JPS60110184A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
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- JPS60110184A JPS60110184A JP58218022A JP21802283A JPS60110184A JP S60110184 A JPS60110184 A JP S60110184A JP 58218022 A JP58218022 A JP 58218022A JP 21802283 A JP21802283 A JP 21802283A JP S60110184 A JPS60110184 A JP S60110184A
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- optical
- light emitting
- emitting element
- integrated circuit
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
- H01S5/06243—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the position or direction of the emitted beam
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
- H01S5/0614—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature controlled by electric field, i.e. whereby an additional electric field is used to tune the bandgap, e.g. using the Stark-effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は方向性結合器、光素子を一体化した光集積回路
に関するものである。
に関するものである。
従来例の構成走その問題点
発光素子、受光素子、光導波路を集積化した光集積回路
の構造については、従来より種々のものが提案されてい
る。この中で代表的な一従来例の断面図全第１図に示す
。同図において、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に設けられたｎ
型Ａ７７ＧａＡｓ閉込め層２、ｎ型ム／ＧａＡｓ光導波
層３、ｎ型ＧａＡｇ活性層４、ｐ型ム７！（ｌｒａＡｓ
閉込め層５によって半導体レーザ部６が構成されている
。半導体レーザ部６中の活性層４で生じた発光は光導波
層３へも広がって閉込められ、光導波層３およびｎ型閉
込め層２のみよりなる光導波路部７を通って半導体レー
ザ部と同一構造のホトダイオード部８へ導かれる。光導
波路部７では活性層４が存在しないので光の吸収による
損失は生じないが、ホトダイオード部８では活性層４に
よって半導体レーザ部６がらの発光が吸収され、ホトダ
イオード部８は、半導体レーザ部６の発光をモニターす
る受光素子として機能する。本構造では、半導体レーザ
部６とホトダイオード部８が光導波路部７によって結合
されているので、光の結合損失が少ないという利点を有
している。しかし、光導波路部７け、単に半導体レーザ
部６吉ホトダイオード部８を光学的に結合するという受
動的な機能しか果しておらず、光導波路を発光素子、受
光素子と集積化した長所は、さほど大きくはない。
の構造については、従来より種々のものが提案されてい
る。この中で代表的な一従来例の断面図全第１図に示す
。同図において、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に設けられたｎ
型Ａ７７ＧａＡｓ閉込め層２、ｎ型ム／ＧａＡｓ光導波
層３、ｎ型ＧａＡｇ活性層４、ｐ型ム７！（ｌｒａＡｓ
閉込め層５によって半導体レーザ部６が構成されている
。半導体レーザ部６中の活性層４で生じた発光は光導波
層３へも広がって閉込められ、光導波層３およびｎ型閉
込め層２のみよりなる光導波路部７を通って半導体レー
ザ部と同一構造のホトダイオード部８へ導かれる。光導
波路部７では活性層４が存在しないので光の吸収による
損失は生じないが、ホトダイオード部８では活性層４に
よって半導体レーザ部６がらの発光が吸収され、ホトダ
イオード部８は、半導体レーザ部６の発光をモニターす
る受光素子として機能する。本構造では、半導体レーザ
部６とホトダイオード部８が光導波路部７によって結合
されているので、光の結合損失が少ないという利点を有
している。しかし、光導波路部７け、単に半導体レーザ
部６吉ホトダイオード部８を光学的に結合するという受
動的な機能しか果しておらず、光導波路を発光素子、受
光素子と集積化した長所は、さほど大きくはない。
発明の目的
本発明は、上記従来の欠点を改善するもので、発光素予
き受光素子を光学的に結合する光導波路を方向性結合器
とすることによって、発光、受光の経路がスイッチング
可能な光集積回路の構造を提供しようとするものである
。
き受光素子を光学的に結合する光導波路を方向性結合器
とすることによって、発光、受光の経路がスイッチング
可能な光集積回路の構造を提供しようとするものである
。
発明の構成
本発明の光集積回路は、化合物半導体基板上に互いに平
