JPH1172759A - 導波路形光デバイスとその製造方法 - Google Patents
導波路形光デバイスとその製造方法Info
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- JPH1172759A JPH1172759A JP23366497A JP23366497A JPH1172759A JP H1172759 A JPH1172759 A JP H1172759A JP 23366497 A JP23366497 A JP 23366497A JP 23366497 A JP23366497 A JP 23366497A JP H1172759 A JPH1172759 A JP H1172759A
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- insulating layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光伝搬部および光機能部を有する導波路形光
デバイスにおいて、光機能部の半波長電圧Ｖπを低く、
かつ光伝搬部の伝搬損失を小さくする。 【解決手段】 光伝搬部と光機能部とを有する導波路形
光デバイスにおいて、光機能部のみのコア直上のノンド
ープ層（電気的絶縁層）の厚みを、光機能部が電圧形の
場合はコア層の内部電界を高めて動作電圧を低くするに
充分なだけ、電流形の場合は電流注入の効率を高めるの
に充分なだけ薄くし、一方、光伝搬部のコア直上のノン
ドープ層の厚みは光導波路を構成する上部クラッドの導
電性媒質の自由電子吸収に起因する伝搬損失を低減する
に充分なだけ厚くする。
デバイスにおいて、光機能部の半波長電圧Ｖπを低く、
かつ光伝搬部の伝搬損失を小さくする。 【解決手段】 光伝搬部と光機能部とを有する導波路形
光デバイスにおいて、光機能部のみのコア直上のノンド
ープ層（電気的絶縁層）の厚みを、光機能部が電圧形の
場合はコア層の内部電界を高めて動作電圧を低くするに
充分なだけ、電流形の場合は電流注入の効率を高めるの
に充分なだけ薄くし、一方、光伝搬部のコア直上のノン
ドープ層の厚みは光導波路を構成する上部クラッドの導
電性媒質の自由電子吸収に起因する伝搬損失を低減する
に充分なだけ厚くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は小形で低損失な導波
路形光デバイスとその製造方法に関する。
路形光デバイスとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８に導波路形光デバイスの従来例の一
例としてマッハツェンダ形光変調器の斜視図を示す。図
８において、領域Ｉは光伝搬部、領域ＩＩは光機能部で
あり、本従来例では光位相変調部である。領域ＩＩＩは
入力側３ｄＢカップラ、領域ＩＶは出力側３ｄＢカップ
ラである。図９は、図８におけるＡ−Ａ′線に沿った断
面図、図１０は、図８におけるＢ−Ｂ′線に沿った、す
なわち光伝搬部Ｉの領域の断面図である。ここで、１は
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層、２はｐ−ＩｎＰクラッ
ド層、３は厚みｄのノンドープＩｎＰ（ｉ−ＩｎＰとも
呼ぶ）クラッド層である。なお、ｐ−ＩｎＰクラッド層
２とｉ−ＩｎＰクラッド層３により上部クラッドが構成
されている。４はノンドープ多重量子井戸（ｉ−ＭＱＷ
とも呼ぶ）コアであり、ここではウェルとバリアはそれ
ぞれＩｎＧａＡｌＡｓ（厚み１３ｎｍ）とＩｎＡｌＡｓ
（厚み５ｎｍ）から構成され、動作波長１．５５μｍに
対し、エキシトンピーク波長は１．４１μｍとした例で
ある。５はｎ−ＩｎＰ下部クラッド、６はｎ+ −ＩｎＰ
基板、７はｐ側電極、８はｎ側電極、９は分離溝であ
る。なお、光導波路としてはハイメサ光導波路が用いら
れており、ハイメサ光導波路の幅は２μｍ、ｉ−ＭＱＷ
コア４の厚みおよび長さはそれぞれ０．４μｍおよび１
ｍｍである。図８のＣ−Ｃ′線に沿った断面構造、すな
わち光機能部ＩＩの領域の断面構造は、ｐ+ −ＩｎＧａ
Ａｓキャップ層１の上にｐ側電極７が設けられている以
外、図１０と同じなので図示を省略する。
例としてマッハツェンダ形光変調器の斜視図を示す。図
８において、領域Ｉは光伝搬部、領域ＩＩは光機能部で
あり、本従来例では光位相変調部である。領域ＩＩＩは
入力側３ｄＢカップラ、領域ＩＶは出力側３ｄＢカップ
ラである。図９は、図８におけるＡ−Ａ′線に沿った断
面図、図１０は、図８におけるＢ−Ｂ′線に沿った、す
