JPH11330619A

JPH11330619A - 光デバイス

Info

Publication number: JPH11330619A
Application number: JP10135322A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Tachikawa; 吉明立川; Yoshio Suzuki; 与志雄鈴木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】発光，増幅，変調を行うフォトニック結晶構
造光デバイスの提供。【解決手段】基板の表面にスラブ光導波路を有すると
ともに、前記スラブ光導波路の一部に前記スラブ光導波
路のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折率変化
領域を格子状に規則正しく配置して構成したフォトニッ
ク結晶を有する光デバイスであって、周囲を前記フォト
ニック結晶で囲まれ前記屈折率変化領域が設けられない
空乏領域に形成される単一のまたはリング状の光学活性
領域と、前記光学活性領域に繋がり前記フォトニック結
晶を横切るように形成された１本以上の光導波領域と、
前記光学活性領域を励起させる励起手段とによって構成
されるフォトニック結晶導波部を有する。前記光学活性
領域の周囲を囲む前記屈折率変化領域による格子列は一
重以上の正多角形配列になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォトニック結晶を
有する光デバイスに係わり、たとえば、光通信システム
や光交換システムあるいは光計測システムの分野におい
て、特定の波長光の発光,増幅,変調等を行う光デバイス
または発光部，変調部，増幅部，合流部，分岐部のうち
の全部または幾つかを組み込んで光回路を構成した光デ
バイスに適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システム等に使用される光フィル
タの一つとして、フォトニック結晶導波路が知られてい
る。

【０００３】光フィルタとしてのフォトニック結晶導波
路については、J.D.Joannopoulos他著“Photonic Cryst
als"Princeton University Press,1995.pp94-pp104に記
載されている。このフォトニック結晶導波路は、基板
と、この基板の表面に設けられたスラブ光導波路とから
なるとともに、前記スラブ光導波路の光が伝播する光導
波領域の両側に格子配列状に複数の空気ホールを設けた
構造になっている。

【０００４】また、従来のフォトニック結晶発光デバイ
ス（レーザ）については、たとえば、1996年電子情報通
信学会総合全国大会ＳＣ３−５、pp.460-461に記載され
ている。図１０は従来のフォトニック結晶発光デバイス
の構造を示す図である。ＩｎＰ基板６の上面には微小半
導体円柱１５が正三角形格子状に配列されて２次元のフ
ォトニック結晶１４が設けられている。微小半導体円柱
１５はいずれもＧａＩｎＡｓＰからなる下部クラッド層
１６と上部クラッド層１７との間にＭＱＷ（多重量子井
戸）活性層２０を挟んだ構造になっている。

【０００５】前記微小半導体円柱１５は、ＩｎＰ基板６
の上面に下部クラッド層１６，ＭＱＷ活性層２０，上部
クラッド層１７を順次積層形成した後、ＴｉＷマスクを
用いて電子ビーム描画（ＥＢ）とＣＨ₄系反応性イオン
ビームエッチング（ＲＩＥ）によって形成している。こ
の構造では、ＭＱＷ活性層２０に対して平行あるいは垂
直方向へのフォトルミネッセンス（photoluminescence:
ＰＬ）発光（出力光８）を生じる。なお、図中５は出力
ポート、１０２は位相シフト領域および局在モードであ
る。

【０００６】この構造では、円柱の高さと直径の比で与
えられるアスペクト比が高く得られるという利点があ
る。

【０００７】一方、従来の３次元フォトニック結晶共振
器レーザについては、例えば、H.Hirayama et al,Appli
ed Physics Letters,Vol.69,No.6,pp.791(1996) に記載
されている。図１１は従来の３次元フォトニック結晶面
発光レーザ（共振器レーザ）の構造を示す図である。高
屈折率媒質のＧａＡｓ１９中にダイヤモンド格子状に球
状空気孔（空気ホール）９を設け、これらの空気ホール
９の形状を違え、位相シフト領域λ１０３を一対の３次
元フォトニック結晶ミラー１００，１０１で挟み、これ
によって３次元フォトニック結晶中に平面状位相シフト
領域λ１０３を有する共振器構造の面発光レーザが提案
されている。また、この共振器レーザは、一方の３次元
フォトニック結晶ミラー１００の表面に上部電極２１を
設け、他方の３次元フォトニック結晶ミラー１０１の表
面に下部電極２２を設ける構造になっている。

【０００８】この構造では、自然放出光を一方向にのみ
制御でき、また、しきい値電流が小さくできるという利
点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示す従来の２
次元フォトニック結晶発光デバイスは、半導体基板上に
半導体円柱を三角形格子状に規則正しく配列して形成す
るため、活性層がない空気部分においては、活性層に対
して垂直方向への光の閉じ込めが無いのでフォトルミネ
ッセンス（ＰＬ）発光に留まり、レーザ発振を得るには
効率的でなかった。また、２次元フォトニック結晶の効
果を十分発揮させるには、直径がサブミクロンの円柱の
高さは１μｍ以上必要であった。また、ＴＥとＴＭ偏光
に対するフォトニックバンドギャップが異なり偏光依存
性が問題であった。また、光半導体円柱の各々に活性領
域を設ける構造のため各々の活性領域を同時に励起する
必要があり励起方法が複雑になるため実現が難しかっ
た。

【００１０】図１１に示す従来の３次元フォトニック結
晶共振器レーザは、自然放出光の指向性を制御できると
いう特筆すべき点があるが、３次元のフォトニック結晶
構造を半導体中に作製することは作製法，加工精度等の
技術的に克服すべき課題が多く極めて難しかった。特
に、活性層（格子のない空乏領域）の両側の３次元空間
に球状空気孔を設けることは、技術的に非常に困難であ
る。すなわち、この従来技術では、レーザ光発生は概念
に留まり、その機能を実際に実現しようとするときに不
可欠な作製法に係わる上述した課題が克服できていなか
った。

【００１１】本発明の目的は、特定の波長の光の発光
（発生），増幅，変調のうちいずれかの機能を有する単
一機能のフォトニック結晶構造の光デバイスを提供する
ことにある。