行な複数の光導波路よりなる方向性結合器を設け、前記
複数の光導波路のうちの一本に接するように活性層およ
び閉込め層を積層して発光素子、受光素子さするもので
、たとえは発光素子からの発光もしくは受光素子の受光
の経路かスイッチング可能となる。
行な複数の光導波路よりなる方向性結合器を設け、前記
複数の光導波路のうちの一本に接するように活性層およ
び閉込め層を積層して発光素子、受光素子さするもので
、たとえは発光素子からの発光もしくは受光素子の受光
の経路かスイッチング可能となる。
実施例の説明
以下本発明の具体的な実施例を図面を用いて説明する。
第２１′Ａは本発明の一実施例の平面図である。同図に
おいて１発光素子９および受光素子１０は、第１の光導
波路１１によって光学的に結合されている。一方、第１
の光導波路１１は第２の光導波路１２とともに方向性結
合器を構成しており第１．第２の光導波路１１．１２の
間には、方向性結合器制御用の電極１３が設けられてい
る。
おいて１発光素子９および受光素子１０は、第１の光導
波路１１によって光学的に結合されている。一方、第１
の光導波路１１は第２の光導波路１２とともに方向性結
合器を構成しており第１．第２の光導波路１１．１２の
間には、方向性結合器制御用の電極１３が設けられてい
る。
次に、各部分の構造を断面図を用いて説明する。
第３図は方向性結合器部分を示す第２図ム〜五′＆ｌ
Ｋ ｒ＝った断面図である。ｎ型工ｎＰ基板１４上に積
層したｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１５に２本のリブ型先導波
路１１．１２が形成されている。２本の光導波路１１．
１２の間にはＺｎの拡散によるｐ型反転領域１６が形成
され、その上に電極１３が設けられている。一方、第４
図は発光素子部分を示す第２図Ｂ−Ｂ ’線に沿った断
面図である。この部分においては、第１図の光導波路１
１に接続するｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１５上にこれよりエ
ネルギー、ギャップの小さいｎ型１ｎＧａＡｇＰ より
なる活性層１７およびｐ型ＩｎＰ閉込め層１８が積層さ
れて発光素子９が形成されている。また、第２の光導波
路１２は、この部分にもそのまま延長されている。第４
図には特に示さなかったが、発光素子をコンタククト、
ストライプ、プレーナ、ストライプあるいは埋込みスト
ライプ等のストライプ構造半導体レーザとすることも可
能である。この際、レーザの反射器としてはエツチング
、ミラーを用いるかＤＦＢレーザとすればよい。受光素
子部分は、発光素子部分と同一の構造と々っでいる。発
光素子９・受光素子１０、第１の光導波路１１葡含む第
２図ｃ −ａ ’線に沿った断面図を第５図に示す。
Ｋ ｒ＝った断面図である。ｎ型工ｎＰ基板１４上に積
層したｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１５に２本のリブ型先導波
路１１．１２が形成されている。２本の光導波路１１．
１２の間にはＺｎの拡散によるｐ型反転領域１６が形成
され、その上に電極１３が設けられている。一方、第４
図は発光素子部分を示す第２図Ｂ−Ｂ ’線に沿った断
面図である。この部分においては、第１図の光導波路１
１に接続するｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１５上にこれよりエ
ネルギー、ギャップの小さいｎ型１ｎＧａＡｇＰ より
なる活性層１７およびｐ型ＩｎＰ閉込め層１８が積層さ
れて発光素子９が形成されている。また、第２の光導波
路１２は、この部分にもそのまま延長されている。第４
図には特に示さなかったが、発光素子をコンタククト、
ストライプ、プレーナ、ストライプあるいは埋込みスト
ライプ等のストライプ構造半導体レーザとすることも可
能である。この際、レーザの反射器としてはエツチング
、ミラーを用いるかＤＦＢレーザとすればよい。受光素
子部分は、発光素子部分と同一の構造と々っでいる。発
光素子９・受光素子１０、第１の光導波路１１葡含む第
２図ｃ −ａ ’線に沿った断面図を第５図に示す。
第６図における、ｐ型反転領域１６および電極１３は、
ワイヤ・ボンディング用のパット音形成するだめのもの
である。
ワイヤ・ボンディング用のパット音形成するだめのもの
である。
第６図は、以上述べてきた光集積回路の動作を説明する
だめの模式図である。同図では、第２図を簡略化して発
光素子９、受光素子１ｏおよび２本の光導波路１１．１
２のみを示しである。第２の先導波路１２０発光素子９
に近い端面からは入射光Ｐ１が入射され、受光素子１ｏ
に近い端面がらは出力光Ｐ２ が出力される。２本の接
近した平行光導波路の間では光パワーの移行が生じるの
で、光導波路１１．１２の幾何学的形状と屈折率を適当
な値に設定すれば、入射光Ｐ１を受光素子１０で受光し
、発光素子９からの発光を出力光Ｐ２ ｃ！：して出力
することが可能である。これを模式的に示したのが第６
図（ａ）である。ここで、光導波路１１゜１２の間に設
けられた電極１３に逆バイアス？１″Ｌ圧を印加すると
、光導波路１１．１２内に空乏層が広がり、ポッケルス
効果によって屈折率が変化して光導波路１１．１２間の
光学的結合の強度が変化する。その結果、第６図（ｂ）
に模式的に示すように、入射光Ｐ１をその１−１出力光
Ｐ、２として出力することが可能となる。すなわち、電
極１３に印加する電圧によって、入射光をそのま１出力
するか、一旦受光した後電気的に信号処理をして改めて
