基板法線方
向について左右反転したものとなっている。各導波路セ
グメントの長さは１５０μｍであり、波長１．５５μｍ
の光に対し、Ｌopt となるように設計した。言い換える
と波長１．５５μｍの入射光に対し、無電圧印加時に偏
波回転角は最大となる。本実施例では、導波路セグメン
トのノンドープ多重量子井戸コア層に電圧を印加しうる
構造となっている。
である。９は信号光入力端、１０は信号光出力端、１１
は四分の一円弧状の第一導波路セグメント、１２は四分
の一円弧状の第二導波路セグメント、１３は入力側直線
導波路、１４は出力側直線導波路、１５は基板、１６は
導波路セグメント上部電極へ電圧を印加するための端子
である。第二導波路セグメントの経路は第一導波路セグ
メントの経路を光の進行方向に対して垂直な基板法線方
向について左右反転したものとなっている。各導波路セ
グメントの長さは１５０μｍであり、波長１．５５μｍ
の光に対し、Ｌopt となるように設計した。言い換える
と波長１．５５μｍの入射光に対し、無電圧印加時に偏
波回転角は最大となる。本実施例では、導波路セグメン
トのノンドープ多重量子井戸コア層に電圧を印加しうる
構造となっている。
【００１０】本素子を実際に製作し、波長１．５５μｍ
の入射光に対し、無通電時に偏波回転角を測定すると６
０度であった。次に、上部電極と下部電極の間に電圧印
加を行うと偏波回転角は減少した。これは、電圧印加に
より多重量子井戸層の屈折率が増加し、δとｋが変化し
て導波路セグメントの長さがＬopt からずれた為であ
る。
の入射光に対し、無通電時に偏波回転角を測定すると６
０度であった。次に、上部電極と下部電極の間に電圧印
加を行うと偏波回転角は減少した。これは、電圧印加に
より多重量子井戸層の屈折率が増加し、δとｋが変化し
て導波路セグメントの長さがＬopt からずれた為であ
る。
【００１１】図３は印加電圧と偏波回転角の関係を示し
たものである。印加電圧３Ｖにおいて、偏波回転角は５
０度まで減少している。このことは、半導体導波型偏波
回転素子を大幅に作り直すことなく、偏波回転角を変更
する上で本発明が有効で有ることを実証している。
たものである。印加電圧３Ｖにおいて、偏波回転角は５
０度まで減少している。このことは、半導体導波型偏波
回転素子を大幅に作り直すことなく、偏波回転角を変更
する上で本発明が有効で有ることを実証している。
【００１２】（実施例２）本発明の第二の実施例を図面
を参照して説明する。図４は本発明の効果を示す為に製
作した導波路セグメントの断面図である。１７はノンド
ープＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）上部クラッ
ド層、１８はノンドープＩｎＧａＡｓＰ（波長１．４μ
ｍ組成）コア層、１９はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．
２μｍ組成）下部クラッド層、２０はノンドープ多重量
子井戸下部クラッド層、２１はｎ−ＩｎＰ基板、２２は
上部電極、２３は下部電極、２４は絶縁膜である。
を参照して説明する。図４は本発明の効果を示す為に製
作した導波路セグメントの断面図である。１７はノンド
ープＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）上部クラッ
ド層、１８はノンドープＩｎＧａＡｓＰ（波長１．４μ
ｍ組成）コア層、１９はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．
２μｍ組成）下部クラッド層、２０はノンドープ多重量
子井戸下部クラッド層、２１はｎ−ＩｎＰ基板、２２は
上部電極、２３は下部電極、２４は絶縁膜である。
【００１３】図５は半導体導波型偏波回転素子の上面図
である。２５は信号光入力端、２６は信号光出力端、２
７は四分の一円弧状の第一導波路セグメント、２８は四
分の一円弧状の第二導波路セグメント、２９は入力側直
線導波路、３０は出力側直線導波路、３１は第一導波路
セグメント近傍の上部電極へ電圧を印加するための端
子、３２は第二導波路セグメント近傍の上部電極へ電圧
を印加するための端子である。第二導波路セグメントの
経路は第一導波路セグメントの経路を光の進行方向に対
して垂直な基板法線方向について左右反転したものとな
っている。各導波路セグメントの長さは１５０μｍであ
り、波長１．５５μｍの光に対し、Ｌopt となるように
設計した。言い換えると波長１．５５μｍの入射光に対
し、無電圧印加時に偏波回転角は最大となる。本実施例
では、導波路セグメントのノンドープ多重量子井戸クラ
ッド層に電圧を印加しうる構造となっている。本素子を
実際に製作し、波長１．５５μｍの入射光に対し、無通
電時に偏波回転角を測定すると６３度であった。次に、
２つの導波路セグメントの上部電極と下部電極の間に同
時に電圧印加を行うと偏波回転角は減少した。これは、
電圧印加により多重量子井戸層クラッドの屈折率が増加
し、δとｋが変化して導波路セグメントの長さがＬopt
からずれた為である
である。２５は信号光入力端、２６は信号光出力端、２
７は四分の一円弧状の第一導波路セグメント、２８は四