【００１２】本発明の他の目的は特定の波長の光の発光
（発生），増幅，変調の全部または幾つかの機能を有す
る光回路を構成するフォトニック結晶構造の光デバイス
を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、前記単一の機能を有
する光デバイスおよび前記複数の機能を有する光デバイ
スにおいて、所定部分にフォトニック結晶による光の合
流部または／および分岐部を有する光デバイスを提供す
ることにある。

【００１４】本発明の他の目的は、伝播光の低損失化が
達成できるフォトニック結晶構造の光デバイスを提供す
ることにある。

【００１５】本発明の他の目的は、光導波路の偏波無依
存化が可能となるフォトニック結晶構造の光デバイスを
提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、フォトニック結晶構
造の光デバイスの小型化を達成することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、光の伝播方向を直角
に曲げることが可能なフォトニック結晶構造の光デバイ
スを提供することにある。

【００１８】本発明の他の目的はフォトニック結晶の作
製が容易な光デバイスを提供することにある。

【００１９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２１】（１）基板の表面にスラブ光導波路を有す
るとともに、前記スラブ光導波路の一部に前記スラブ光
導波路のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折率
変化領域を格子状に規則正しく配置して構成したフォト
ニック結晶を有する光デバイスであって、周囲を前記フ
ォトニック結晶で囲まれ前記屈折率変化領域が設けられ
ない空乏領域に形成される単一のまたはリング状の光学
活性領域と、前記光学活性領域に繋がり前記フォトニッ
ク結晶を横切るように形成された１本以上の光導波領域
と、前記光学活性領域を励起させる励起手段とによって
構成されるフォトニック結晶導波部を有する。前記光学
活性領域の周囲を囲む前記屈折率変化領域による格子列
は一重以上の正多角形配列になっている。前記スラブ光
導波路は半導体薄膜または誘電体薄膜で構成されてい
る。前記スラブ光導波路は半導体薄膜で構成されかつ前
記コア層が多重量子井戸構造となる場合でもよい。前記
光導波領域は前記屈折率変化領域を設けない空乏領域で
構成または前記光学活性領域の周囲を多重に囲む前記屈
折率変化領域の配置数を他の部分よりも少なくして構成
している。前記光学活性領域の少なくとも一部に対して
前記励起手段によって励起するように構成されている。
前記励起手段は前記光学活性領域に電流を注入する電流
注入手段または光を注入する光注入手段である。前記屈
折率変化領域は空孔で形成されているとともに、前記空
孔には空気，不活性ガス等の気体が満たされているかま
たは真空である。前記フォトニック結晶導波部において
フォトニック結晶による光の合流部または／および分岐
部が設けられている。前記フォトニック結晶導波部にお
いてレーザ発光部を構成している。

【００２２】（２）前記手段（１）の構成のフォトニッ
ク結晶導波部において、前記スラブ光導波路は石英系光
導波路となり、石英系光導波路のコア層に希土類元素を
添加した部分で前記光学活性領域が構成され、この光学
活性領域は前記光注入手段で励起されるように構成さ
れ、かつ屈折率変化領域は紫外光照射により形成されて
いる。前記石英系光導波路のコア層と屈折率変化領域は
略同一の材質で構成されている。

【００２３】（３）前記手段（１）または手段（２）の
構成のフォトニック結晶導波部において、前記光導波領
域は複数形成され、前記一部の光導波領域から入力した
入力光を前記光学活性領域で増幅して前記他の光導波領
域から出力光を出力する構成になっている。

【００２４】（４）前記手段（１）または手段（２）の
構成のフォトニック結晶導波部において、前記空乏領域
でＹ分岐形マッハツェンダー光波回路が形成され、２本
の分岐光路の一方の一部が前記光学活性領域となり、光
の変調制御が行われる構成になっている。

【００２５】（５）前記手段（１）乃至（４）の構成の
うちのいずれかにおいて、前記空乏領域は屈曲したパタ
ーンになりこのパターンの一部が前記光学活性領域にな
っている。

【００２６】（６）前記手段（１）乃至（５）の構成の
うちのいずれかにおいて、前記格子は正四角形配列にな
っている。

【００２７】（７）前記手段（１）乃至（６）の構成の
フォトニック結晶導波部を複数有し、かつ前記各フォト
ニック結晶導波部は一方または双方の前記光導波領域に
よって光学的に接続されて光回路を構成している。前記
発光部，光変調部，光増幅部のうちの少なくとも二つの
機能を有して光回路を構成している。

【００２８】前記（１）の手段によれば、（ａ）スラブ
光導波路のコア層にコア層の屈折率とは屈折率が異なる
屈折率変化領域を格子状に配列形成してフォトニック結
晶構造を実現するとともに、励起手段によって励起され
る前記屈折率変化領域が設けられない光学活性領域を有
していることから、前記励起手段の励起動作によるフォ
トニック結晶の光フィルタ特性によって特定されるレー
ザ光を光導波領域から外部に放出することができる。コ
ア層が多重量子井戸構造のものでも同様な効果が得られ
る。

【００２９】（ｂ）格子配列において一部に格子のない
空乏領域を設けている。この空乏領域には光の局在化を
図ることが可能になる。したがって、空乏領域を光学活
性領域に使用したり、光を伝播させる光導波領域として
使用できる。また、光学活性領域を多重に囲む格子列を
一部で格子（屈折率変化領域）の数を少なくし、この少
ない部分を光を伝播させる光導波領域として使用でき
る。

【００３０】（ｃ）フォトニック結晶に入射する光の偏
光状態がＴＥ偏光，ＴＭ偏光に依らず同じフォトニック
バンドギャップすなわちＢｒａｇｇ反射波長域を備える
ことからレーザ発振の偏光は結晶格子の偏光特性に依存
しない無偏光状態となる。

【００３１】（ｄ）屈折率変化領域は気体が充填された
ホールまたは真空のホールで形成されている。空気ある
いは真空ホールの場合には、特にコアと屈折率変化領域
の屈折率差が大きな結晶を得ることが極めて容易であ
る。

【００３２】（ｅ）屈折率変化領域は気体が充填された
ホールまたは真空のホールで形成されていることから、
その製造において製造が容易である。

【００３３】（ｆ）光導波領域を複数設けることによっ
て複数箇所に同時にレーザ光を送る光デバイスとするこ
とができる。

【００３４】（ｇ）フォトニック結晶導波部にフォトニ
ック結晶による光の合流部や分岐部を設けておけば、光
の入出力ポートを複数にすることができる。

【００３５】（ｈ）光デバイスはフォトニック結晶によ
って形成されていることから小型化が達成できる。

【００３６】前記（２）の手段によれば、前記（１）の
手段の効果に加えて、（ａ）スラブ光導波路が石英系光
導波路（誘電体薄膜）で形成され、光学活性領域はコア
層に希土類元素を添加した部分で形成されているため、
光注入によって前記光学活性領域を励起できレーザ光の
発光が行える。

【００３７】（ｂ）屈折率変化領域は紫外光照射によっ
て形成でき、ホール形成のようなエッチング等の面倒な
作業が不要になり、屈折率変化領域の製造が容易にな
り、製造コストの低減が可能になる。

【００３８】（ｃ）スラブ光導波路が光の伝播損失の小
さい誘電体薄膜で形成されていることから、低損失の光
導波路の作製が達成される。

【００３９】前記（３）の手段によれば、前記光導波領
域は複数形成し、一部の光導波領域から入力した入力光
を光学活性領域で増幅して他の光導波領域から出力光を
出力することができ、光増幅器としても使用できる。

【００４０】前記（４）の手段によれば、空乏領域でＹ
分岐形マッハツェンダー光波回路を形成し、２本の分岐
光路の一方の一部を光学活性領域とし、この光学活性領
域で変調制御を行うことによって光増幅器としても使用
できる。

【００４１】前記（５）の手段によれば、空乏領域を屈
曲したパターンとしこのパターンの一部を光学活性領域
として使用できるので光デバイス設計の自由度が高くな
る。

【００４２】前記（６）の手段によれば、単位格子は正
四角形配列になっていることから、光の伝播方向を直角
に曲げることもでき光デバイス設計の自由度が高くな
る。

【００４３】前記（７）の手段によれば、単一の光デバ
イス内に発光部，変調部，増幅部等を有する光回路を構
成することができ、高機能光デバイスとすることができ
る。また、発光部，変調部，増幅部はそれぞれフォトニ
ック結晶によって構成されることから各光素子は小さく
なり、光デバイスの小型化が達成できる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、実施形態を説明するた
めの全図において、同一機能を有するものは同一符号を
付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００４５】（実施形態１）図１乃至図３は本発明の一
実施形態（実施形態１）である光デバイスに係わる図で
あり、図１は光デバイスを示す模式的平面図、図２は光
デバイスの模式的断面図、図３は光デバイスの製造にお
ける一工程での断面図である。

【００４６】実施形態１を説明する前にフォトニック結
晶について簡単に説明する。結晶とは原子あるいは分子
の周期的な配列をいう、すなわち、結晶は原子あるいは
分子からなる基本的な格子構造が空間的に繰り返されて
いるときに生じる。したがって、結晶は周期的なポテン
シャルをその中を伝播する電子に与え、結晶構造は導電
性を支配する。特に、格子は結晶のエネルギーバンド構
造にギャップを導入することができるので、原子からの
ブラッグライク回折により一定のエネルギーをもった電
子は一定の方向に伝播することを禁止される。

【００４７】その光学的なアナロジーがフォトニック結
晶であり、その周期的なポテンシャルは原子の代わりに
巨視的な光半導体媒質あるいは誘電体媒質の格子構造に
より与えられる。したがって、フォトニック結晶におい
ては、格子構造および格子定数で決定されるバンドギャ
ップすなわちブラッグ回折による反射波長域が存在する
ことになる。

【００４８】本実施形態１ではフォトニック結晶導波部
１で発光部（レーザ）を形成した発光型の光デバイスに
ついて説明する。光デバイスは、図１および図２に示す
ように矩形のＩｎＰからなる基板（ＩｎＰ基板）２の表
面（上面）にいずれもＧａＩｎＡｓＰからなる下部クラ
ッド層１０，コア層１１，上部クラッド層１２が順次積
層形成され、ＧａＩｎＡｓＰスラブ形半導体導波路（ス
ラブ光導波路）３となっている。なお、前記スラブ光導
波路３としては、基板の上面にコア層を形成し、その上
にカバー層を形成したスラブ光導波路等でもよい。

【００４９】前記スラブ光導波路３は、図３に示すよう
に、ＩｎＰ基板２上に有機金属化学気相法（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）あるいは分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）等によ
りＩｎＧａＡｓＰからなる下部クラッド層１０，コア層
１１，上部クラッド層１２を形成する。前記コア層（活
性層）１１は厚さ０．１〜０．２μｍのＧａＩｎＡｓＰ
の層となっている。

【００５０】厚さ０．１〜０．２μｍのＧａＩｎＡｓＰ
の活性層を有するこの光導波路では、ＩｎＰの禁制帯幅
Ｅｇ′が活性層のＧａＩｎＡｓＰの禁制帯幅Ｅｇより大
きく（Ｅｇ′＞Ｅｇ）、屈折率が小さいＩｎＰクラッド
層で上下からサンドイッチした構造となっているため、
活性層へのキャリアの閉じ込めだけでなく、光の閉じ込
めも同時に達成される。

【００５１】また、本実施形態１ではダブルヘテロ構造
の光半導体を用いたが、これに限定されることはなく、
ＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰの薄膜（数十〜百オングストロ
ーム程度）を交互に積み重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）
構造のスラブ光導波路を用いてもよい。この場合、しき
い値電流を低減できる利点がある。

【００５２】また、ＧａＩｎＮＡｓの活性層をＧａＡｓ
のクラッド層で挟んだ量子井戸構造を用いてもよい。こ
の場合、発振波長が長波長帯であるにもかかわらず、加
工による平坦面が出し易い活性層をＧａＡｓ基板上に結
晶成長できる利点がある。

【００５３】一方、前記フォトニック結晶導波部１には
ホール３０によって格子列が形成されている。この格子
列はフォトニック結晶導波部１の中央の円形領域を多重
に取り囲む多重格子列からなっている。単位格子は本実
施形態１では正六角形配列になっている。また、本実施
形態１では格子列は相互に一部ホール３０を共有する形
で３重になっている。

