JPH11135876A - Integrated semiconductor optical element - Google Patents

Integrated semiconductor optical element

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JPH11135876A
JPH11135876A JP29913297A JP29913297A JPH11135876A JP H11135876 A JPH11135876 A JP H11135876A JP 29913297 A JP29913297 A JP 29913297A JP 29913297 A JP29913297 A JP 29913297A JP H11135876 A JPH11135876 A JP H11135876A
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JP
Japan
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region
layer
optical modulator
integrated semiconductor
semiconductor optical
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Withdrawn
Application number
JP29913297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Saeko Oshiba
小枝子 大柴
Koji Nakamura
幸治 中村
Hideaki Horikawa
英明 堀川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove the effects of stray light and to improve high-speed modulation characteristic by providing a dummy waveguide region for separating guided light from stray light, which is placed between and in contact with an oscillating region and an optical modulation region and has the same structure as that of the optical modulation region. SOLUTION: An integrated laser with a modulator has a dummy waveguide region 300 for separating guide light from stray light, which is placed between and in contact with an oscillation region 100 and an optical modulation region 200 and has the same structure as the optical modulation region 200. Each of the regions of 100, 200, and 300 are provided in a region which includes a common substrate 10. The dummy waveguide region 300 has the same structure as that of the optical modulation region 200 and is constituted by the substrate 10, an absorption layer 16 formed on the substrate 10, a clad layer 18, a contact layer 20 and a second p-type electrode 26. The material as well as the composition of the absorption layer 16 of the dummy waveguide region 300 are identical to those of the absorption layer 16 of the optical modulation region 200.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、集積型半導体光
素子に関する。
The present invention relates to an integrated semiconductor optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の集積型半導体光素子(ここでは、
MQW構造変調器集積化レーザ)として、文献(信学技
報、TECHNICAL REPORT IEICE LEQ95-16(1995-06))に開
示された半導体光素子がある。この集積化レーザは、分
布帰還(DFB)レーザ領域と光変調器領域とを一体化
して構成してある。DFBレーザ領域には、導波路とし
てストライプ状の活性層を具えており、一方、光変調器
領域には、導波路としてストライプ状の吸収層を具えて
いる。そして、これら活性層および吸収層は、導波路方
向に対して直線的かつ一体化して構成してあり、活性層
および吸収層を含む導波路は、メサ状に構成されてい
る。また、DFBレーザ領域の活性層および光変調器領
域の吸収層の両側には高抵抗の埋め込み層が設けられた
ている。また、DFBレーザ領域および光変調器領域の
上部にはp型電極が個別に設けられており、一方、下部
には共通電極(n型電極)が設けられている。
2. Description of the Related Art Conventional integrated semiconductor optical devices (here,
Literature (Technical Report of IEICE, TECHNICAL) REPORT IEICE LEQ95-16 (1995-06)). This integrated laser is configured by integrating a distributed feedback (DFB) laser region and an optical modulator region. The DFB laser region has a stripe-shaped active layer as a waveguide, while the optical modulator region has a stripe-shaped absorption layer as a waveguide. The active layer and the absorption layer are linearly and integrally formed in the waveguide direction, and the waveguide including the active layer and the absorption layer is formed in a mesa shape. A high-resistance buried layer is provided on both sides of the active layer in the DFB laser region and the absorption layer in the optical modulator region. Further, p-type electrodes are individually provided above the DFB laser region and the optical modulator region, while a common electrode (n-type electrode) is provided below.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た集積化レーザは、DFBレーザ領域と光変調器領域と
を結合しているため、迷光(ここでは、DFBレーザ領
域の活性層と光変調器領域の吸収層との結合部分により
生じた導波光の乱反射やもれに起因する光をいう)が生
じ、この迷光が導波光と重なり合って消光特性を劣化さ
せる。
However, in the integrated laser described above, since the DFB laser region and the optical modulator region are coupled, stray light (here, the active layer of the DFB laser region and the optical modulator region) are combined. (Referred to as light due to irregular reflection or leakage of the guided light generated by the coupling portion with the absorption layer), and this stray light overlaps with the guided light to deteriorate the extinction characteristic.

【0004】また、DFBレーザと光ファイバとを結合
する場合、迷光が生じると、迷光と導波光との干渉が起
こり、この影響により、集積化レーザと光ファイバトの
アライメントが困難となる。このため、集積化レーザお
よび光ファイバ間の結合効率が低下するなどの問題があ
った。
In the case where a DFB laser is coupled to an optical fiber, if stray light is generated, interference between the stray light and the guided light occurs. Due to this effect, alignment between the integrated laser and the optical fiber becomes difficult. For this reason, there has been a problem that the coupling efficiency between the integrated laser and the optical fiber is reduced.

【0005】また、従来の集積化レーザは、埋め込み層
として、FeドープInP層を用いているので、埋め込
み層は高抵抗に保持されている。このため、DFBレー
ザ領域、光変調器領域の全ての領域において、素子容量
(ここでは、DFBレーザ領域或いは光変調器領域にお
いて、p型電極と埋め込み層とにより形成される容量を
いう)が大きくなり、高速変調特性が得られないという
問題があった。
Further, since the conventional integrated laser uses an Fe-doped InP layer as a buried layer, the buried layer is maintained at a high resistance. Therefore, the element capacitance (here, the capacitance formed by the p-type electrode and the buried layer in the DFB laser region or the optical modulator region) is large in all regions of the DFB laser region and the optical modulator region. Thus, there is a problem that high-speed modulation characteristics cannot be obtained.