分の一円弧状の第二導波路セグメント、２９は入力側直
線導波路、３０は出力側直線導波路、３１は第一導波路
セグメント近傍の上部電極へ電圧を印加するための端
子、３２は第二導波路セグメント近傍の上部電極へ電圧
を印加するための端子である。第二導波路セグメントの
経路は第一導波路セグメントの経路を光の進行方向に対
して垂直な基板法線方向について左右反転したものとな
っている。各導波路セグメントの長さは１５０μｍであ
り、波長１．５５μｍの光に対し、Ｌopt となるように
設計した。言い換えると波長１．５５μｍの入射光に対
し、無電圧印加時に偏波回転角は最大となる。本実施例
では、導波路セグメントのノンドープ多重量子井戸クラ
ッド層に電圧を印加しうる構造となっている。本素子を
実際に製作し、波長１．５５μｍの入射光に対し、無通
電時に偏波回転角を測定すると６３度であった。次に、
２つの導波路セグメントの上部電極と下部電極の間に同
時に電圧印加を行うと偏波回転角は減少した。これは、
電圧印加により多重量子井戸層クラッドの屈折率が増加
し、δとｋが変化して導波路セグメントの長さがＬopt
からずれた為である
【００１４】図６は印加電圧と偏波回転角の関係を示し
たものである。印加電圧５Ｖにおいて、偏波回転角は５
８度まで減少している。このことは、半導体導波型偏波
回転素子を大幅に作り直すことなく、偏波回転角を変更
する上で本発明が有効で有ることを実証している。
たものである。印加電圧５Ｖにおいて、偏波回転角は５
８度まで減少している。このことは、半導体導波型偏波
回転素子を大幅に作り直すことなく、偏波回転角を変更
する上で本発明が有効で有ることを実証している。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体導波型偏波回転素子の偏波回転角を電極への印加
電圧により、ある範囲内で自由に設定出来るので、種々
の偏波回転角を有する信号光の偏波面を半導体導波型光
増幅器や半導体導波型光変調器に適した角度に合わせる
上で有効である。
半導体導波型偏波回転素子の偏波回転角を電極への印加
電圧により、ある範囲内で自由に設定出来るので、種々
の偏波回転角を有する信号光の偏波面を半導体導波型光
増幅器や半導体導波型光変調器に適した角度に合わせる
上で有効である。
【図１】本発明の効果を示す為に製作した第一の実施例
の半導体導波型偏波回転素子の導波路セグメント断面図
を示す。
の半導体導波型偏波回転素子の導波路セグメント断面図
を示す。
【図２】本発明の効果を示す為に製作した第一の実施例
の半導体導波型偏波回転素子の上面図を示す。
の半導体導波型偏波回転素子の上面図を示す。
【図３】本発明の効果を示す為に製作した第一の実施例
の半導体導波型偏波回転素子における波長１．５５μｍ
の光に対する偏波回転角と印加電圧の関係を示す。
の半導体導波型偏波回転素子における波長１．５５μｍ
の光に対する偏波回転角と印加電圧の関係を示す。
【図４】本発明の効果を示す為に製作した第二の実施例
の半導体導波型偏波回転素子の導波路セグメント断面図
を示す。
の半導体導波型偏波回転素子の導波路セグメント断面図
を示す。
【図５】本発明の効果を示す為に製作した第二の実施例
の半導体導波型偏波回転素子の上面図を示す。
の半導体導波型偏波回転素子の上面図を示す。
【図６】本発明の効果を示す為に製作した第二の実施例
の半導体導波型偏波回転素子における波長１．５５μｍ
の光に対する偏波回転角と印加電圧の関係を示す。
の半導体導波型偏波回転素子における波長１．５５μｍ
の光に対する偏波回転角と印加電圧の関係を示す。
１ ノンドープ多重量子井戸コア層 ２ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ４ ｎ−ＩｎＰ基板 ５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ６ 上部電極 ７ 下部電極 ８ 絶縁膜 ９ 信号光入力端 １０ 信号光出力端 １１ 四分の一円弧状の第一導波路セグメント １２ 四分の一円弧状の第二導波路セグメント １３ 入力側直線導波路 １４ 出力側直線導波路 １５ ｎ−ＩｎＰ基板 １６ 導波路セグメント上部電極へ電圧を印加するた
めの端子 １７ ノンドープＩｎＧａＡａＰ（波長１．２μｍ組
成）上部クラッド層 １８ ノンドープＩｎＧａＡａＰ（波長１．４μｍ組
成）コア層。 １９ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）下
部クラッド層 ２０ ノンドープ多重量子井戸下部クラッド層 ２１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２２ 上部電極 ２３ 下部電極 ２４ 絶縁膜 ２５ 信号光入力端 ２６ 信号光出力端 ２７ 四分の一円弧状の第一導波路セグメント ２８ 四分の一円弧状の第二導波路セグメント ２９ 入力側直線導波路 ３０ 出力側直線導波路 ３１ 第一導波路セグメント近傍の上部電極へ電圧を
印加するための端子 ３２ 第二導波路セグメント近傍の上部電極ヘ電圧を
印加するための端子