【００５４】前記ホール３０はスラブ光導波路３に設け
られ、図２および図３に示すように、上部クラッド層１
２およびコア層１１を貫通する構造になり、内部に空気
を充満した空気ホール９となっている。これによって、
空気ホール９はスラブ光導波路３のコア層１１とは屈折
率が異なる屈折率変化領域１３を形成することになる。
なお、この屈折率変化領域１３としては、ホール３０に
窒素等の不活性ガスまたは他のガスを充満させた屈折率
変化領域構造、または真空状態とした屈折率変化領域構
造としてもよい。

【００５５】ホール３０は、たとえば、電子ビーム（Ｅ
Ｂ）リソグラフィと反応性イオンビームエッチング（Ｒ
ＩＥ）によって、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰのダブルヘテ
ロ構造のスラブ光導波路３の中に円柱状のホール３０を
ハネカム格子（honeycomb lattice)状にあるいは正六角
形格子（hexiagonal lattice) 状に配列してフォトニッ
ク結晶１４を作製する。前記ホール３０はコア層１１を
貫通するように形成する。

【００５６】また、前記フォトニック結晶導波部１の中
心部分にホール３０を設けない領域、すなわち空乏領域
３１の上面には円形の上部電極２１が設けられている。
また、この上部電極２１に対応する円形の下部電極２２
がＩｎＰ基板２の裏面に設けられている。前記上部電極
２１と下部電極２２に挟まれる円形領域が利得領域、す
なわち光学活性領域（活性領域）３２となる。前記上部
電極２１および下部電極２２は、たとえば、Ｔｉ／Ａｕ
／Ｐｔによって形成されている。光学活性領域３２は上
部電極２１と下部電極２２による電流注入手段（励起手
段）によって励起されるが、励起手段としては光を光学
活性領域３２に注入して光学活性領域３２を励起する光
注入手段でもよい。

【００５７】格子はＢｒａｇｇ反射による高反射率を得
るために前記光学活性領域３２を取り囲むように何列に
も形成されている。

【００５８】また、前記光学活性領域３２で励起された
光を外部に案内する光導波領域３３がフォトニック結晶
１４を横切るように放射状に１本設けられている。この
光導波領域３３は、屈折率変化領域を設けない空乏領域
３１で構成または前記光学活性領域の周囲を多重に囲む
前記屈折率変化領域（ホール３０）の配置数を他の部分
よりも少なくして構成する。本実施形態１では空乏領域
３１で形成してある。

【００５９】このような光デバイスは、光デバイスを組
み込むパッケージの基板に固定される。下部電極２２は
パッケージの基板側の配線に接続され、上部電極２１は
パッケージのリード等にＡｕ線等からなるリード線２３
で接続される。また、前記光導波領域３３の延長線側に
は、パッケージに支持された出力光ファイバ５等の光伝
達媒体の先端が臨んでいる。

【００６０】つぎに、本実施形態１の光デバイスによる
レーザ発振動作を説明する。電流注入によって活性層で
発生した自然放出光（ＡＳＥ）はスラブ空間のコア層に
閉じ込められて四方八方に伝播していく。伝播する光波
はスラブ空間内に設けられたフォトニック結晶１４に入
射してＢｒａｇｇ回折を生じる。このとき、格子ピッチ
ａで決まる波長、たとえば１．５５μｍの光のみが結晶
格子でＢｒａｇｇ反射されて光学活性領域３２に光帰還
される。光学活性領域３２に戻った光はこの利得媒質で
誘導放出を起こして増幅される。この動作が繰り返し行
われる。その結果、利得が光導波路内の損失に打ち勝つ
と、この選択されたＢｒａｇｇ波長でレーザ発振する。
この結晶構造の場合、結晶に入射する光の偏光状態がＴ
Ｅ偏光，ＴＭ偏光に依らず同じフォトニックバンドギャ
ップすなわちＢｒａｇｇ反射波長域を備える利点があ
る。このため、レーザ発振光の偏光は結晶格子の偏光特
性に依存しない無偏光状態となる。

【００６１】本実施形態１によれば以下の効果を奏す
る。

【００６２】（１）スラブ光導波路３のコア層１１にコ
ア層１１の屈折率とは屈折率が異なる屈折率変化領域１
３を格子状に配列形成してフォトニック結晶構造を実現
するとともに、励起手段によって励起される前記屈折率
変化領域が設けられない光学活性領域３２を有している
ことから、前記励起手段の励起動作によるフォトニック
結晶１４の光フィルタ特性によって特定されるレーザ光
（出力光８）を光導波領域３３から外部に放出すること
ができる。コア層が多重量子井戸構造のものでも同様な
効果が得られる。

【００６３】（２）格子配列において一部に格子のない
空乏領域３１を設けている。この空乏領域には光の局在
化を図ることが可能になる。したがって、空乏領域を光
学活性領域３２に使用したり、光を伝播させる光導波領
域３３として使用できる。

【００６４】（３）フォトニック結晶１４に入射する光
の偏光状態がＴＥ偏光，ＴＭ偏光に依らず同じフォトニ
ックバンドギャップすなわちＢｒａｇｇ反射波長域を備
えることから、レーザ発振の偏光は結晶格子の偏光特性
に依存しない無偏光状態となる。

【００６５】（４）屈折率変化領域１３は気体が充填さ
れたホール３０または真空のホール３０で形成されてい
る。不活性気体を充填した場合には、特にコアと屈折率
変化領域の屈折率差が大きな結晶を得ることが極めて容
易である。

【００６６】（５）屈折率変化領域は空気が充填された
ホール（空気ホール９）で形成されていることから、そ
の製造において製造が容易である。

【００６７】（６）光デバイスはフォトニック結晶１４
によって形成されていることから小型化が達成できる。

【００６８】なお、前記ホール３０には窒素のような不
活性ガスを充填したり、あるいは真空のホールとして屈
折率をコア層１１と異なるようにしてもよい。特に、不
活性気体を充填した場合には、コアと屈折率変化領域の
屈折率差が大きな結晶を得ることが極めて容易である。