【0006】そこで、迷光による影響を除去し、優れた
高速変調特性を有する集積型半導体光素子の出現が望ま
れていた。
Therefore, there has been a demand for the emergence of an integrated semiconductor optical device which eliminates the influence of stray light and has excellent high-speed modulation characteristics.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、この発明の集
積型半導体光素子によれば、発振領域と光変調器領域と
を具え、発振領域と光変調領域とは直線的かつ一体化結
合させて発振領域で発振した導波光を高速変調して出力
させる集積型半導体光素子において、発振領域および光
変調器領域間に、発振領域および光変調器領域に連接さ
せて光変調器領域と同一構造を有する、迷光と導波光と
を分離するためのダミー導波路領域を具えていることを
特徴とする。
Therefore, according to the integrated semiconductor optical device of the present invention, an oscillation region and an optical modulator region are provided, and the oscillation region and the optical modulation region are linearly and integrally coupled. Integrated semiconductor optical device that modulates and outputs the guided light oscillated in the oscillation region at high speed, and between the oscillation region and the optical modulator region, is connected to the oscillation region and the optical modulator region and has the same structure as the optical modulator region Wherein a dummy waveguide region for separating stray light and guided light is provided.

【0008】この発明では、発振領域と光変調器領域と
間に、ダミー導波路領域を設けている。このため、ダミ
ー導波路領域の導波路長を好適な長さに設定することに
より、発振領域とダミー導波路領域との結合部分(バッ
トジョイント結合部分)から発生して導波路以外を直進
する迷光と、発振領域から発振して導波路を伝播する導
波光とを光変調器領域の出力端面側で分離することがで
きる。従って、導波光の消光特性を劣化させずに光変調
器領域側から出力することができる。
In the present invention, a dummy waveguide region is provided between the oscillation region and the optical modulator region. Therefore, by setting the waveguide length of the dummy waveguide region to a suitable length, stray light generated from a coupling portion (butt joint coupling portion) between the oscillation region and the dummy waveguide region and traveling straight other than the waveguide. And the guided light oscillated from the oscillation region and propagated through the waveguide can be separated on the output end face side of the optical modulator region. Therefore, it is possible to output from the optical modulator region side without deteriorating the extinction characteristic of the guided light.

【0009】また、この発明の集積型半導体光素子を用
いることにより、光ファイバを接続した場合、光ファイ
バには導波光のみを入射させることができるので、従来
に比べ、光素子と光ファイバとの結合効率を向上させる
ことができる。
Further, by using the integrated semiconductor optical device of the present invention, when an optical fiber is connected, only the guided light can be incident on the optical fiber. Can be improved.

【0010】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、発振領域は、少なくとも基板とこの基板上に設けら
れた活性層およびクラッド層とを以て構成し、光変調器
領域およびダミー導波路領域は、少なくとも基板とこの
基板上に設けられた吸収層およびクラッド層とを以て構
成し、少なくとも前記クラッド層をメサ状に形成し、光
変調器領域およびダミー導波路領域は、クラッド層の両
側に埋め込まれた絶縁体層と、この絶縁体層の上面およ
びクラッド層の上側に跨って設けられた島状の電極とを
個別に具えてあるのが良い。
In practicing the present invention, preferably, the oscillation region comprises at least a substrate and an active layer and a cladding layer provided on the substrate, and the optical modulator region and the dummy waveguide region have at least It comprises a substrate and an absorption layer and a cladding layer provided on the substrate, at least the cladding layer is formed in a mesa shape, and the optical modulator region and the dummy waveguide region are insulating layers embedded on both sides of the cladding layer. Preferably, a body layer and an island-shaped electrode provided over the upper surface of the insulator layer and the upper side of the clad layer are separately provided.

【0011】このように、ダミー導波路領域および光変
調器領域の上面には島状の電極をそれぞれ設け、またク
ラッド層の両側には絶縁体層を設けているので、この電
極を小形化し、抵抗率の小さい絶縁体層を設けることに
より、当該電極と絶縁体層とにより形成される素子容量
を低減することができる。
As described above, the island-shaped electrodes are provided on the upper surfaces of the dummy waveguide region and the optical modulator region, respectively, and the insulating layers are provided on both sides of the clad layer. By providing an insulator layer with low resistivity, the element capacity formed by the electrode and the insulator layer can be reduced.

【0012】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、光変調器領域の吸収層とダミー導波路領域の吸収層
とを同一材料かつ同一組成とするのが良い。
In practicing the present invention, it is preferable that the absorption layer in the optical modulator region and the absorption layer in the dummy waveguide region have the same material and the same composition.

【0013】このような構成にすることにより、発振領
域で発振した光は、ダミー導波路領域と光変調器領域と
の導波路を同じ屈折率で伝播し、一方、活性層と吸収層
との結合部分で生じた迷光は、ダミー導波路領域と光変
調器領域との導波路以外の基板或いはクラッド層を同じ
屈折率で伝播する。従って、ダミー導波路領域の導波路
が長くなった分、光変調器領域でのニアフィールドパタ
ーンの導波光と迷光とのスポット間隔を分離・離間する
ことができる。
With such a configuration, light oscillated in the oscillation region propagates through the waveguides in the dummy waveguide region and the optical modulator region at the same refractive index, while the light between the active layer and the absorption layer is not reflected. The stray light generated at the coupling portion propagates through the substrate or the clad layer other than the waveguide in the dummy waveguide region and the optical modulator region with the same refractive index. Accordingly, the spot interval between the guided light and the stray light of the near-field pattern in the optical modulator region can be separated and separated by the length of the waveguide in the dummy waveguide region.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、各図を用いて、この発明の
集積型半導体光素子、特に、光変調器を集積した半導体
レーザの実施の形態につき説明する。なお、図1〜5お
よび図8〜9は、各構成成分の大きさ、形状および配置
関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあ
るにすぎず、何らこれに限定されるものではない。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an integrated semiconductor optical device of the present invention, in particular, a semiconductor laser in which an optical modulator is integrated. FIGS. 1 to 5 and FIGS. 8 to 9 only schematically show the size, shape and arrangement of each component to the extent that the present invention can be understood, and are not limited thereto. is not.