めの端子 １７ ノンドープＩｎＧａＡａＰ（波長１．２μｍ組
成）上部クラッド層 １８ ノンドープＩｎＧａＡａＰ（波長１．４μｍ組
成）コア層。 １９ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）下
部クラッド層 ２０ ノンドープ多重量子井戸下部クラッド層 ２１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２２ 上部電極 ２３ 下部電極 ２４ 絶縁膜 ２５ 信号光入力端 ２６ 信号光出力端 ２７ 四分の一円弧状の第一導波路セグメント ２８ 四分の一円弧状の第二導波路セグメント ２９ 入力側直線導波路 ３０ 出力側直線導波路 ３１ 第一導波路セグメント近傍の上部電極へ電圧を
印加するための端子 ３２ 第二導波路セグメント近傍の上部電極ヘ電圧を
印加するための端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉本 直人 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 (72)発明者 ルイ ウェイン 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 (72)発明者 横山 清行 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 (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成され、断面構造もし
くは経路が光の進行方向に垂直な軸に対して非対称な導
波路セグメントと、そのセグメント構造を光の進行方向
に垂直な軸に対して左右反転した構造を有する導波路セ
グメントが１以上の周期でカスケードに接続された光導
波型素子であって、全部もしくは一部の導波路セグメン
トの全部もしくは一部の導波路のコアもしくはクラッド
に電界を印加し得ることを特徴とする半導体導波型偏波
回転素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26555996A JPH1090637A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26555996A JPH1090637A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090637A true JPH1090637A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17418800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26555996A Pending JPH1090637A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1090637A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100288447B1 (ko) * | 1998-06-26 | 2001-06-01 | 윤종용 | 광강도변조기및그제조방법 |
| CN111474629A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-31 | 浙江西湖高等研究院 | 一种基于条形几何波导的偏振旋转分束器及其制备方法 |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP26555996A patent/JPH1090637A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100288447B1 (ko) * | 1998-06-26 | 2001-06-01 | 윤종용 | 광강도변조기및그제조방법 |
| US6268949B1 (en) | 1998-06-26 | 2001-07-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical intensity modulator and fabrication method using an optical waveguide having an arc shaped path |
| CN111474629A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-31 | 浙江西湖高等研究院 | 一种基于条形几何波导的偏振旋转分束器及其制备方法 |
| CN111474629B (zh) * | 2020-04-08 | 2022-07-15 | 浙江西湖高等研究院 | 一种基于条形几何波导的偏振旋转分束器及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040106 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |