JPS6084892A - Optical ic - Google Patents

Optical ic

Info

Publication number
JPS6084892A
JPS6084892A JP58193203A JP19320383A JPS6084892A JP S6084892 A JPS6084892 A JP S6084892A JP 58193203 A JP58193203 A JP 58193203A JP 19320383 A JP19320383 A JP 19320383A JP S6084892 A JPS6084892 A JP S6084892A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
substrate
layer
emitting element
integrated circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58193203A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Okuda
奥田 寛
Haruji Matsuoka
松岡 春治
Kenji Okamoto
賢司 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP58193203A priority Critical patent/JPS6084892A/en
Publication of JPS6084892A publication Critical patent/JPS6084892A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0262Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
    • H01S5/0264Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4068Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06825Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the titled device small-sized, light in wt. and capable of being mass-produced and reduced in cost by a method wherein the main light emitting element, reserve light emitting element, a monitoring photo detection element, and an optical waveguide to output the each light emitting element from the same output part are monolithically formed on the same semiconductor substrate. CONSTITUTION:Photo diodes 28 and 30 for photo output monitoring are provided by the coincidence of optical axes via groove 26 by attachment to each of laser diodes 22 and 24. A semiconductor optical waveguide 32 of a Y-branched structure is formed on the opposite side of the diodes 28 and 30 with respect to the diodes 22 and 24. The diodes 28 and 30 have N-InP clad layers 52 formed on an N-InP substrate 40, an InGaAsP active layer 54 being formed on the clad layer, and a P-InP clad layer 56 being then formed on the active layer. The optical waveguide uses an N-InP clad layer 42 formed on the substrate in common, an N-InGaAsP waveguide layer 60 being formed on the clad layer 42, and an N-InP clad layer 62 being then formed on the waveguide layer.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上勿肌且分昇 本発明は、光通信用送信器や光情報処理機器等に使用さ
れる発光素子とし°ζ使用可能な光集積回路に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical integrated circuit that can be used as a light emitting element for use in optical communication transmitters, optical information processing equipment, and the like.

帰用 光通信システムや光情報処理システム等において半導体
レーザが、31f要なデバイスとし”ζ使用されている
。しかし、半導体レーザ番、1、発光特性の劣化がはや
い、換ばするならば、寿命が短い。そのため、システム
の信頼性を確保するために、光通信システムや光情報処
理システム等は、予備の半導体レーザを備えている。
Semiconductor lasers are used as devices that require 31f in optical communication systems, optical information processing systems, etc.However, semiconductor lasers deteriorate quickly in their light emitting characteristics, and if they are replaced, their service life will be shortened. Therefore, in order to ensure system reliability, optical communication systems, optical information processing systems, etc. are equipped with spare semiconductor lasers.

具体的にのべるならば、例えばft5t図に示すように
、モニタ用の受光素子10が設りられた主半導体レーザ
12の他に、同様にモニタ用の受光素子14が設けられ
た予備半導体レーザI6を別に設りて、更に独立して設
けた光路切換用のミラー18を初め第1の位置18Aに
位置づりて、主半導体レーザ12からのレーザー光を光
ファイバ19へ送り、受光素子lOによるモニタの結果
、主半導体レーザ12が劣化した後は光路切換用のミラ
ーI8を第2の位置18Bへ移動させて、予備半導体レ
ーザ16からのレーザー光を光ファイバ19へ送るよう
にする。
To be more specific, for example, as shown in the ft5t diagram, in addition to the main semiconductor laser 12 provided with a light receiving element 10 for monitoring, there is also a preliminary semiconductor laser I6 provided with a light receiving element 14 for monitoring. A mirror 18 for optical path switching, which is provided separately, is positioned at the first position 18A, and the laser beam from the main semiconductor laser 12 is sent to the optical fiber 19 and monitored by the light receiving element IO. As a result, after the main semiconductor laser 12 has deteriorated, the optical path switching mirror I8 is moved to the second position 18B so that the laser beam from the auxiliary semiconductor laser 16 is sent to the optical fiber 19.

以上の如く構成するならば、半導体レーザの寿命の短か
さを補うことができる。しかし、上記した装置は、光路
切換機構が必要なだけでなく、光路切換機構やモニタ用
の受光素子や半導体レーザを機械的に組立る必要がある
。そのため、装置が比較的大きく且つ重くならざるをえ
ない。更に、個々の部品の価格だけでなく、製作工数の
多さや光軸合わせ等の高精度の微調整が1・要であるこ
となどのために、価格が高くならざるをえなかった。
With the configuration as described above, the short life span of the semiconductor laser can be compensated for. However, the above-described apparatus not only requires an optical path switching mechanism, but also requires mechanical assembly of the optical path switching mechanism, a monitoring light receiving element, and a semiconductor laser. Therefore, the device must be relatively large and heavy. Furthermore, the price has to be high not only because of the price of individual parts but also because of the large number of manufacturing steps and the need for high-precision fine adjustment such as alignment of the optical axis.

また、光路切換機構が機械的であるため、半導体レーザ
の切換えは瞬時にはできない。
Furthermore, since the optical path switching mechanism is mechanical, the semiconductor laser cannot be switched instantaneously.

血所災且剪 そこで、本発明は、上述した問題に鑑がみて、機械的な
光路切換機構を必要とせず、軽量且つ小型な装置を実現
すべく、主発光素子と、予備発光素子と、それら発光素
子の出力光のモニタ用光検出素子と、各発光素子の出力
光を同一出力部から出力するための光導波1?品とを同
−里導体基板上にモノリシックに形成し”(、必1ハに
応してその予備発光素子に切換えることができる光望債
回路を提供せんとするものである。
Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention aims to realize a lightweight and compact device without requiring a mechanical optical path switching mechanism. A photodetector element for monitoring the output light of these light emitting elements, and an optical waveguide 1 for outputting the output light of each light emitting element from the same output part? It is an object of the present invention to provide a light emitting circuit which can be monolithically formed on the same conductor substrate and can be switched to a preliminary light emitting element as required.

尤具少盪底 すなわち、本発明によるならば、1つの基板上に形成さ
れた少なくとも2つの発光素子と、各発光素子の出力光
を案内して同一の出力部より出力する、前記基板に形成
された分岐構造の光導波路と、前記発光素子の光出力を
検出するように各発光素子ごとに前記基板に設&Jられ
だ光検出素子とを具備することを特徴とする°5ノリシ
ック光集積回路が提供される。
In other words, according to the present invention, at least two light emitting elements are formed on one substrate, and the light emitting elements formed on the substrate are guided to output light from the same output section. A 5 degree nolithic optical integrated circuit comprising: an optical waveguide having a branched structure, and a photodetector element provided on the substrate for each light emitting element to detect the optical output of the light emitting element. is provided.

以上のようなモノリ□シック光4JS積回路によれば、
各発光素子からのレーザー光はすべて光導波路を通って
その同一出力部より出力されるので、1つの発光素子を
主発光素子として動作させておき、それに付属している
光検出素子によってその発光素子の状態をモニタし、一
方、ほかの発光素子を予備発光素子として使用せずにお
き、モニタの結果、例えば主発光素子の出力が低下した
り、発振が停止したりして、その主発光素子が劣化した
と判断されれば、予備発光素子としておいた別の発光素
子を代わりに動作さセることにより、瞬時に切換えるこ
とができる。
According to the monolithic optical 4JS product circuit as described above,
All the laser light from each light emitting element passes through the optical waveguide and is output from the same output part, so one light emitting element is operated as the main light emitting element, and the light detecting element attached to it is used to detect that light emitting element. On the other hand, other light emitting elements are not used as preliminary light emitting elements, and as a result of monitoring, for example, if the output of the main light emitting element decreases or oscillation stops, the main light emitting element If it is determined that the light-emitting element has deteriorated, another light-emitting element set as a preliminary light-emitting element is operated instead, thereby allowing instantaneous switching.

本発明の実施例においては、前記各発光素子は半導体レ
ーザであり、例えば、DFB型レーザダイオードやDB
R型レーザダイオードである。蓋た、λ#0.9〜1.
7μmの長波長帯の場合、InPを基板としたInGa
AsP系4元混晶の半導体レーザが使用でき、λ#0.
9μm以下の短波長帯の場合、GaAsを基板としたG
aA IAS系3元混晶の半導体レーザが使用できる。
In the embodiment of the present invention, each of the light emitting elements is a semiconductor laser, such as a DFB type laser diode or a DFB type laser diode.
It is an R-type laser diode. Lid, λ#0.9-1.
In the case of a long wavelength band of 7 μm, InGa with an InP substrate
AsP-based quaternary mixed crystal semiconductor lasers can be used, and λ#0.
In the case of a short wavelength band of 9 μm or less, G
aA IAS-based ternary mixed crystal semiconductor laser can be used.