【0015】[第1の実施の形態]図1を参照して、こ
の発明の第1の実施の形態の集積型半導体光素子の主要
構造につき説明する。尚、図1は、第1の実施の形態の
集積型半導体光素子の構造を説明するための斜視図であ
る。
[First Embodiment] A main structure of an integrated semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view for explaining the structure of the integrated semiconductor optical device according to the first embodiment.

【0016】この発明の集積型半導体光素子(以下、変
調器付き集積レーザという)は、発振領域100および
光変調器領域200間に、当該発振領域100および光
変調器領域200に連接させて光変調器領域200と同
一構造を有する、迷光と導波光とを分離するためのダミ
ー導波路領域300を具えている。尚、各領域100、
200および300は、共通基板(ここではn−InP
基板)10を含む領域に設けられている。
An integrated semiconductor optical device of the present invention (hereinafter referred to as an integrated laser with a modulator) is provided between an oscillation region 100 and an optical modulator region 200 so as to be connected to the oscillation region 100 and the optical modulator region 200. A dummy waveguide region 300 having the same structure as the modulator region 200 for separating stray light and guided light is provided. In addition, each area 100,
200 and 300 are common substrates (here, n-InP
(Substrate) 10.

【0017】発振領域100は、従来の構成と同じよう
に、基板10とこの基板10上に設けられた活性層1
4、クラッド層18、コンタクト層20および第1p型
電極24とを以て構成している。また、この発振領域1
00には、基板10の表面にグレーティング12が形成
されている。活性層14は、バリア層(InGaAs
P)と井戸層(InGaAs)からなる適当な周期の例
えば5周期の層で構成されている。
The oscillation region 100 includes a substrate 10 and an active layer 1 provided on the substrate 10 as in the conventional configuration.
4, the cladding layer 18, the contact layer 20, and the first p-type electrode 24. The oscillation region 1
In 00, the grating 12 is formed on the surface of the substrate 10. The active layer 14 includes a barrier layer (InGaAs).
P) and a well layer (InGaAs) having an appropriate period, for example, five layers.

【0018】光変調器領域200は、従来の構成と同じ
ように、基板10とこの基板10上に設けられた吸収層
16、クラッド層18、コンタクト層20および第3p
型電極28とを以て構成している。そして、吸収層16
は、バリア層(InGaAsP)と井戸層(InGaA
sP)からなる7周期の層で構成されている。尚、ここ
では、この吸収層16バリア層と井戸層とは、同一材料
を用いて構成されており、バリア層と井戸層との組成は
変えてある。
The optical modulator region 200 includes a substrate 10 and an absorption layer 16, a cladding layer 18, a contact layer 20, and a third p-type layer provided on the substrate 10, as in the conventional configuration.
And a mold electrode 28. And the absorption layer 16
Are a barrier layer (InGaAsP) and a well layer (InGaAs).
sP). Here, the absorption layer 16 barrier layer and the well layer are made of the same material, and the compositions of the barrier layer and the well layer are changed.

【0019】この発明の集積レーザはダミー導波路領域
300を具えている。この領域300は、光変調器領域
200と同一構造、すなわち、基板10とこの基板10
上に設けられた吸収層16、クラッド層18、コンタク
ト層20および第2p型電極26とを以て構成してい
る。また、ダミー導波路領域300の吸収層16と光変
調器領域200の吸収層16とは、同一材料かつ同一組
成としてある。
The integrated laser of the present invention has a dummy waveguide region 300. This region 300 has the same structure as the optical modulator region 200, that is, the substrate 10 and the substrate 10
It comprises the absorption layer 16, the cladding layer 18, the contact layer 20, and the second p-type electrode 26 provided thereon. Further, the absorption layer 16 in the dummy waveguide region 300 and the absorption layer 16 in the optical modulator region 200 have the same material and the same composition.

【0020】この実施の形態では、発振領域100の活
性層14と光変調器領域200およびダミー導波路領域
300の吸収層16との上面にストライプ状のクラッド
層18が設けられており、このクラッド層18は、メサ
状に形成されている。さらに、クラッド層18上には、
コンタクト層20が設けられている。そして、このクラ
ッド層18およびコンタクト層20の両側に絶縁体層
(埋め込み層)22が埋め込まれている。ここでは、ク
ラッド層18を、p−InPとし、コンタクト層20
を、リン(P)ドープInGaAsとし、絶縁体層22
をポリイミドとする。
In this embodiment, a stripe-shaped cladding layer 18 is provided on the upper surface of the active layer 14 of the oscillation region 100 and the absorption layer 16 of the optical modulator region 200 and the dummy waveguide region 300. The layer 18 is formed in a mesa shape. Furthermore, on the cladding layer 18,
A contact layer 20 is provided. An insulator layer (buried layer) 22 is buried on both sides of the clad layer 18 and the contact layer 20. Here, the cladding layer 18 is made of p-InP, and the contact layer 20 is made of p-InP.
Is phosphorus (P) -doped InGaAs, and the insulator layer 22
Is polyimide.

【0021】尚、この実施の形態例では、絶縁体層22
として、ポリイミドを用いたが、ポリイミドの代わり
に、二酸化シリコンを用いても良い。このようなポリイ
ミドを用いることにより光変調器領域200およびダミ
ー導波路領域300の素子容量を低減することができ
る。
In this embodiment, the insulator layer 22
Although polyimide is used as the above, silicon dioxide may be used instead of polyimide. By using such polyimide, the device capacitance of the optical modulator region 200 and the dummy waveguide region 300 can be reduced.

【0022】また、この第1の実施の形態では、ダミー
導波路領域300の第2p型電極26は、絶縁体層とし
てのポリイミド層22とコンタクト層20上に跨るよう
に、島状に設けてある。この第2p型電極26の幅W
を、ここでは、0.5μm以上とするのが良い。この実
施の形態では、光変調器付き集積レーザを光ファイバに
接続することを想定して、第2p型電極26の幅Wを光
ファイバのコア半径(4〜5μm程度)よりも大きくな
る幅にしてある。
In the first embodiment, the second p-type electrode 26 in the dummy waveguide region 300 is provided in an island shape so as to extend over the polyimide layer 22 as an insulator layer and the contact layer 20. is there. The width W of the second p-type electrode 26
Is preferably 0.5 μm or more here. In this embodiment, assuming that the integrated laser with the optical modulator is connected to the optical fiber, the width W of the second p-type electrode 26 is set to a width larger than the core radius (about 4 to 5 μm) of the optical fiber. It is.

【0023】また、基板10の裏面には、n型電極30
が設けられている。
On the back surface of the substrate 10, an n-type electrode 30
Is provided.

【0024】また、この実施の形態では、従来と同じよ
うに、発振領域100の第1p型電極24、光変調器領
域200の第3p型電極28およびダミー導波路領域3
00の第2p型電極26をそれぞれ分離するための分離
溝32および34を設けている。
In this embodiment, as in the prior art, the first p-type electrode 24 of the oscillation region 100, the third p-type electrode 28 of the optical modulator region 200, and the dummy waveguide region 3 are formed.
Separation grooves 32 and 34 for separating the second p-type electrode 26 of FIG.

【0025】[第1の実施の形態の形成方法]次に、図
2〜図5を参照して、第1の実施の形態の集積型半導体
光素子(光変調器付き集積レーザともいう)の形成方法
につき説明する。尚、図2の(A)〜(D)、図3の
(A)〜(C)、図4の(A)〜(B)および図5の
(A)〜(B)は、この第1の実施の形態の光変調器付
き集積レーザの形成方法を説明するための断面図および
斜視図である。
[Method of Forming First Embodiment] Next, referring to FIGS. 2 to 5, an integrated semiconductor optical device (also referred to as an integrated laser with an optical modulator) of the first embodiment will be described. The formation method will be described. 2 (A) to 2 (D), FIGS. 3 (A) to 3 (C), FIGS. 4 (A) to 3 (B), and FIGS. 5 (A) to 5 (B) FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view and a perspective view for describing a method of forming the integrated laser with an optical modulator according to the embodiment.

【0026】共通基板10として、n型InP基板を用
いる(図2のA)。その後、任意好適なエッチング法を
用いて基板10上の一部に所定のピッチでグレーティン
グ12を形成する(図2の(B))。
An n-type InP substrate is used as the common substrate 10 (FIG. 2A). After that, the gratings 12 are formed on a part of the substrate 10 at a predetermined pitch by using any suitable etching method (FIG. 2B).

【0027】次に、グレーティング12を含む基板10
上に有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて、バリ
ア層(InGaAsP)と井戸層(InGaAs)から
なる5周期の活性層14を形成する(図2(C))。
Next, the substrate 10 including the grating 12
An active layer 14 composed of a barrier layer (InGaAsP) and a well layer (InGaAs) having five periods is formed thereon by using a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method (FIG. 2C).

【0028】次に、任意好適な方法により、グレーティ
ング12以外の基板10上の活性層14を除去する(図
2の(D))。
Next, the active layer 14 on the substrate 10 other than the grating 12 is removed by any suitable method (FIG. 2D).

【0029】次に、MOVPE法を用いて活性層14を
除去した領域にバリア層(InGaAsP)と井戸層
(InGaAsP)からなる適当な周期の例えば7周期
の吸収層16を選択的に成長させる(図3の(A))。
ここでは、吸収層16と活性層14とは、ほぼ同じ膜厚
にして、平坦な面を構成しておくのが良い。
Next, in the region from which the active layer 14 has been removed by the MOVPE method, an absorption layer 16 having a proper period, for example, seven periods, composed of a barrier layer (InGaAsP) and a well layer (InGaAsP), is selectively grown (FIG. (A of FIG. 3).
Here, it is preferable that the absorption layer 16 and the active layer 14 have substantially the same thickness and form a flat surface.

【0030】次に、MOVPE法を用いて活性層14お
よび吸収層16上に、クラッド層(p−InP層)18
およびコンタクト層(リン(P)ドープInGaAs
層)20を順次形成する(図3の(B)および
(C))。
Next, a cladding layer (p-InP layer) 18 is formed on the active layer 14 and the absorption layer 16 by MOVPE.
And contact layer (phosphorus (P) -doped InGaAs)
Layers) 20 are sequentially formed (FIGS. 3B and 3C).

【0031】次に、活性層14と吸収層16との結合部
分に直交させてストライプ状のエッチングマスク(図示
せず)形成する。このとき使用するエッチングマスクの
幅を、ここでは、2〜3μm程度とする。その後、この
エッチングマスクを用いて、例えばドライエッチングに
より、コンタクト層20およびクラッド層18を除去し
て、メサ状の構造体を形成する(図4の(A))。この
実施の形態では、メサ状の構造体を、クラッド層18と
コンタクト層20とにより構成する。
Next, a stripe-shaped etching mask (not shown) is formed at right angles to the joint between the active layer 14 and the absorbing layer 16. In this case, the width of the etching mask used here is about 2 to 3 μm. Thereafter, the contact layer 20 and the cladding layer 18 are removed by, for example, dry etching using this etching mask to form a mesa-shaped structure (FIG. 4A). In this embodiment, the mesa-shaped structure is composed of the cladding layer 18 and the contact layer 20.

【0032】次に、例えばCVD法を用いて、クラッド
層18およびコンタクト層20の両側に埋め込み層(絶
縁体層としてのポリイミド層)22を形成する(図4の
(B))。このとき、ポリイミド層22は、コンタクト
層20の面と平坦な面になるように埋め込む。
Next, buried layers (polyimide layers as insulator layers) 22 are formed on both sides of the cladding layer 18 and the contact layer 20 by, for example, the CVD method (FIG. 4B). At this time, the polyimide layer 22 is embedded so as to be flat with the surface of the contact layer 20.

【0033】次に、コンタクト層20を含むポリイミド
層22上にp型電極予備膜(図示せず)を形成した後、
リソグラフィ技術を用いて予備膜をエッチングして島状
の第1p型電極24、第2p型電極26および第3p型
電極28をそれぞれ形成する(図5の(A))。
Next, after forming a p-type electrode preliminary film (not shown) on the polyimide layer 22 including the contact layer 20,
The preliminary film is etched using a lithography technique to form an island-shaped first p-type electrode 24, second p-type electrode 26, and third p-type electrode 28, respectively (FIG. 5A).

【0034】また、基板10の裏面には、例えば、CV
D法を用いてn型電極30を形成する。
On the back surface of the substrate 10, for example, CV
The n-type electrode 30 is formed using the D method.

【0035】次に、第1p型電極24と第2p型電極2
6との間に露出しているコンタクト層20および第2p
型電極26と第3p型電極28との間に露出しているコ
ンタクト層20をエッチング除去して分離溝32および
34を形成する(図5の(B))。この実施の形態で
は、このような分離溝32および34を形成して、第1
p型電極24と第2p型電極26との間、或いは第2p
型電極26と第3p型電極28との間の分離抵抗値を1
0KΩ以上としてある。
Next, the first p-type electrode 24 and the second p-type electrode 2
6 and the exposed contact layer 20 and the second p
The contact layer 20 exposed between the mold electrode 26 and the third p-type electrode 28 is removed by etching to form separation grooves 32 and 34 (FIG. 5B). In the present embodiment, such separation grooves 32 and 34 are formed to
between the p-type electrode 24 and the second p-type electrode 26 or
The separation resistance between the type electrode 26 and the third p-type electrode 28 is 1
0 KΩ or more.

【0036】[第1の実施の形態の動作]次に、図1を
参照して、第1の実施の形態の光変調器付き集積レーザ
の動作方法につき説明する。
[Operation of First Embodiment] Next, an operation method of the integrated laser with an optical modulator according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0037】発振領域100の第1p型電極24に順バ
イアス電流を印加すると、発振領域100からレーザ光
を発振する。このレーザ光は、ダミー導波路領域300
の吸収層16に入射する。このとき、レーザ光は、ダミ
ー導波路領域300の吸収層16を伝播し、さらに、光
変調器領域200に入射する。一方、活性層14と吸収
層16との接合部分で生じた迷光は、所定の角度で基板
10或いはクラッド層18を直進する。ここでは、分離
導波路領域300の第2p型電極26に順方向のバイア
ス電圧を印加してあるので、伝播損失を小さくし、利得
を高めることができる。尚、ここでは、ダミー導波路領
域300を分離導波路領域とも称する。
When a forward bias current is applied to the first p-type electrode 24 in the oscillation region 100, the oscillation region 100 emits laser light. This laser light is applied to the dummy waveguide region 300
Incident on the absorption layer 16. At this time, the laser light propagates through the absorption layer 16 in the dummy waveguide region 300 and further enters the optical modulator region 200. On the other hand, stray light generated at the junction between the active layer 14 and the absorption layer 16 travels straight through the substrate 10 or the cladding layer 18 at a predetermined angle. Here, since a forward bias voltage is applied to the second p-type electrode 26 of the separation waveguide region 300, the propagation loss can be reduced and the gain can be increased. Here, the dummy waveguide region 300 is also referred to as a separation waveguide region.

【0038】分離導波路領域300の吸収層16から出
力(出射)された光(導波光)は、光変調器領域200
に入射して、変調され、光変調器領域200の端面側か
ら出力される。
The light (guided light) output (emitted) from the absorption layer 16 of the separation waveguide region 300 is transmitted to the optical modulator region 200.
And is modulated and output from the end face side of the optical modulator area 200.

【0039】次に、図6および図7を参照して、この発
明の集積レーザおよび従来のレーザでのそれぞれの迷光
と導波光の出射位置につき説明する。図6の(A)およ
び(B)は、従来の集積化レーザを用いたときの迷光位
置を説明するための説明図であり、図7の(A)および
(B)は、この発明の集積レーザを用いたときの迷光位
置を説明するための説明図である。
Next, the emission positions of stray light and guided light in the integrated laser of the present invention and the conventional laser will be described with reference to FIGS. FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams for explaining a stray light position when a conventional integrated laser is used, and FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the integration of the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a stray light position when a laser is used.

【0040】従来の集積化レーザでは、発信領域(レー
ザ領域)100から発振したレーザ光は、光変調器領域
200の吸収層16を伝播して導波光(WL)として光
変調器領域200の端面側から出力される。一方、活性
層14と吸収層16との結合部分(バットジョイント接
合部分)で発生した迷光(SL)は、導波光と仰角θで
基板10の媒体を直進する。
In the conventional integrated laser, the laser light oscillated from the transmission region (laser region) 100 propagates through the absorption layer 16 of the light modulator region 200 and becomes a guided light (WL) as an end face of the light modulator region 200. Output from the side. On the other hand, the stray light (SL) generated at the joint (butt joint joint) between the active layer 14 and the absorbing layer 16 travels straight through the medium of the substrate 10 at an elevation angle θ with the guided light.

【0041】このため、導波光WLと迷光SLのニアフ
ィールドパターンの位置間隔bは、b=a×tanθと
なる(図6の(A)および(B))。
Therefore, the position interval b between the near-field pattern of the guided light WL and the stray light SL is b = a × tan θ (FIGS. 6A and 6B).

【0042】これに対して、この発明の集積レーザで
は、分離導波路領域300を設けているので、分離導波
路領域300と光変調器領域200との導波路長c(c
>a)は従来よりも長くなる。従って、導波光WLと迷
光SLのニアフィールドパターンの位置間隔dは、d=
c×tanθとなり、従来に比べ、迷光と導波光との迷
光位置を離すことができる(図7の(A)および
(B))。
On the other hand, in the integrated laser of the present invention, since the separated waveguide region 300 is provided, the waveguide length c (c) between the separated waveguide region 300 and the optical modulator region 200 is set.
> A) is longer than before. Accordingly, the distance d between the near field patterns of the guided light WL and the stray light SL is d =
c × tan θ, and the stray light positions of the stray light and the guided light can be separated from each other as compared with the related art (FIGS. 7A and 7B).

【0043】このように、第1の実施の形態では、上述
したように、分離導波路領域300を設けているため、
導波光と迷光との分離が可能となると共に、分離導波路
領域300に順バイアス電圧を印加することにより、利
得を高めることができる。このため、迷光に対するS/
N比が改善される。また、埋め込み層22として、ポリ
イミドを用いているので、分離導波路領域300および
光変調器領域200での素子容量を低減することができ
る。このため、高速変調特性を得ることができる。
As described above, in the first embodiment, since the separation waveguide region 300 is provided as described above,
It is possible to separate the guided light from the stray light, and the gain can be increased by applying a forward bias voltage to the separated waveguide region 300. For this reason, S /
The N ratio is improved. Further, since polyimide is used for the buried layer 22, the device capacitance in the separation waveguide region 300 and the optical modulator region 200 can be reduced. Therefore, high-speed modulation characteristics can be obtained.

【0044】[第2の実施の形態の集積レーザの構造]
次に、図8を参照して、この発明の第2の実施の形態の
変調器付き集積レーザの構造につき説明する。尚、図8
は、第2の実施の形態の変調器付き集積レーザの主要構
造を説明するための斜視図である。
[Structure of Integrated Laser of Second Embodiment]
Next, the structure of an integrated laser with a modulator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 7 is a perspective view for explaining a main structure of an integrated laser with a modulator according to a second embodiment.

【0045】第2の実施の形態では、第1p型電極40
と第2p型電極42の形状を変えた点が第1の実施の形
態の構造と異なっている。
In the second embodiment, the first p-type electrode 40
The second embodiment is different from the first embodiment in that the shape of the second p-type electrode 42 is changed.

【0046】すなわち、この実施例では、第1および第
2p型電極40および42を、第1の実施の形態の形状
よりも小さくしてある。その他の構成成分については、
第1の実施の形態と同様である。
That is, in this embodiment, the first and second p-type electrodes 40 and 42 are made smaller than those of the first embodiment. For other components,
This is the same as in the first embodiment.

【0047】このように、第1および第2p型電極40
および42を小形化にすることにより、第1の実施の形
態に比べ、素子容量を低減することができる。
As described above, the first and second p-type electrodes 40
By reducing the size of and, the device capacitance can be reduced as compared with the first embodiment.

【0048】すなわち、周知の通り素子容量(C)は、
次式で表すことができる(文献:Appl.Phys.
Lett.51.(22)、30、1987) 。
That is, as is well known, the element capacitance (C) is:
It can be represented by the following equation (Reference: Appl. Phys.
Lett. 51. (22), 30, 1987).

【0049】 C=(εA1 +ρτA2 )/t・・・・(1) 但し、A1 は、発振領域100および光変調器領域20
0の第1および第2p型電極のパッド面積、A2 は、メ
サ長×素子長、tは、絶縁体層の厚さ、εは、絶縁体層
の誘電率、ρは、絶縁体層の抵抗率、τは、キャリア寿
命(〜3×10ー7)とする。
C = (εA 1 + ρτA 2 ) / t (1) where A 1 is the oscillation region 100 and the optical modulator region 20
0, the pad areas of the first and second p-type electrodes, A 2 is the mesa length × the element length, t is the thickness of the insulator layer, ε is the dielectric constant of the insulator layer, and ρ is the The resistivity, τ, is the carrier lifetime (寿命 3 × 10 −7 ).

【0050】ここでは、発振領域100および光変調器
領域200の第1および第2p型電極のパッド面積が小
さくなるので、(1)式より素子容量は小さくなる。す
なわち、第2の実施の形態では、分離導波路領域300
と光変調器領域200の素子容量を低減することができ
る。
Here, since the pad areas of the first and second p-type electrodes in the oscillation region 100 and the optical modulator region 200 are reduced, the element capacitance is smaller than the expression (1). That is, in the second embodiment, the separation waveguide region 300
And the element capacity of the optical modulator region 200 can be reduced.

【0051】尚、第2の実施の形態の集積レーザの形成
方法および動作原理は、上述した第1の実施の形態と同
様なので、ここでは詳細な説明を省略する。
The method of forming the integrated laser according to the second embodiment and the operation principle thereof are the same as those of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0052】[第3の実施の形態の集積レーザの構造]
次に、図9を参照して、第3の実施の形態の光変調器付
き集積レーザの主要構造につき説明する。尚、図9は、
第3の実施の形態の光変調器付き集積レーザの構造を説
明するための一部切欠き斜視図である。
[Structure of Integrated Laser of Third Embodiment]
Next, a main structure of the integrated laser with an optical modulator according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In addition, FIG.
FIG. 14 is a partially cutaway perspective view for explaining a structure of an integrated laser with an optical modulator according to a third embodiment.

【0053】第3の実施の形態では、コンタクト層20
から活性層14および吸収層16の下面の基板10の一
部までメサ状に形成してある。その他の構成成分は、第
1の実施の形態と同様である。
In the third embodiment, the contact layer 20
To a part of the substrate 10 on the lower surface of the active layer 14 and the absorption layer 16. Other components are the same as in the first embodiment.

【0054】第3の実施の形態では、活性層14および
吸収層16の両側にもポリイミド層22を形成してある
ので、第1の実施の形態に比べ、導波光の強度を高める
ことができる。
In the third embodiment, since the polyimide layers 22 are formed on both sides of the active layer 14 and the absorption layer 16, the intensity of the guided light can be increased as compared with the first embodiment. .

【0055】また、ポリイミド層22の膜厚tを厚くし
た分、第1および第2の実施の形態に比べ、上述した
(1)式の素子容量を低減することができる。
Further, as the thickness t of the polyimide layer 22 is increased, the element capacitance of the above-described formula (1) can be reduced as compared with the first and second embodiments.

【0056】上述した実施の形態の構成に使用した材料
は、一例にすぎず、他の材料で光変調器付き集積レーザ
を構成しても良い。
The materials used in the configuration of the above-described embodiment are merely examples, and other materials may be used to form an integrated laser with an optical modulator.

【0057】[0057]

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の集積型半導体光素子によれば、発振領域と光変調
器領域との間に、迷光と導波光とを分離するためのダミ
ー導波路領域を具えているので、ダミー導波路領域の素
子長分が長くなる。従って、従来よりも光変調器領域の
端面に出力する導波光と迷光との間隔を分離することが
できる。従って、光ファイバと半導体光素子とを結合す
る場合、迷光を除去して導波光のみを光ファイバに入射
することができるため、光素子と光ファイバとの結合効
率は大幅に向上する。
As is apparent from the above description, according to the integrated semiconductor optical device of the present invention, a dummy waveguide for separating stray light and guided light is provided between an oscillation region and an optical modulator region. The provision of the waveguide region increases the element length of the dummy waveguide region. Therefore, the distance between the guided light and the stray light output to the end face of the optical modulator region can be more separated than before. Therefore, when coupling the optical fiber and the semiconductor optical element, stray light can be removed and only guided light can be incident on the optical fiber, so that the coupling efficiency between the optical element and the optical fiber is greatly improved.

【0058】また、この発明では、少なくともクラッド
層をメサ状に形成してあり、クラッド層の両側を絶縁体
層で埋め込んである。この絶縁体層は、従来に比べ、抵
抗率の小さい材料(例えばポリイミド)を用いているの
で、ダミー導波路領域および光変調器領域の素子容量を
低減することができる。従って、素子容量が低減するこ
とにより、高速変調特性の優れた集積型半導体光素子を
得ることができる。
Further, in the present invention, at least the clad layer is formed in a mesa shape, and both sides of the clad layer are buried with insulator layers. Since the insulator layer is made of a material (for example, polyimide) having a lower resistivity than in the related art, the element capacitance in the dummy waveguide region and the optical modulator region can be reduced. Therefore, an integrated semiconductor optical device having excellent high-speed modulation characteristics can be obtained by reducing the device capacitance.

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

【図1】この発明の第1の実施の形態の集積型半導体光
素子の主要構造を説明するために供する斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view for explaining a main structure of an integrated semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(A)〜(D)は、第1の実施の形態の集積型
半導体光素子の形成方法を説明するために供する断面工
程図である。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional process diagrams for explaining a method of forming the integrated semiconductor optical device according to the first embodiment;

【図3】(A)〜(C)は、図2に続く、第1の実施の
形態の集積型半導体光素子の形成方法を説明するために
供する断面工程図である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional process views following FIG. 2 for explaining a method of forming the integrated semiconductor optical device according to the first embodiment;

【図4】(A)〜(B)は、図3に続く、第1の実施の
形態の集積型半導体光素子の形成方法を説明するために
供する斜視図である。
FIGS. 4A and 4B are perspective views following FIG. 3 for explaining a method of forming the integrated semiconductor optical device according to the first embodiment;

【図5】(A)〜(B)は、図4に続く、第1の実施の
形態の集積型半導体光素子の形成方法を説明するために
供する斜視図である。
FIGS. 5A and 5B are perspective views following FIG. 4 for explaining a method of forming the integrated semiconductor optical device according to the first embodiment;

【図6】(A)〜(B)は、従来の光素子を用いた場合
の迷光位置を説明するための図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a stray light position when a conventional optical element is used.

【図7】(A)〜(B)は、この発明の光素子を用いた
場合の迷光位置を説明するための図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining a stray light position when the optical element of the present invention is used.

【図8】この発明の第2の実施の形態の集積型半導体光
素子の主要構造を説明するために供する斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view for explaining a main structure of an integrated semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第3の実施の形態の集積型半導体光
素子の主要構造を説明するために供する一部切欠き斜視
図である。
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view for explaining a main structure of an integrated semiconductor optical device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:n−InP基板 12:グレーティング 14:活性層 16:吸収層 18:クラッド層 20:コンタクト層 22:埋め込み層(絶縁体層、ポリイミド層) 24、40:第1p型電極 26、42:第2p型電極 28:第3p型電極 30:n型電極 32、34:分離溝 100:発振領域 200:光変調器領域 300:ダミー導波路領域(分離導波路領域) 10: n-InP substrate 12: grating 14: active layer 16: absorption layer 18: cladding layer 20: contact layer 22: buried layer (insulator layer, polyimide layer) 24, 40: first p-type electrode 26, 42: first 2p-type electrode 28: third p-type electrode 30: n-type electrode 32, 34: separation groove 100: oscillation region 200: optical modulator region 300: dummy waveguide region (separation waveguide region)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発振領域と光変調器領域とを具え、前記
発振領域と前記光変調領域とを直線的かつ一体化結合さ
せて前記発振領域で発振した導波光を高速変調して出力
させる集積型半導体光素子において、 前記発振領域および前記光変調器領域間に、該発振領域
および前記光変調器領域に連接させて前記光変調器領域
と同一構造を有する、迷光と前記導波光とを分離するた
めのダミー導波路領域を具えていることを特徴とする集
積型半導体光素子。
An integrated circuit comprising an oscillation area and an optical modulator area, wherein the oscillation area and the optical modulation area are linearly and integrally coupled to each other, and the guided light oscillated in the oscillation area is modulated at a high speed and output. In the semiconductor optical device, between the oscillation region and the optical modulator region, the optical modulator region is connected to the oscillation region and the optical modulator region and has the same structure as the optical modulator region. An integrated semiconductor optical device comprising a dummy waveguide region for performing the operation.
【請求項2】 請求項1に記載の集積型半導体光素子に
おいて、前記ダミー導波路領域の導波路長を0.5μm
以上とすることを特徴とする集積型半導体光素子。
2. The integrated semiconductor optical device according to claim 1, wherein said dummy waveguide region has a waveguide length of 0.5 μm.
An integrated semiconductor optical device characterized by the above.
【請求項3】 請求項1に記載の集積型半導体光素子に
おいて、前記発振領域は、少なくとも基板と該基板上に
設けられた活性層およびクラッド層とを以て構成し、 前記光変調器領域および前記ダミー導波路領域は、少な
くとも前記基板と該基板上に設けられた吸収層および前
記クラッド層とを以て構成し、 少なくとも前記クラッド層をメサ状に形成し、前記光変
調器領域および前記ダミー導波路領域は、前記クラッド
層の両側に埋め込まれた絶縁体層と、該絶縁体層の上面
および前記クラッド層の上側に跨って設けられた島状の
電極とを個別に具えていることを特徴とする集積型半導
体光素子。
3. The integrated semiconductor optical device according to claim 1, wherein the oscillation region comprises at least a substrate and an active layer and a cladding layer provided on the substrate, and wherein the optical modulator region and the The dummy waveguide region includes at least the substrate, the absorption layer and the cladding layer provided on the substrate, and at least the cladding layer is formed in a mesa shape, and the optical modulator region and the dummy waveguide region Comprises an insulator layer embedded on both sides of the cladding layer, and an island-shaped electrode provided over the upper surface of the insulator layer and the upper side of the cladding layer. Integrated semiconductor optical device.
【請求項4】 請求項3に記載の集積型半導体光素子に
おいて、前記絶縁体層をポリイミドまたは二酸化シリコ
ンとすることを特徴とする集積型半導体光素子。
4. The integrated semiconductor optical device according to claim 3, wherein said insulator layer is made of polyimide or silicon dioxide.
【請求項5】 請求項3に記載の集積型半導体光素子に
おいて、前記光変調器領域の前記吸収層と前記ダミー導
波路領域の前記吸収層とを同一材料かつ同一組成とした
ことを特徴とする集積型半導体光素子。
5. The integrated semiconductor optical device according to claim 3, wherein said absorption layer in said optical modulator region and said absorption layer in said dummy waveguide region have the same material and the same composition. Integrated semiconductor optical device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6341344B1 (en) * 2017-09-07 2018-06-13 三菱電機株式会社 Semiconductor optical device

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