【００６９】また、光導波領域３３を複数設けることに
よって複数箇所に同時にレーザ光を送る光デバイスとす
ることができる。

【００７０】また、フォトニック結晶導波部にフォトニ
ック結晶による光の合流部や分岐部を設けておけば、光
の入出力ポートを複数にすることができる。

【００７１】（実施形態２）図４は本発明の他の実施形
態（実施形態２）である光デバイスを示す模式的平面図
である。本実施形態２もレーザに係わるものである。

【００７２】スラブ光導波路３において、たとえばＧａ
ＩｎＡｓＰコア層中に電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィ
と反応性イオンビームエッチング（ＲＩＥ）によって形
成した円柱状の空気ホール９のアレイは正三角形格子の
単位格子からなる結晶構造を構成する。この空気円柱
（空気ホール９）はコア層１１まで達するように形成さ
れている。さらに、結晶の中心部に格子が無い正六角形
状の光学活性領域（利得領域）３２を設けている。正三
角形格子はＢｒａｇｇ反射による高反射率を得るために
光学活性領域３２を取り囲むように、たとえば５列に形
成されている。また、光を取り出すために結晶の中心か
ら外に向かって直線状に延びる格子のない空乏領域３１
を設けて光導波領域３３を形成してある。

【００７３】本実施形態２が実施形態１と異なる点は、
単位格子の配列が正三角形であることと、光学活性領域
３２が正六角形の各辺に相当する正六角形リングとなっ
ていることである。すなわち、前記実施形態１の場合の
光学活性領域３２の中心に屈折率変化領域１３（空気ホ
ール９）を複数配置した構造になっていることである。
それ以外は実施形態１と同じであり、したがって、共通
する部分の構造および動作の説明は省略する。

【００７４】本実施形態２のレーザは、前記実施形態１
のレーザの有する効果に加え、以下の効果を奏する。

【００７５】（１）空気円柱（空気ホール９）のピッチ
で決まるＢｒａｇｇ反射波長と、リング共振器の長さで
決まる共振波長とが一致した波長でレーザ発振する。リ
ング共振器長を数μｍ〜数十μｍと小さくできるので、
自由スペクトル領域が大きくとれる。その結果、共振波
長間隔を広くできるので単一モード発振が容易になる。

【００７６】本実施形態２では、光学活性領域３２を正
六角形リングとしたがこれに限定されることはなく正四
角形リング等他の正多角形リングであってもよい。本発
明はその主旨を逸脱しない範囲において構造設計の変更
は自由である。

【００７７】光学活性領域３２を正四角形リングとした
場合、光の伝播方向を直角に曲げることができ、さらに
光デバイスの小型化が達成できる。

【００７８】（実施形態３）図５は本発明の他の実施形
態（実施形態３）である光デバイスを示す模式的平面図
である。本実施形態３では微小リング共振器レーザに本
発明を適用した例について説明する。

【００７９】図５に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐなどの半導体スラブ光導波路３において、中空の円柱
状の空気ホール９（屈折率変化領域１３）で構成される
単位格子を正三角形格子配列とする。そして、空気ホー
ル９を設けない領域で正六角形リングを構成して光学活
性領域３２とする。図示しないが前記光学活性領域３２
の部分の上下に上部電極および下部電極が設けられてい
る。また、出力光８を案内するために、正六角形リング
の１頂点に至る格子配列数を他の部分よりも小さくして
光導波領域３３を構成する。すなわち、光学活性領域３
２を多重に囲む格子列を一部で格子（屈折率変化領域）
の数を少なくし、この少ない部分を光を伝播させる光導
波領域３３として使用する。これにより、共振器長数十
μｍ以下の微小リング共振器レーザが構成される。

【００８０】このような光デバイスでは、格子のない正
六角形リングの光学活性領域３２で、リード線２３を通
じて上部電極２１（正六角形リングに対応するパター
ン）より電流注入によって発生した自然放出光（ＡＳ
Ｅ）は、正六角形リング形状の光学活性領域３２の内側
と外側の格子間でＢｒａｇｇ反射（回折）を繰り返す。
ここで、広帯域のＡＳＥ光のうちＢｒａｇｇ反射条件を
満たす波長の光のみが光学活性領域３２での伝播を許さ
れる。それ以外の波長の光はフォトニック結晶１４を通
り抜けて外部に散逸するためレーザ発振に寄与しない。
その結果、波長選択された光がこのリング状の光学活性
領域３２（光導波路）、いわゆるリング共振器を何回も
周回していくうちに、光導波路内の損失に打ち勝って格
子のピッチで決まるＢｒａｇｇ波長とリング共振器の共
振器長で決まる共振波長とが一致した波長でレーザ発振
する。

【００８１】ここで図面上部の格子はレーザ光取り出し
のために、たとえば３列に減らして光電力反射率を低下
してある。このため、リング内でレーザ発振したレーザ
光の一部がこの取り出し口（光導波領域３３）から外部
に出力され単一モードの出力光ファイバ５によって外部
に出力される。ここでは、光取り出し部の格子を３列と
したが、任意でもよい。あるいは、前記実施形態１・２
のように格子のない空乏領域としてもよい。

【００８２】（実施形態４）図６は本発明の他の実施形
態（実施形態４）である光デバイスを示す模式的平面図
である。本実施形態４ではマッハツェンダー型（Ｙ分岐
形マッハツェンダー光波回路）の光強度変調器に本発明
を適用した例について説明する。

【００８３】図６に示すように、本実施形態４の光デバ
イスは、正三角形格子を単位格子としてマッハツェンダ
ー型の光強度変調器を構成している。たとえばＩｎＰ基
板２上に下部クラッド層１０，コア層１１，上部クラッ
ド層１２の順にエピタキシャル成長したダブルヘテロ接
合のＩｎＧａＡｓＰからなるスラブ光導波路が形成さ
れ、その一部に空気ホール９（屈折率変化領域１３：ホ
ール３０）を設けたものである。ホール３０の配列は正
三角形格子配列になるが、ホール３０を設けない空乏領
域で正六角形リングを形成して光学活性領域３２を形成
する。また、正六角形リングの対面する一対の頂点側に
それぞれ光を案内する光導波領域３３を形成してある。