また、光検出素子は、半導体レーザと同一断面構造を有
するフォトダイオードとすることができる。また、発光
素子が2つの場合、分岐構造の先導波路は、Y分岐型と
し、更に、半導体先導波路とすることができる。
Further, the photodetecting element can be a photodiode having the same cross-sectional structure as the semiconductor laser. Further, when there are two light emitting elements, the leading waveguide having a branched structure may be of a Y-branch type, and further may be a semiconductor leading waveguide.

火差側。Fire difference side.

以下添付図面を参照し”C本発明の詳細な説明する。The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第2図は、In(iaAsP / Inl’系1) B
 R型レーザダイオードを組み込んだ本発明によるモノ
リシック光集積回路の概略斜視図であり、第3図は、第
2図の線A−Aに沿ったIli面図である。図示のモノ
リシック光集積回路は、基板40.1−に形成された2
つのレーザダイオ−1!22と24を自している。そし
°ζ、それらレーザダイオード22と24の各々にイ]
属して、光軸を一致さ・口て溝264−介し′(光出力
モニタ用のフォトダイオード28と30が設りられてい
る。
Figure 2 shows In(iaAsP/Inl' system 1) B
3 is a schematic perspective view of a monolithic optical integrated circuit according to the invention incorporating an R-type laser diode, and FIG. 3 is a view in the Ili plane along line A-A of FIG. 2; The illustrated monolithic optical integrated circuit includes two
It has two laser diodes 1, 22 and 24. and °ζ to each of those laser diodes 22 and 24]
In order to align the optical axes, photodiodes 28 and 30 for monitoring the optical output are provided through the groove 264'.

レーザダイオード22と24にXIする)第1・ダイオ
ード28と30との反対側には、Y分岐構造の半導体光
導波路32が形成され”ζいる。
A semiconductor optical waveguide 32 having a Y-branch structure is formed on the opposite side of the first diodes 28 and 30 (excluding the laser diodes 22 and 24).

詳細に説明するならば、第3図に示すように、レーザダ
イオード22と24は各々、n−1nl’基板40上に
形成されたn−1nPクランド層42をイjし−(おり
、そのn−1nPクラツドlH42上にはJnGaAs
l’活性層44が形成されており、そのl n G a
 A s l’活活性種44上はp−1nPクラツド旧
46が形成されている。そして、基板40の下側にはn
側電極48が形成されており、p−1nPクラツドJi
f46の上側にはp側電極50が形成されている。これ
ら電極48及び50はそれぞれ例えば八uGeNi及び
AuZnで1乍られる。
To explain in detail, as shown in FIG. -1nP clad lH42 has JnGaAs
l' active layer 44 is formed, and its l n Ga
A p-1nP cladding old 46 is formed on the Asl' active species 44. Then, on the lower side of the substrate 40,
A side electrode 48 is formed, and a p-1nP clad Ji
A p-side electrode 50 is formed above f46. These electrodes 48 and 50 are made of, for example, 8μGeNi and AuZn, respectively.

一方、フォトダイオード28と30は、第3図に示すよ
うに、レーザダイオード22と24と同一の断面構造を
有している。ずなわら、フォトダイオード28と30は
、n−1nP基板40上に形成されたn−1nPクラッ
ド層52を有しており、そのn−1nPクラッド層52
上には、InGaAs1’活性層54が形成されており
、そのInGaAsP活性屓54上には、p−1nPク
ラツド屓56が形成されている。そのp−1nl’クラ
ッド層56の上側には例えばAuZnで作られるp側電
極58が形成されている。フォ1−ダイオード28と3
0のn側電極は、基板40の下側の電極48が共用され
る。
On the other hand, photodiodes 28 and 30 have the same cross-sectional structure as laser diodes 22 and 24, as shown in FIG. Of course, the photodiodes 28 and 30 have an n-1nP cladding layer 52 formed on an n-1nP substrate 40;
An InGaAs1' active layer 54 is formed thereon, and a p-1nP clad layer 56 is formed on the InGaAsP active layer 54. A p-side electrode 58 made of, for example, AuZn is formed above the p-1nl' cladding layer 56. Photo 1 - diode 28 and 3
The lower electrode 48 of the substrate 40 is shared as the n-side electrode of 0.