なわち光伝搬部Ｉの領域の断面図である。ここで、１は
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層、２はｐ−ＩｎＰクラッ
ド層、３は厚みｄのノンドープＩｎＰ（ｉ−ＩｎＰとも
呼ぶ）クラッド層である。なお、ｐ−ＩｎＰクラッド層
２とｉ−ＩｎＰクラッド層３により上部クラッドが構成
されている。４はノンドープ多重量子井戸（ｉ−ＭＱＷ
とも呼ぶ）コアであり、ここではウェルとバリアはそれ
ぞれＩｎＧａＡｌＡｓ（厚み１３ｎｍ）とＩｎＡｌＡｓ
（厚み５ｎｍ）から構成され、動作波長１．５５μｍに
対し、エキシトンピーク波長は１．４１μｍとした例で
ある。５はｎ−ＩｎＰ下部クラッド、６はｎ+ −ＩｎＰ
基板、７はｐ側電極、８はｎ側電極、９は分離溝であ
る。なお、光導波路としてはハイメサ光導波路が用いら
れており、ハイメサ光導波路の幅は２μｍ、ｉ−ＭＱＷ
コア４の厚みおよび長さはそれぞれ０．４μｍおよび１
ｍｍである。図８のＣ−Ｃ′線に沿った断面構造、すな
わち光機能部ＩＩの領域の断面構造は、ｐ+ −ＩｎＧａ
Ａｓキャップ層１の上にｐ側電極７が設けられている以
外、図１０と同じなので図示を省略する。
【０００３】以下、本従来例の動作を説明する。光導波
路端面から入射した信号光は入力側３ｄＢカプラＩＩＩ
で２等分され、光機能部ＩＩである位相変調光導波路へ
送られる。位相変調光導波路の２本の光導波路の長さが
等しい場合には、電極７へ電圧を印加しなければ光変調
器はＯＮとなる。つまり、電圧を印加しない場合には２
分された光は同位相の状態で出力側３ｄＢカプラＩＶへ
伝搬した後、元のパワーに合成され、ＯＮ状態として出
射される。一方、ＯＦＦ時には電極７に逆バイアス電圧
を印加することにより、位相変調光導波路の２本の光導
波路のうち電極７がある方の光導波路の位相をπずらす
（この動作電圧を半波長電圧Ｖπと呼ぶ）。つまり、２
本の光導波路を伝搬する光の出力側３ｄＢカプラＩＶに
入射する直前における光の位相は互いにπずれた状態に
なる。そのため、出力側３ｄＢカプラＩＶで合波した結
果、出射光はＯＦＦ状態となる。印加逆バイアス電圧に
対する光出力特性の変化を図１１に示す。図１１におい
て、光出力が最低となる逆バイアス電圧がＶπである。
なお、この図はｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みを０．０５
μｍ、ｉ−ＭＱＷコア４の厚みを０．４μｍとした場合
である。
路端面から入射した信号光は入力側３ｄＢカプラＩＩＩ
で２等分され、光機能部ＩＩである位相変調光導波路へ
送られる。位相変調光導波路の２本の光導波路の長さが
等しい場合には、電極７へ電圧を印加しなければ光変調
器はＯＮとなる。つまり、電圧を印加しない場合には２
分された光は同位相の状態で出力側３ｄＢカプラＩＶへ
伝搬した後、元のパワーに合成され、ＯＮ状態として出
射される。一方、ＯＦＦ時には電極７に逆バイアス電圧
を印加することにより、位相変調光導波路の２本の光導
波路のうち電極７がある方の光導波路の位相をπずらす
（この動作電圧を半波長電圧Ｖπと呼ぶ）。つまり、２
本の光導波路を伝搬する光の出力側３ｄＢカプラＩＶに
入射する直前における光の位相は互いにπずれた状態に
なる。そのため、出力側３ｄＢカプラＩＶで合波した結
果、出射光はＯＦＦ状態となる。印加逆バイアス電圧に
対する光出力特性の変化を図１１に示す。図１１におい
て、光出力が最低となる逆バイアス電圧がＶπである。
なお、この図はｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みを０．０５
μｍ、ｉ−ＭＱＷコア４の厚みを０．４μｍとした場合
である。
【０００４】この光変調器の動作電圧、つまり半波長電
圧Ｖπはｉ−ＭＱＷコア４の内部電界Ｅに大きく作用さ
れる。ｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みｄとｉ−ＭＱＷコア
４の厚みの和をＤとすると、電圧Ｖを印加したときのｉ
−ＭＱＷコア４の内部電界は近似的に
圧Ｖπはｉ−ＭＱＷコア４の内部電界Ｅに大きく作用さ
れる。ｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みｄとｉ−ＭＱＷコア
４の厚みの和をＤとすると、電圧Ｖを印加したときのｉ
−ＭＱＷコア４の内部電界は近似的に
【０００５】
【数１】 Ｅ＝Ｖ／Ｄ （１） と表される。従って、同じ電圧Ｖを印加したときにＤが
小さければＥが大きくなるので、小さなＶπ（絶対値）
で位相をπだけ変えることができ、低電圧動作が可能と
なる。
小さければＥが大きくなるので、小さなＶπ（絶対値）
で位相をπだけ変えることができ、低電圧動作が可能と
なる。
【０００６】ところが、従来の導波路形光デバイスにお
いては、図９に示す断面図からわかるように、ｉ−Ｉｎ
Ｐクラッド３の厚みｄは光導波路の全体を通して同じで
ある。Ｖπの絶対値を小さくするためには、ノンドープ
層の全厚みＤを薄く、従ってｉ−ＩｎＰクラッド３の厚
みを薄くする必要があるが、光伝搬部Ｉと光機能部ＩＩ
におけるｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みｄは同じでなの
で、光機能部ＩＩのｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みを薄く
するためには、光伝搬部Ｉのｉ−ＩｎＰクラッド３の厚
みも薄くしなければならない。
いては、図９に示す断面図からわかるように、ｉ−Ｉｎ
Ｐクラッド３の厚みｄは光導波路の全体を通して同じで
ある。Ｖπの絶対値を小さくするためには、ノンドープ
層の全厚みＤを薄く、従ってｉ−ＩｎＰクラッド３の厚
みを薄くする必要があるが、光伝搬部Ｉと光機能部ＩＩ
におけるｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みｄは同じでなの
で、光機能部ＩＩのｉ−ＩｎＰクラッド３の厚みを薄く
するためには、光伝搬部Ｉのｉ−ＩｎＰクラッド３の厚
みも薄くしなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図１２に従来
例の光導波路を構成するｐ−ＩｎＰクラッド２の導電性
媒質（ｐドーパントとも言い、ここでは５×１０17／ｃ
ｍ3 を仮定している）の自由電子吸収に起因する伝搬損
失の計算結果を示す。図からわかるように、半波長電圧
Ｖπの絶対値を低減するために電気的絶縁層であるｉ−
ＩｎＰクラッド３の厚みｄを薄くすると、導波光の伝搬
損失が急激に増加する。図８では光デバイスを模式的に
示し、特に光機能部ＩＩの構造を具体的に示すために、
光伝搬部Ｉは一部のみを描いているが、一般に、光伝搬
部Ｉの長さは光機能部ＩＩの長さより数倍長いため、ｉ
−ＩｎＰクラッド３の厚みｄを薄くすると、光伝搬部Ｉ
における伝搬損失の増加の影響が顕著になる。一方、導
波光の伝搬損失を低減するために電気的絶縁層であるｉ
−ＩｎＰクラッド３の厚みｄを厚くすると式（１）に従
い、ｉ−ＭＱＷコア４の内部電界Ｅの絶対値が小さくな
るため、位相をπずらすための半波長電圧Ｖπの絶対値
は大きくなる。
例の光導波路を構成するｐ−ＩｎＰクラッド２の導電性
媒質（ｐドーパントとも言い、ここでは５×１０17／ｃ
ｍ3 を仮定している）の自由電子吸収に起因する伝搬損
失の計算結果を示す。図からわかるように、半波長電圧
Ｖπの絶対値を低減するために電気的絶縁層であるｉ−
ＩｎＰクラッド３の厚みｄを薄くすると、導波光の伝搬
損失が急激に増加する。図８では光デバイスを模式的に
示し、特に光機能部ＩＩの構造を具体的に示すために、
光伝搬部Ｉは一部のみを描いているが、一般に、光伝搬
部Ｉの長さは光機能部ＩＩの長さより数倍長いため、ｉ
−ＩｎＰクラッド３の厚みｄを薄くすると、光伝搬部Ｉ
における伝搬損失の増加の影響が顕著になる。一方、導
波光の伝搬損失を低減するために電気的絶縁層であるｉ
−ＩｎＰクラッド３の厚みｄを厚くすると式（１）に従
い、ｉ−ＭＱＷコア４の内部電界Ｅの絶対値が小さくな
るため、位相をπずらすための半波長電圧Ｖπの絶対値
は大きくなる。
【０００８】つまり、従来例では、ｉ−ＩｎＰクラッド
３の厚みｄは光伝搬部Ｉと光機能部ＩＩにおいて同じで
あるため、半波長電圧Ｖπと光伝搬部Ｉにおける導波光
の伝搬損失の間にはトレードオフの関係があった。この
関係はコアが単層の量子井戸構造の場合でも、あるいは
量子井戸でなくバルクの構造の場合でも同じである。
３の厚みｄは光伝搬部Ｉと光機能部ＩＩにおいて同じで
あるため、半波長電圧Ｖπと光伝搬部Ｉにおける導波光
の伝搬損失の間にはトレードオフの関係があった。この
関係はコアが単層の量子井戸構造の場合でも、あるいは
量子井戸でなくバルクの構造の場合でも同じである。
【０００９】本発明はこのような従来の問題を解決し、
半波長電圧Ｖπが低く、かつ光伝搬部の伝搬損失が小さ
い導波路形光デバイスを提供することを目的とする。
半波長電圧Ｖπが低く、かつ光伝搬部の伝搬損失が小さ