【００８４】したがって、正六角形リングからなる光学
活性領域３２およびこの光学活性領域３２に連なる２本
の光導波領域３３ならびに前記リングの一部に設けた上
部電極２１とこれに対面する下部電極とによってマッハ
ツェンダー型の光強度変調器が構成されることになる。
前記リング状の光学活性領域３２および光導波領域３３
はいずれも屈折率変化領域１３（空気ホール９）を有し
ない空乏領域で形成されている。

【００８５】正六角形リングの対応する一対の頂点部分
からそれぞれ光導波領域３３が設けられているが、この
２本の光導波領域３３は同一直線上に位置している。一
方の光導波領域３３、たとえば、図中左の光導波領域３
３の端には単一モード光ファイバからなる入力光ファイ
バ４が接続され、入力光７を一方の光導波領域３３（た
とえば、入力用光導波領域）に案内する。また、他方の
光導波領域３３、たとえば、図中右の光導波領域３３の
端には単一モード光ファイバからなる出力光ファイバ５
が接続され、出力光８を他方の光導波領域３３（たとえ
ば、出力用光導波領域）に案内する。

【００８６】このような光デバイスでは、入力用光導波
領域から入力された１．５５μｍの無変調光波は光分岐
器（分岐部）によって２つの光路に等分配されて伝播さ
れる。ここで、一方の光路の途中の上下面には上部電極
２１と下部電極（図では現れていないが上部電極と対面
する同一パターンの電極）が設けられ、この間の光路は
光学活性領域３２となる。２つの光路を伝播した光波が
光合流器（合流部）によって合波されて出力用光導波領
域から出力される。注入電流を印加しない初期状態で
は、２つの光路の光路長差は等しいのでその光路長差は
零である。すなわち、２つの光波の位相差は零（同相）
であるから、その干渉光波は強め合い、したがってその
出力光８の光強度は最大となる。２つの光路の光路長が
異なる場合でも、光路長差が波長の整数倍となるように
設計すれば位相差が零の場合と等価になる。

【００８７】次に、一方の光路に設けた活性領域に外部
から注入電流を印加して屈折率を変化させると、その部
分の光路長が等価的に変化する。そのとき、もう一方の
光路との間でπの位相差（逆相）が生じたとする。その
結果、干渉光波は弱め合い光強度は最小となる。

【００８８】このようにして、注入電流のオン・オフで
入力光波の光強度を変調することができる。フォトニッ
ク結晶の波長選択性には一種のフィルタ作用があり、入
力光波に含まれる雑音光や活性領域で発生する不要なＡ
ＳＥ光成分を低減する働きがある。本実施形態４では利
得を持つ活性領域を用いたが、これに限定されることは
なく、熱印加のための膜状ヒータ電極を配置して構成し
てもよい。

【００８９】本実施形態の最大の特徴は入力光波の光強
度変調が実現できることである。さらに、フォトニック
結晶の波長選択性による雑音光の低減効果である。

【００９０】（実施形態５）図７は本発明の他の実施形
態（実施形態５）である光デバイスを示す模式的平面図
である。本実施形態５は増幅器に本発明を適用した例で
ある。

【００９１】図７に示すように、空気円柱（空気ホール
９）の三角形格子の配列からなるフォトニック結晶１４
を、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ製の２次元半導体スラブ光
導波路３の直線状の光導波領域の両側に配し、２次元半
導体スラブ光導波路のコア層に達するように形成した構
造である。また、直線状の光導波領域３３は電流注入に
よる上部電極２１を設けた光学活性領域３２でもある。
入力光ファイバ４からの入力光７は、フォトニック結晶
１４の有する波長選択性により、Ｂｒａｇｇ回折条件を
満たす波長の入射光、たとえば１．５５μｍ帯の光だけ
が結晶の間のスラブ空間に閉じ込められ、直線状の光導
波領域３３を伝播する。それ以外の波長光は結晶を通過
し四方に発散する。このとき、この光導波領域３３は光
学活性領域３２になっているので、注入電力を印加する
と誘導放出により入射信号光の光強度が増幅される。ま
た、結晶の波長選択性は不要なＡＳＥ光成分を低減して
入力光７の信号光成分を効果的に増幅することができ
る。増幅された出力光８は出力光ファイバ５により外部
に取り出される。

【００９２】なお、光学活性領域３２を屈曲させ、その
一部を励起手段で励起させるようにしてもよい。また、
フォトニック結晶による光の合流部や分岐部を設けてお
けば、光の入出力ポート（入出力経路）を複数にするこ
とができる。

【００９３】また、光導波領域を複数設け、一部の光導
波領域で光学活性領域に光を案内し、残りの光導波領域
を外部に光を案内する構造にすることによって、増幅作
用のある光デバイス（光増幅器）とすることができる。
この場合、光学活性領域を直線的にまたは屈曲させた構
造とし、その一部を励起手段で励起させることによって
行える。

【００９４】（実施形態６）図８は本発明の他の実施形
態（実施形態６）である光デバイスを示す模式的平面図
である。本実施形態６ではスラブ光導波路３を誘電体薄
膜で形成したフォトニック結晶共振器レーザの例、すな
わち、石英系光導波路の光デバイスの例について説明す
る。

【００９５】図８は本実施形態６のフォトニック結晶共
振器レーザの構造を示す図である。本実施形態では、石
英ガラス製２次元スラブ光導波路３のコア層１１にエル
ビウム（Ｅｒ+³）イオンなどの希土類元素を１０² ppm
から１０⁴ ppm 程度添加して光学活性領域３２を形成す
る。屈折率変化領域１３のアレイからなるハネカム格子
（あるいは正六角形格子）を単位格子としたフォトニッ
ク結晶１４が光学活性領域３２を取り囲むように配置さ
れている。

【００９６】前記屈折率変化領域１３はＫｒ−Ｆエキシ
マレーザなどの紫外光をガラス製位相マスクを介してＧ
ｅＯ₂を添加したコア層１１に照射して、照射した部分
の屈折率が照射しない部分に比べて１０~²〜１０~⁴程度
増加することによって形成したものである。光誘起効果
によって屈折率が変化する現象を利用している。