また、光導波路32は、基板40上に形成されたn−1
nPクラッド層42を共用しており、そのn−1nPク
ラツド屓42上にはn−1nGaAsP導波屓60が形
成されており、そのn−夏nGaAsP導波層60上に
はn−1nPクラット層62が形成され”(いる。
Further, the optical waveguide 32 is formed on the substrate 40.
The nP cladding layer 42 is commonly used, and an n-1nGaAsP waveguide layer 60 is formed on the n-1nP cladding layer 42, and an n-1nP cladding layer is formed on the n-GaAsP waveguide layer 60. 62 is formed.

光導波路32のレーザダイオードとの結合部付近のn1
nPクラツド屓62の」一部4.1グレーティング加工
されて、ブラッグ反射a:104が形成され、レーザー
ダイオードをDBR型とし°ζいる。
n1 near the coupling part of the optical waveguide 32 with the laser diode
A portion of the nP cladding 62 is processed with a 4.1 grating to form a Bragg reflection a: 104, and the laser diode is of the DBR type.

更に、レーザダイオード22と24、フォトダイオード
28と30及び光導波路32は、第2図に示すように、
p−1nP層40Aとn−1nlす=4OBとからなる
埋込み層により、埋込み構造とされている。
Furthermore, the laser diodes 22 and 24, the photodiodes 28 and 30, and the optical waveguide 32, as shown in FIG.
A buried structure is formed by a buried layer consisting of the p-1nP layer 40A and n-1nl=4OB.

以上の如きモノリシック光集積回路は、例えば第4図に
示すような手順によりつくられる。即ら、第4図へに示
すように、n−1nl’基4&401:に、n−1nP
クラッド層42と、フォI・ダイオードのInGaAs
P活性m54をも構成するI n G n A s I
’ /l’i性lH44と、フォトダイオードのp−1
nl’クラソ!層50をも構成するp−1nPクラツド
lH46とを順次エピタキシャル成長させる。次に、第
4図Bに示すように、レーザダイオードとフォトダイオ
ードに相当する部分の上を例えば5i02等のマスク6
6でマスクしてフォトリソグラフィにより導波路層形成
のためのエラチングを施し、そのあと、第4図Cに示す
ように、露出したn−In1’クラッド層42上に、n
−1nGaAsP導波[60とn−1nPクラッド層6
2とを順次エピタキシャル成長させる。このとき、レー
ザー光を導波するために、n−1nGaAsP導波層6
0はレーザダイオードの活性層と同じ組成比としている
。次いで、第4図りに示すように、n−InPクラッド
層62のレーザダイオードとの結合部付近を、ホログラ
フインク露光法もしくは電子ビーム露光法とフォトリソ
グラフィ・により、グレーティング加工してブラッグ反
射器64を形成する。グレーティングの周期へば、活性
層中の光波が効果的にブラッグ反射されるように、 A=λg /2N となるように選ぶ。ここで、2gは活性層のエネルギー
ギャップに対する波長、Nは実効的屈折率(導波層中で
の伝播定数βと真空中の伝播定数k。
The monolithic optical integrated circuit as described above is manufactured, for example, by the procedure shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, n-1nl' groups 4 & 401:
The cladding layer 42 and the InGaAs of the FoI diode
I n G n A s I that also constitutes P-active m54
'/l'i characteristic lH44 and photodiode p-1
nl'craso! The p-1nP cladding IH46, which also constitutes the layer 50, is sequentially grown epitaxially. Next, as shown in FIG. 4B, a mask 6 such as 5i02 is placed over the portions corresponding to the laser diode and photodiode.
6 and photolithography to perform etching for forming a waveguide layer, and then, as shown in FIG.
-1nGaAsP waveguide [60 and n-1nP cladding layer 6
2 and 2 are epitaxially grown in sequence. At this time, in order to guide the laser light, an n-1nGaAsP waveguide layer 6
0 is the same composition ratio as the active layer of the laser diode. Next, as shown in the fourth diagram, a Bragg reflector 64 is formed by grating the n-InP cladding layer 62 near the coupling part with the laser diode by holographic ink exposure method or electron beam exposure method and photolithography. Form. The period of the grating is chosen to be A=λg/2N so that the light wave in the active layer is effectively Bragg-reflected. Here, 2g is the wavelength with respect to the energy gap of the active layer, and N is the effective refractive index (propagation constant β in the waveguide layer and propagation constant k in vacuum).

との比:N−β/kn)である。ratio: N-β/kn).