い導波路形光デバイスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明による導波路形光デバイスは、半導体基
板上に形成された少なくともコアと上部クラッドとを具
備する光導波路によって構成される光伝搬部と光機能部
からなり、前記光伝搬部の前記上部クラッドの少なくと
も一部は電気的絶縁層であり前記光機能部の前記上部ク
ラッドの少なくとも一部に導電性媒質がドーピングされ
た導波路形光機能デバイスにおいて、前記光機能部のコ
アの直上の電気的絶縁層の厚みが零または前記光伝搬部
のコアの直上の電気的絶縁層の厚みより薄いことを特徴
とする。
ために、本発明による導波路形光デバイスは、半導体基
板上に形成された少なくともコアと上部クラッドとを具
備する光導波路によって構成される光伝搬部と光機能部
からなり、前記光伝搬部の前記上部クラッドの少なくと
も一部は電気的絶縁層であり前記光機能部の前記上部ク
ラッドの少なくとも一部に導電性媒質がドーピングされ
た導波路形光機能デバイスにおいて、前記光機能部のコ
アの直上の電気的絶縁層の厚みが零または前記光伝搬部
のコアの直上の電気的絶縁層の厚みより薄いことを特徴
とする。
【００１１】ここで、前記光機能部のコアの直上の電気
的絶縁層の厚みを零または薄くすることによって前記コ
アの内部電界強度または電流注入の効率を大きくすると
ともに、前記光導波路部のコアの直上の電気的絶縁層の
厚みを厚くすることによって前記光伝搬部の伝搬損失を
低減する。
的絶縁層の厚みを零または薄くすることによって前記コ
アの内部電界強度または電流注入の効率を大きくすると
ともに、前記光導波路部のコアの直上の電気的絶縁層の
厚みを厚くすることによって前記光伝搬部の伝搬損失を
低減する。
【００１２】好ましくは、前記光伝搬部の上部クラッド
が電気的絶縁層のみからなり、または前記光伝搬部のコ
アの直上および前記光機能部のコアの直上の電気的絶縁
層がノンドープ媒質および半絶縁媒質の少なくとも一方
からなる。
が電気的絶縁層のみからなり、または前記光伝搬部のコ
アの直上および前記光機能部のコアの直上の電気的絶縁
層がノンドープ媒質および半絶縁媒質の少なくとも一方
からなる。
【００１３】本発明による導波路形光デバイスの製造方
法は、半導体基板上に形成された少なくともコアと上部
クラッドとを具備する光導波路によって構成される光伝
搬部と光機能部からなる導波路形光デバイスの製造方法
において、前記基板上にコアと電気的絶縁層を順次成長
する工程と、前記電気的絶縁層のうち前記光機能部に相
当する部分の少なくとも一部を厚み方向に除去する工程
と、導電性媒質がドーピングされた層を前記光伝搬部と
光機能部の上方に同時に再成長して上部クラッドを形成
する工程とを含むことを特徴とする。
法は、半導体基板上に形成された少なくともコアと上部
クラッドとを具備する光導波路によって構成される光伝
搬部と光機能部からなる導波路形光デバイスの製造方法
において、前記基板上にコアと電気的絶縁層を順次成長
する工程と、前記電気的絶縁層のうち前記光機能部に相
当する部分の少なくとも一部を厚み方向に除去する工程
と、導電性媒質がドーピングされた層を前記光伝搬部と
光機能部の上方に同時に再成長して上部クラッドを形成
する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】ここで、好ましくは、前記導電性媒質がド
ーピングされた層のうち、前記光伝搬部に相当する部分
を除去する工程をさらに有する。
ーピングされた層のうち、前記光伝搬部に相当する部分
を除去する工程をさらに有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明においては光伝搬部と光機
能部とを有する導波路形光デバイスにおいて、コア直上
のノンドープ層のうち、光機能部のみのノンドープ層
（電気的絶縁層）の厚みを、光機能部が電圧形の場合は
コア層の内部電界を高めて動作電圧を低くするに充分な
だけ、電流形の場合は電流注入の効率を高めるのに充分
なだけ薄くし、一方、光伝搬部のノンドープ層の厚みは
光導波路を構成する上部クラッドの導電性媒質の自由電
子吸収に起因する伝搬損失を低減するに充分なだけ厚く
する。ここで、効果を奏するコア直上のノンドープ層の
具体的な厚みは、光機能部の厚みでは数１００Åから
０．１μｍ以下、例えば５００Å、あるいは実質的に零
であり、光伝搬部の厚みでは０．２μｍ〜０．５μｍ以
上、例えば０．３μｍである。
能部とを有する導波路形光デバイスにおいて、コア直上
のノンドープ層のうち、光機能部のみのノンドープ層