【００９７】このようなフォトニック結晶において、空
気ホールの場合と同じく高反射率を得るためには、格子
を多数配置する必要がある。このことは、作製方法、使
用する基板の規模から考えて全く問題がない。

【００９８】ここで、波長が０．９８μｍあるいは１．
４８μｍの数十ｍＷから数１００ｍＷ程度の高出力な近
赤外レーザ光を、光ファイバなどで導いて光ファイバ導
波路に垂直な方向からコア層に選択的に照射して光学活
性領域３２を励起する。このようにして、フォトニック
結晶共振器レーザを実現する。本実施例で述べるレーザ
の基本的な構造および動作は前記実施形態１と同様であ
るので説明を省略する。

【００９９】なお、本実施形態６が実施形態１と異なる
点は、シリコン基板上に石英ガラス（ＳｉＯ₂）製のス
ラブ光導波路を作製し、エルビウムを添加したコア層内
に光誘起効果に基づく円柱状の屈折率変化領域１３から
なるアレイを、ハネカム格子（あるいは正六角形格子）
状に配列してフォトニック結晶１４を形成した点であ
る。このように構成すると、石英ガラス製スラブ光導波
路の伝播損失が光半導体に比べて小さいので、レーザ発
振を生じさせるのに極めて効果的である。また、石英ガ
ラスの屈折率の温度依存性は半導体に比べて小さいの
で、レーザ発振の温度安定性が非常によく、この点から
も大変好ましい。さらに、エッチングなどの加工を必要
としないので、フォトニック結晶の作製が極めて容易で
ある。

【０１００】（実施形態７）図９は本発明の他の実施形
態（実施形態７）である光デバイスを示す模式的平面図
である。本実施形態７では発光部（レーザ）で発光させ
たレーザ光を光変調部（光変調器）で変調させかつ光増
幅部（光増幅器）で増幅させる光回路を構成する光デバ
イスに本発明を適用した例について説明する。

【０１０１】図９に示すように、本実施形態７の光デバ
イスが他の実施形態と異なる点は、レーザ部２０１，光
変調部２０２，光変調部２０３を同一の、たとえばＩｎ
Ｐ基板２上のスラブ光導波路３中に形成され、それらが
光集積して構成されていることである。

【０１０２】このようにすると、３つの基本的な光機能
をワンチップで実現することができ、光デバイスの多機
能化と小型化が可能となる。また、信頼性上も好まし
い。本実施形態７で述べるこのようなデバイス構造は、
本発明の特徴の一つで従来技術では全く見られないもの
である。

【０１０３】また、構造的にはスラブ光導波路３のコア
層１１に格子状に配列された２次元フォトニック結晶１
４が２次元フォトニック結晶導波回路２００に共通の基
本要素となっている。その結果、２次元フォトニック結
晶導波回路２００の作製が容易となる。本実施形態７の
２次元フォトニック結晶導波回路２００では、レーザ部
２０１で発生した、たとえば波長１．５５μｍのレーザ
光は、マッハツェンダー型光変調部２０２で光強度変調
され、光増幅部２０３で増幅されて出力光ファイバ５か
ら出力される。本実施形態７の２次元フォトニック結晶
導波回路２００の各部動作については個々の光機能の動
作が前記の各実施形態に述べられているので説明を省略
する。

【０１０４】本実施形態７では、レーザ部２０１の六角
格子と光変調部２０２および光増幅部２０３の三角格子
とではフォトニック結晶１４を構成する単位格子が異な
るが、同じ単位格子を用いてもよい。

【０１０５】また、本実施形態では、光出力を１本とし
たが、光増幅部２０３の光出力側に分岐比１：Ｎの光分
岐部を設けてＮ本の光出力を有する構造としてもよい。
また、光増幅部の入力にＮ：１の光合流部を設けてＮ個
のレーザ部２０１から出力されるレーザ光を合波する構
造としてもよい。

【０１０６】また、この光回路では、所定のフォトニッ
ク結晶導波部にそれぞれフォトニック結晶による光の合
流部または／および分岐部を設けてさらに高機能な光回
路とすることもできる。

【０１０７】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。本発明
は少なくともフォトニック結晶を有する光デバイスには
適用できる。

【０１０８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【０１０９】（１）本発明においては、フォトニック結
晶内に形成し、かつ電極や希土類元素添加で規定される
光学活性領域を電流注入や光注入によって励起させ、レ
ーザ光の発光，増幅，変調を行うことができる。

【０１１０】（２）伝播光の低損失化が達成できる。

【０１１１】（３）レーザ発振の偏波無依存化が達成で
きる。

【０１１２】（４）光デバイスを構成する発光部，変調
部，増幅部はそれぞれフォトニック結晶によって形成で
きることから、単一機能の光デバイスや複数の機能を有
する光デバイス（光回路）の小型化が達成できる。特
に、モノリシックに発光部，変調部，増幅部を形成した
光回路の場合にはその小型化の効果は高くなる。

【０１１３】（５）フォトニック結晶導波部にフォトニ
ック結晶による光の合流部や分岐部を設けることによっ
て光の入出力経路を複数にすることができ、高機能化が
達成できる。

【０１１４】（６）格子配列形状を選択することによっ
て光の伝播方向を直角に曲げることも可能で光デバイス
の小型化が可能となる。

【０１１５】（７）屈折率変化領域を気体が充填された
ホールまたは真空のホールで形成することからフォトニ
ック結晶構造の製造が容易であり、製造コストの低減が
可能になる。

【０１１６】（８）スラブ光導波路を誘電体薄膜で形成
する場合には、前記のようなホールの形成が不要となる
ことからさらに製造が容易になり、製造コストの低減が
可能になる。

【０１１７】（９）スラブ光導波路が光の伝播損失の小
さい誘電体薄膜で形成されている場合には低損失のフォ
トニック結晶導波部の作製が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である光デ
バイスを示す模式的平面図である。

【図２】本実施形態１の光デバイスの模式的断面図であ
る。

【図３】本実施形態１の光デバイスの製造における一工
程での断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態（実施形態２）である光
デバイスを示す模式的平面図である。