出力するかを選択できる。また、入射光の一部を受光し
て、残りほぞのま寸出力することも可能である。このよ
うに、本光集積回路は、光フアイバ通信用中継器として
幅広い応用が期待できる。
だめの模式図である。同図では、第２図を簡略化して発
光素子９、受光素子１ｏおよび２本の光導波路１１．１
２のみを示しである。第２の先導波路１２０発光素子９
に近い端面からは入射光Ｐ１が入射され、受光素子１ｏ
に近い端面がらは出力光Ｐ２ が出力される。２本の接
近した平行光導波路の間では光パワーの移行が生じるの
で、光導波路１１．１２の幾何学的形状と屈折率を適当
な値に設定すれば、入射光Ｐ１を受光素子１０で受光し
、発光素子９からの発光を出力光Ｐ２ ｃ！：して出力
することが可能である。これを模式的に示したのが第６
図（ａ）である。ここで、光導波路１１゜１２の間に設
けられた電極１３に逆バイアス？１″Ｌ圧を印加すると
、光導波路１１．１２内に空乏層が広がり、ポッケルス
効果によって屈折率が変化して光導波路１１．１２間の
光学的結合の強度が変化する。その結果、第６図（ｂ）
に模式的に示すように、入射光Ｐ１をその１−１出力光
Ｐ、２として出力することが可能となる。すなわち、電
極１３に印加する電圧によって、入射光をそのま１出力
するか、一旦受光した後電気的に信号処理をして改めて
出力するかを選択できる。また、入射光の一部を受光し
て、残りほぞのま寸出力することも可能である。このよ
うに、本光集積回路は、光フアイバ通信用中継器として
幅広い応用が期待できる。
なお、発光素子９、受光素子１０．光導波路１１゜１２
の配置に関しては、例えば第７図に示すよう形にしても
よい。このような配置にするき、方向性結合器の電極に
逆バイアス電圧を印加しない場合に、入射光Ｐ１がその
まま出力光Ｐ２として出力されるので、フェイル、セー
フ機能が付与される。す安わち、本光集積回路が電気的
に破壊されて、発光素子９゛、栄光素子１０が機能しな
くなり、かつ方向性結合器にバイアス電圧が印加されな
くなった場合、自動的に入射光Ｐ１が出力光Ｐ２ とし
て出力される。まだ、発光素子９と受光素子１０が同一
光導波路に接続されていないので、入射光Ｐ＋’に受光
素子１０で受光し、出力光Ｐ２を発光素子９から出射す
る場合に、発光素子からの出力光を受光素子か直接受光
してしまう漏話量か、第６図に示す配置に比べて低減さ
れるという長所も有している。１だ、光導波路を３本以
上にしたり、発光素子および受光素子を各々２個以上に
したりしてより複雑な中継機能を付与することも可能で
ある。さらに、受光素子と発光素子の間の電気的信号処
理回路τ同一基板上に集積化することも考えられる。
の配置に関しては、例えば第７図に示すよう形にしても
よい。このような配置にするき、方向性結合器の電極に
逆バイアス電圧を印加しない場合に、入射光Ｐ１がその
まま出力光Ｐ２として出力されるので、フェイル、セー
フ機能が付与される。す安わち、本光集積回路が電気的
に破壊されて、発光素子９゛、栄光素子１０が機能しな
くなり、かつ方向性結合器にバイアス電圧が印加されな
くなった場合、自動的に入射光Ｐ１が出力光Ｐ２ とし
て出力される。まだ、発光素子９と受光素子１０が同一
光導波路に接続されていないので、入射光Ｐ＋’に受光
素子１０で受光し、出力光Ｐ２を発光素子９から出射す
る場合に、発光素子からの出力光を受光素子か直接受光
してしまう漏話量か、第６図に示す配置に比べて低減さ
れるという長所も有している。１だ、光導波路を３本以
上にしたり、発光素子および受光素子を各々２個以上に
したりしてより複雑な中継機能を付与することも可能で
ある。さらに、受光素子と発光素子の間の電気的信号処
理回路τ同一基板上に集積化することも考えられる。
発明の効果
以上のように、本発明は方向性結合器、発光素子又は受
光素子を集積した光集積回路の構造を提供するものであ
る。本発明の構造によれば、たとえば発光素子から出射
した光の経路もしくは受光素子に入射する光の経路がス
イッチング可能さなる。また、両者を同時にスイッチン
グさせて、外部からの入射光をそのまま外部へ出力する
か、一旦受光して改めて出力するかが選択可能な光中継
機能を実現することも容易である。
光素子を集積した光集積回路の構造を提供するものであ
る。本発明の構造によれば、たとえば発光素子から出射
した光の経路もしくは受光素子に入射する光の経路がス
イッチング可能さなる。また、両者を同時にスイッチン
グさせて、外部からの入射光をそのまま外部へ出力する
か、一旦受光して改めて出力するかが選択可能な光中継
機能を実現することも容易である。
第１図は従来の集積回路の断面図、第２図は本発明の一
実施例である光集格回路の平面図、第３図、第４図、第
６図はそれぞれ第２図のＡ−Ａ ’線、Ｂ −Ｂ ’線
、Ｃ−Ｃ’線における断面図、第６図（＆Ｌ （ｂｌは
第２図に示す光集積回路の動作を説明する模式図、第７
図は本発明の他の実施例である光集積回路の模式図であ
る。 ９・・・・・・発光素子、１０・・・・・・受光素子、
１１・・・・・・第１の光導波路、１２・・・・・・第
２の光導波路、１３・・・・・・電極、１４・・・・・
・化合物半導体基板、１６・・・・・・不純物拡散領域
、１７・・・・・・活性層、１８・・・・・・閉込め層
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 ＢＡ 第３図 第４図
実施例である光集格回路の平面図、第３図、第４図、第
６図はそれぞれ第２図のＡ−Ａ ’線、Ｂ −Ｂ ’線