（電気的絶縁層）の厚みを、光機能部が電圧形の場合は
コア層の内部電界を高めて動作電圧を低くするに充分な
だけ、電流形の場合は電流注入の効率を高めるのに充分
なだけ薄くし、一方、光伝搬部のノンドープ層の厚みは
光導波路を構成する上部クラッドの導電性媒質の自由電
子吸収に起因する伝搬損失を低減するに充分なだけ厚く
する。ここで、効果を奏するコア直上のノンドープ層の
具体的な厚みは、光機能部の厚みでは数１００Åから
０．１μｍ以下、例えば５００Å、あるいは実質的に零
であり、光伝搬部の厚みでは０．２μｍ〜０．５μｍ以
上、例えば０．３μｍである。
【００１６】本発明は、このような構成によって、光機
能部が電圧形の場合には動作電圧を、電流形の場合には
動作電流を低く設定できるとともに、一般に長さが長い
光伝搬部における導波光の伝搬損失を小さくでき、光デ
バイスとしての損失を低減することができる。
能部が電圧形の場合には動作電圧を、電流形の場合には
動作電流を低く設定できるとともに、一般に長さが長い
光伝搬部における導波光の伝搬損失を小さくでき、光デ
バイスとしての損失を低減することができる。
【００１７】
【実施例】 （実施例１）図１に本発明による導波路形光デバイスの
第１の実施例の斜視図を示す。Ｉは光伝搬部、ＩＩは光
機能部で本実施例では光位相変調部である。ＩＩＩは入
力側３ｄＢカプラ、ＩＶは出力側３ｄＢカプラである。
図２には図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図を、図３には
図１の光伝搬部Ｉの領域のＢ−Ｂ′線に沿った断面図
を、図４には図１の光機能部ＩＩの領域のＣ−Ｃ′線に
沿った断面図を示す。ここで、１はｐ+ −ＩｎＧａＡｓ
キャップ層、２はｐ−ＩｎＰクラッド層、３は厚みｄの
ｉ−ＩｎＰクラッド層である。ｐ−ＩｎＰクラッド層２
とｉ−ＩｎＰクラッド層３とで上部クラッドを構成す
る。４はｉ−ＭＱＷコア、５はｎ−ＩｎＰ下部クラッ
ド、６はｎ+ −ＩｎＰ基板、７はｐ側電極、８はｎ側電
極、９は分離溝である。
第１の実施例の斜視図を示す。Ｉは光伝搬部、ＩＩは光
機能部で本実施例では光位相変調部である。ＩＩＩは入
力側３ｄＢカプラ、ＩＶは出力側３ｄＢカプラである。
図２には図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図を、図３には
図１の光伝搬部Ｉの領域のＢ−Ｂ′線に沿った断面図
を、図４には図１の光機能部ＩＩの領域のＣ−Ｃ′線に
沿った断面図を示す。ここで、１はｐ+ −ＩｎＧａＡｓ
キャップ層、２はｐ−ＩｎＰクラッド層、３は厚みｄの
ｉ−ＩｎＰクラッド層である。ｐ−ＩｎＰクラッド層２
とｉ−ＩｎＰクラッド層３とで上部クラッドを構成す
る。４はｉ−ＭＱＷコア、５はｎ−ＩｎＰ下部クラッ
ド、６はｎ+ −ＩｎＰ基板、７はｐ側電極、８はｎ側電
極、９は分離溝である。
【００１８】図２、図３および図４に示すように、本実
施例では、ｉ−ＩｎＰクラッド層３の厚みｄを光伝搬部
Ｉにおいては、例えば０．３μｍから０．４μｍと厚
く、一方、光機能部ＩＩにおいては従来例と同様に、例
えば０．０５μｍと薄くしている。ｉ−ＭＱＷコア４の
厚みは０．４μｍである。従って、光機能部ＩＩにおけ
るノンドープ層の全厚みＤは従来例と同様に０．４５μ
ｍと薄く、低い半波長電圧Ｖπによって光のＯＮ／ＯＦ
Ｆの切り換えができる。一方、従来例で説明したように
光機能部ＩＩの長さの数倍の長さを有する光伝搬部Ｉに
おいては、ｉ−ＩｎＰクラッド層３の厚みｄは０．３μ
ｍから０．４μｍと厚く、先に説明したｐドーパントの
影響による伝搬損失を小さくすることができる。
施例では、ｉ−ＩｎＰクラッド層３の厚みｄを光伝搬部
Ｉにおいては、例えば０．３μｍから０．４μｍと厚
く、一方、光機能部ＩＩにおいては従来例と同様に、例
えば０．０５μｍと薄くしている。ｉ−ＭＱＷコア４の
厚みは０．４μｍである。従って、光機能部ＩＩにおけ
るノンドープ層の全厚みＤは従来例と同様に０．４５μ
ｍと薄く、低い半波長電圧Ｖπによって光のＯＮ／ＯＦ
Ｆの切り換えができる。一方、従来例で説明したように
光機能部ＩＩの長さの数倍の長さを有する光伝搬部Ｉに
おいては、ｉ−ＩｎＰクラッド層３の厚みｄは０．３μ
ｍから０．４μｍと厚く、先に説明したｐドーパントの
影響による伝搬損失を小さくすることができる。
【００１９】次に、本実施例の製作方法について、図５
および図６を参照して説明する。図５、図６は、各工程
における図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図に相当する断