【図５】本発明の他の実施形態（実施形態３）である光
デバイスを示す模式的平面図である。

【図６】本発明の他の実施形態（実施形態４）である光
デバイスを示す模式的平面図である。

【図７】本発明の他の実施形態（実施形態５）である光
デバイスを示す模式的平面図である。

【図８】本発明の他の実施形態（実施形態６）である光
デバイスを示す模式的平面図である。

【図９】本発明の他の実施形態（実施形態７）である光
デバイスを示す模式的平面図である。

【図１０】従来の２次元フォトニック結晶発光デバイス
の模式図である。

【図１１】従来の３次元フォトニック結晶共振器レーザ
の模式図である。

【符号の説明】

１…フォトニック結晶導波部、２…基板（ＩｎＰ基板）
３…スラブ光導波路（ＩｎＧａＡｓスラブ形半導体導波
路）、４…入力光ファイバ、５…出力光ファイバ、６…
ＩｎＰ基板、７…入力光、８…出力光、９…空気ホー
ル、１０…下部クラッド層、１１…コア層、１２…上部
クラッド層、１３…屈折率変化領域、１４…フォトニッ
ク結晶、１５…微小半導体円柱、１６…下部クラッド
層、１７…上部クラッド層、１９…ＧａＡｓ、２０…Ｍ
ＱＷ活性層、２１…上部電極、２２…下部電極、２３…
リード線、３０…ホール、３１…空乏領域、３２…光学
活性領域、３３…光導波領域、１００，１０１…３次元
フォトニック結晶ミラー、１０２…位相シフト領域およ
び局在モード、１０３…位相シフト領域λ、２００…２
次元フォトニック結晶導波回路、２０１…レーザ部、２
０２…光変調部、２０３…光増幅部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面にスラブ光導波路を有すると
ともに、前記スラブ光導波路の一部に前記スラブ光導波
路のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折率変化
領域を格子状に規則正しく配置して構成したフォトニッ
ク結晶を有する光デバイスであって、周囲を前記フォト
ニック結晶で囲まれ前記屈折率変化領域が設けられない
空乏領域に形成される単一のまたはリング状の光学活性
領域と、前記光学活性領域に繋がり前記フォトニック結
晶を横切るように形成された１本以上の光導波領域と、
前記光学活性領域を励起させる励起手段とによって構成
されるフォトニック結晶導波部を有することを特徴とす
る光デバイス。
【請求項２】基板の表面にスラブ光導波路を有すると
ともに、前記スラブ光導波路の一部に前記スラブ光導波
路のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折率変化
領域を格子状に規則正しく配置して構成したフォトニッ
ク結晶を有する光デバイスであって、周囲を前記フォト
ニック結晶で囲まれ前記屈折率変化領域が設けられない
空乏領域に形成される単一のまたはリング状の光学活性
領域と、前記光学活性領域に繋がり前記フォトニック結
晶を横切るように形成された１本以上の光導波領域と、
前記光学活性領域を励起させる励起手段とによって構成
されるフォトニック結晶導波部が複数配置され、かつ前
記各フォトニック結晶導波部は一方または双方の前記光
導波領域によって光学的に接続されて光学回路を構成し
ていることを特徴とする光デバイス。
【請求項３】前記空乏領域は屈曲したパターンになり
このパターンの一部が前記光学活性領域になっているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光デバ
イス。
【請求項４】前記光学活性領域の周囲を囲む前記屈折
率変化領域による格子列は一重以上の正多角形配列にな
っていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載の光デバイス。
【請求項５】前記格子は正四角形配列になっているこ
とを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。
【請求項６】前記スラブ光導波路は半導体薄膜または
誘電体薄膜で構成されていることを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】前記スラブ光導波路は半導体薄膜で構成
されかつ前記コア層が多重量子井戸構造となっているこ
とを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
【請求項８】前記光導波領域は前記屈折率変化領域を
設けない空乏領域で構成または前記光学活性領域の周囲
を多重に囲む前記屈折率変化領域の配置数を他の部分よ
りも少なくして構成していることを特徴とする請求項１
乃至請求項７のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項９】前記光学活性領域の少なくとも一部に対
して前記励起手段によって励起するように構成されてい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１
項に記載の光デバイス。
【請求項１０】前記励起手段は前記光学活性領域に電
流を注入する電流注入手段または光を注入する光注入手
段であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいず
れか１項に記載の光デバイス。
【請求項１１】前記スラブ光導波路は石英系光導波路
となり、石英系光導波路のコア層に希土類元素を添加し
た部分で前記光学活性領域が構成され、この光学活性領
域は前記光注入手段で励起されるように構成され、かつ
屈折率変化領域は紫外光照射により形成されていること
を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に
記載の光デバイス。
【請求項１２】前記屈折率変化領域は空孔で形成され
ているとともに、前記空孔には空気，不活性ガス等の気
体が満たされているかまたは真空であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光デ
バイス。
【請求項１３】前記石英系光導波路のコア層と屈折率
変化領域は略同一の材質で構成されていることを特徴と
する請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の光
デバイス。
【請求項１４】前記フォトニック結晶導波部におい
て、レーザ発光部を構成していることを特徴とする請求
項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の光デバイ
ス。
【請求項１５】前記フォトニック結晶導波部におい
て、前記光導波領域は複数形成され、前記一部の光導波
領域から入力した入力光を前記光学活性領域で増幅して
前記他の光導波領域から出力光を出力する構成になって
いることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれ
か１項に記載の光デバイス。
【請求項１６】前記フォトニック結晶導波部におい
て、前記空乏領域でＹ分岐形マッハツェンダー光波回路
が形成され、２本の分岐光路の一方の一部が前記光学活
性領域となり、光の変調制御が行われる構成になってい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか
１項に記載の光デバイス。
【請求項１７】前記フォトニック結晶導波部において
フォトニック結晶による光の合流部または／および分岐
部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求
項１６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１８】前記発光部，光変調部，光増幅部のう
ちの少なくとも二つの機能を有して光回路を構成してい
ることを特徴とする請求項２乃至請求項１７のいずれか
１項に記載の光デバイス。