、Ｃ−Ｃ’線における断面図、第６図（＆Ｌ （ｂｌは
第２図に示す光集積回路の動作を説明する模式図、第７
図は本発明の他の実施例である光集積回路の模式図であ
る。 ９・・・・・・発光素子、１０・・・・・・受光素子、
１１・・・・・・第１の光導波路、１２・・・・・・第
２の光導波路、１３・・・・・・電極、１４・・・・・
・化合物半導体基板、１６・・・・・・不純物拡散領域
、１７・・・・・・活性層、１８・・・・・・閉込め層
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 ＢＡ 第３図 第４図
Claims (4)
- （１）化合物半導体基板と、前記基板に形成された半導
体れ９膜と、前記薄膜により互いに平行な複数の先導波
路が形成された方向性結合と、前記複数の光導波路のう
ちの少なくとも一本に接するように活性層および閉込め
層を積層して構成された光素子とを有することを特徴と
する光集積回路。 - （２）光素子が発光素子、受光素子であり、一つの先導
波路の両端に前記発光素子および前記受光素子をそ九ぞ
れ設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光集積回路。 - （３）光素子が受光素子１発光素子、光導波路が第１、
第２の先導波路からなり、前記第１の光導素子から遠い
端面に受光素子を設けたこ吉を特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光集積回路。 - （４）方向性結合器がリブ型光導波路の間に該リブ型光
導波路と反対導電型の不純物を拡散した上に電極を設け
たものであるこさを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58218022A JPS60110184A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58218022A JPS60110184A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 光集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60110184A true JPS60110184A (ja) | 1985-06-15 |
Family
ID=16713399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58218022A Pending JPS60110184A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60110184A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61168957A (ja) * | 1985-01-07 | 1986-07-30 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 二方向光通信装置とその製法 |
| WO2023190277A1 (ja) * | 2022-04-01 | 2023-10-05 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5177259A (ja) * | 1974-08-08 | 1976-07-05 | Int Standard Electric Corp | |
| JPS5244192A (en) * | 1975-10-06 | 1977-04-06 | Hitachi Ltd | Optical integrated circuit |
| JPS5749288A (en) * | 1980-09-09 | 1982-03-23 | Toshiba Corp | Photo hybrid integrated circuit |
-
1983
- 1983-11-18 JP JP58218022A patent/JPS60110184A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5177259A (ja) * | 1974-08-08 | 1976-07-05 | Int Standard Electric Corp | |
| JPS5244192A (en) * | 1975-10-06 | 1977-04-06 | Hitachi Ltd | Optical integrated circuit |
| JPS5749288A (en) * | 1980-09-09 | 1982-03-23 | Toshiba Corp | Photo hybrid integrated circuit |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61168957A (ja) * | 1985-01-07 | 1986-07-30 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 二方向光通信装置とその製法 |
| WO2023190277A1 (ja) * | 2022-04-01 | 2023-10-05 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置 |
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