面図である。
および図６を参照して説明する。図５、図６は、各工程
における図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図に相当する断
面図である。
【００２０】（１）まず、図５に示すように、ｎ+ −Ｉ
ｎＰ基板６の上に、公知の方法に従って、ｎ−ＩｎＰ下
部クラッド５、ｉ−ＭＱＷコア４およびｉ−ＩｎＰクラ
ッド層３を順次結晶成長する。この際、ｉ−ＩｎＰクラ
ッド層３の厚みは、導波光が後に成長するｐ−ＩｎＰク
ラッド層２の影響を受け難いように厚くしておく。
ｎＰ基板６の上に、公知の方法に従って、ｎ−ＩｎＰ下
部クラッド５、ｉ−ＭＱＷコア４およびｉ−ＩｎＰクラ
ッド層３を順次結晶成長する。この際、ｉ−ＩｎＰクラ
ッド層３の厚みは、導波光が後に成長するｐ−ＩｎＰク
ラッド層２の影響を受け難いように厚くしておく。
【００２１】（２）次に、図６に示すように、図２の光
機能部ＩＩに相当する箇所のｉ−ＩｎＰクラッド層３を
薄くエッチングする。エッチングはドライエッチングを
用いても良いし、また、エッチストッパを利用して選択
ウェットエッチングを行っても良い。
機能部ＩＩに相当する箇所のｉ−ＩｎＰクラッド層３を
薄くエッチングする。エッチングはドライエッチングを
用いても良いし、また、エッチストッパを利用して選択
ウェットエッチングを行っても良い。
【００２２】（３）最後に、ｉ−ＩｎＰクラッド層３上
にｐ−ＩｎＰクラッド層２、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャッ
プ層１を結晶再成長する。さらに、図１のように、光伝
搬部Ｉ、光機能部ＩＩ、入力側３ｄＢカプラＩＩＩおよ
び出力側３ｄＢカプラＩＶの形状に導波路加工した後、
ｐ側電極７とｎ側電極８を形成し、さらにｐ側電極７の
両端の位置に分離溝９を設けて完成する。
にｐ−ＩｎＰクラッド層２、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャッ
プ層１を結晶再成長する。さらに、図１のように、光伝
搬部Ｉ、光機能部ＩＩ、入力側３ｄＢカプラＩＩＩおよ
び出力側３ｄＢカプラＩＶの形状に導波路加工した後、
ｐ側電極７とｎ側電極８を形成し、さらにｐ側電極７の
両端の位置に分離溝９を設けて完成する。
【００２３】なお、上記（２）の工程において、ｉ−Ｉ
ｎＰクラッド層３をほぼなくなるまでエッチングし、ｉ
−ＭＱＷコア４の直上にｐ−ＩｎＰクラッド層２を成長
して上部クラッド層とすれば、ノンドープ層の全厚みＤ
が薄くなるので、式（１）からわかるようにｉ−ＭＱＷ
コア４の内部電界強度Ｅの絶対値が大きくなり、従っ
て、半波長電圧Ｖπを最も低減できる。
ｎＰクラッド層３をほぼなくなるまでエッチングし、ｉ
−ＭＱＷコア４の直上にｐ−ＩｎＰクラッド層２を成長
して上部クラッド層とすれば、ノンドープ層の全厚みＤ
が薄くなるので、式（１）からわかるようにｉ−ＭＱＷ
コア４の内部電界強度Ｅの絶対値が大きくなり、従っ
て、半波長電圧Ｖπを最も低減できる。
【００２４】（実施例２）図７に本発明の第２の実施例
を示す。図７は図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図に相当
する断面図である。本実施例では、光伝搬部Ｉのｉ−Ｉ
ｎＰクラッド層３の厚みを、例えば０．６μｍと極めて
厚くするとともに、光伝搬部Ｉにおける、ｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１およびｐ−ＩｎＰクラッド層２をエ
ッチング除去し、ｐドーパントによる損失を極めて小さ
くしている。なお、光伝搬部のｉ−ＩｎＰクラッド層３
の厚みを０．６μｍ程度と厚くしておけば、その上の上
部クラッドがないことの影響は充分小さくなる。
を示す。図７は図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図に相当
する断面図である。本実施例では、光伝搬部Ｉのｉ−Ｉ
ｎＰクラッド層３の厚みを、例えば０．６μｍと極めて
厚くするとともに、光伝搬部Ｉにおける、ｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１およびｐ−ＩｎＰクラッド層２をエ
ッチング除去し、ｐドーパントによる損失を極めて小さ
くしている。なお、光伝搬部のｉ−ＩｎＰクラッド層３
の厚みを０．６μｍ程度と厚くしておけば、その上の上
部クラッドがないことの影響は充分小さくなる。
【００２５】以上の実施例においては、光伝搬部Ｉにお
ける導波光の伝搬損失を低減するために用いる電気的絶
縁層としてはノンドープ媒質、すなわちｉ−ＩｎＰを用
いる構造について説明したが、ｉ−ＩｎＰの代わりに半
絶縁性媒質（例えばＳＩ−ＩｎＰ）を用いても良いこと
は言うまでもない。
ける導波光の伝搬損失を低減するために用いる電気的絶
縁層としてはノンドープ媒質、すなわちｉ−ＩｎＰを用
いる構造について説明したが、ｉ−ＩｎＰの代わりに半
絶縁性媒質（例えばＳＩ−ＩｎＰ）を用いても良いこと
は言うまでもない。
【００２６】また、逆バイアス電圧を印加する電圧形デ
バイスである光変調器について説明したが、本発明は光
増幅器のように電流を注入する電流形デバイスにも適用
できることは言うまでもない。さらに、ハイメサ形の光
デバイスについて説明したが、本発明が埋め込み形光デ
バイスにも適用できることは言うまでもない。
バイスである光変調器について説明したが、本発明は光
増幅器のように電流を注入する電流形デバイスにも適用
できることは言うまでもない。さらに、ハイメサ形の光
デバイスについて説明したが、本発明が埋め込み形光デ
バイスにも適用できることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光機能部のみのノンドープ層を薄くして、光伝搬部のノ
ンドープ層を厚くするので、光機能部における動作電圧
（電圧形）あるいは動作電流（電流形）は低く設定でき
るとともに、一般に長さが長くなる光伝搬部における導
波光の伝搬損失を小さくでき、デバイスとしての損失を
小さくできる効果がある。
光機能部のみのノンドープ層を薄くして、光伝搬部のノ
ンドープ層を厚くするので、光機能部における動作電圧
（電圧形）あるいは動作電流（電流形）は低く設定でき
るとともに、一般に長さが長くなる光伝搬部における導
波光の伝搬損失を小さくでき、デバイスとしての損失を
小さくできる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ′線に沿った断面図である。
【図５】第１の実施例の製作工程を説明する断面図であ
る。
る。
【図６】第１の実施例の製作工程を説明する断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図８】導波路形光デバイスの従来例の斜視図である。
【図９】図８のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。
【図１１】従来例の動作を説明する図である。
【図１２】従来例を構成する光導波路の伝搬損失の計算
結果を示す線図である。
結果を示す線図である。
１ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層 ２ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３ ｉ−ＩｎＰクラッド層 ４ ｉ−ＭＱＷコア ５ ｎ−ＩｎＰ下部クラッド ６ ｎ+ −ＩｎＰ基板 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極 ９ 分離溝
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された少なくともコ
アと上部クラッドとを具備する光導波路によって構成さ
れる光伝搬部と光機能部からなり、前記光伝搬部の前記
上部クラッドの少なくとも一部は電気的絶縁層であり前
記光機能部の前記上部クラッドの少なくとも一部に導電
性媒質がドーピングされた導波路形光機能デバイスにお
いて、前記光機能部のコアの直上の電気的絶縁層の厚み
が零または前記光伝搬部のコアの直上の電気的絶縁層の
厚みより薄いことを特徴とする導波路形光デバイス。 - 【請求項２】 前記光機能部のコアの直上の電気的絶縁
層の厚みを零または薄くすることによって前記コアの内
部電界強度または電流注入の効率を大きくするととも
に、前記光導波路部のコアの直上の電気的絶縁層の厚み
を厚くすることによって前記光伝搬部の伝搬損失を低減
したことを特徴とする請求項１に記載の導波路形光デバ
イス。 - 【請求項３】 前記光伝搬部の上部クラッドが電気的絶
縁層のみからなることを特徴とする請求項１または２に
記載の導波路形光デバイス。 - 【請求項４】 前記光伝搬部のコアの直上および前記光
機能部のコアの直上の電気的絶縁層がノンドープ媒質お
よび半絶縁媒質の少なくとも一方からなることを特徴と
する請求項１から３のいずれかに記載の導波路形光デバ
イス。 - 【請求項５】 半導体基板上に形成された少なくともコ
アと上部クラッドとを具備する光導波路によって構成さ
れる光伝搬部と光機能部からなる導波路形光デバイスの
製造方法において、前記基板上にコアと電気的絶縁層を
順次成長する工程と、前記電気的絶縁層のうち前記光機
能部に相当する部分の少なくとも一部を厚み方向に除去
する工程と、導電性媒質がドーピングされた層を前記光
伝搬部と光機能部の上方に同時に再成長して上部クラッ
ドを形成する工程とを含むことを特徴とする導波路形光
デバイスの製造方法。 - 【請求項６】 前記導電性媒質がドーピングされた層の
うち、前記光伝搬部に相当する部分を除去する工程をさ
らに有することを特徴とする請求項５に記載の導波路形
光デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23366497A JPH1172759A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 導波路形光デバイスとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23366497A JPH1172759A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 導波路形光デバイスとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172759A true JPH1172759A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16958603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23366497A Pending JPH1172759A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 導波路形光デバイスとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1172759A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081638A1 (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 半導体光変調器 |
| CN102200651A (zh) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 三菱电机株式会社 | 光调制器和其制造方法 |
| JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2016114712A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 日本電信電話株式会社 | 半導体マッハツェンダー光変調器 |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP23366497A patent/JPH1172759A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081638A1 (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 半導体光変調器 |
| US7355778B2 (en) | 2003-03-11 | 2008-04-08 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor optical modulator |
| CN102200651A (zh) * | 2010-03-26 | 2011-09-28 | 三菱电机株式会社 | 光调制器和其制造方法 |
| JP2011203662A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器とその製造方法 |
| JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2016114712A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 日本電信電話株式会社 | 半導体マッハツェンダー光変調器 |
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