第4図Eに示すように、フォトダイオード部とレーザダ
イオード部及び光導波路の分岐構造を形成するためのバ
ターミングを行っ′C例えば5i02マスク68を形成
して、基4k 40に達する深さまでメサエッチングを
施した後、第4図1sに示すようにp−1nl’J*4
0A及びn−In1’1i44013を順次エピタキシ
ャル成長させて埋込み構造とする。
As shown in FIG. 4E, butterming is performed to form a branch structure of the photodiode section, laser diode section, and optical waveguide.For example, a 5i02 mask 68 is formed, and the mesa is formed to a depth reaching the base 4k40. After etching, as shown in Fig. 4 1s, p-1nl'J*4
0A and n-In1'1i44013 are sequentially epitaxially grown to form a buried structure.

そのあと、基板40の下側に、n側電極48を例えば蒸
着により形成し、plnl’クラッド層46及び56の
層側6、p (11I電極5o及び58を構成するp側
電極を形成する。
After that, an n-side electrode 48 is formed on the lower side of the substrate 40 by, for example, vapor deposition, and a p-side electrode constituting the layer side 6, p (11I electrodes 5o and 58 of the plnl' cladding layers 46 and 56) is formed.

更に、ウエソ]−エツチングあるいC,1,I? l 
E等のドライエツチング、あるいはイオンミリング等に
よって、第4図Gに示すように基板4oに達する深さの
fJ26を形成する。
Furthermore, Ueso]-etching or C, 1, I? l
By dry etching such as E or ion milling, fJ26 having a depth reaching the substrate 4o as shown in FIG. 4G is formed.

これにより、レーザのミラー結晶面すなわち片端面ミラ
ー、片端面グレーティングのDBR型レーザダイオード
が形成されると同時にDBR型レーザダイオード22及
び24とフォトダイオード28及び30とが分離される
As a result, a DBR type laser diode having a mirror crystal plane of the laser, that is, a mirror on one end face and a grating on one end face is formed, and at the same time, the DBR type laser diodes 22 and 24 and the photodiodes 28 and 30 are separated.

上記したことかられがるように、フォトダイオードとレ
ーザダイオードとが1R造も組成も同一であるので、エ
ピタキシャル成長プロセスが簡単である。なお、エピタ
キシャル多層法としては、液相成長法、気相成長法、有
機金属気相堆積法等がある。
As can be seen from the above, since the photodiode and the laser diode have the same 1R structure and the same composition, the epitaxial growth process is simple. Note that the epitaxial multilayer method includes a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, an organometallic vapor phase deposition method, and the like.

以上のような構成のモノリシック光集積回路においては
、各レーザダイオード22と24からのレーザー光はす
べて先導波路32を通ってその同一出力部より出力され
るので、一方のレーザダイオード22を主発光素子とし
て動作させておき、それtこ付属しているフォトダイオ
ード28によって出力状態を監視し、そのモニタの結果
、そのレーザダイオード22が劣化したと判断されれば
、具体的には、そのレーザダイオード22の出力が低下
したり、発振が停止したりした場合、レーザダイオード
24を代わりに動作させることにより、瞬時に切換える
ことができる。
In the monolithic optical integrated circuit configured as described above, all the laser beams from the laser diodes 22 and 24 pass through the leading waveguide 32 and are output from the same output section, so one laser diode 22 is used as the main light emitting element. The output state is monitored by the attached photodiode 28, and if it is determined that the laser diode 22 has deteriorated as a result of the monitoring, specifically, the laser diode 22 is If the output of the laser diode 24 decreases or the oscillation stops, instantaneous switching can be achieved by operating the laser diode 24 instead.

以上の実施例は、InGaAsP /InP系DBR型
レーザを組み込んだモノリシック光集積回路であるが、
レーザの半導体材料として、■−■族の3元系、4元系
合金を使用することができる。例えば、3元系合金の例
とし°ζ GaAlAs/GaAs系半導体レーザを組
み込んだ場合を挙げるならば、基板4oとしてGaAs
をイ吏ハル、フラノFJM42.46.52.56.6
2としてGaAlAsを使用し、活性層44.54と導
波層60としてGaAsを使用するごとがセきる。
The above embodiment is a monolithic optical integrated circuit incorporating an InGaAsP/InP DBR laser.
As the semiconductor material for the laser, a ternary or quaternary alloy of the ■-■ group can be used. For example, to take a case where a °ζ GaAlAs/GaAs semiconductor laser is incorporated as an example of a ternary alloy, GaAs is used as the substrate 4o.
Iriharu, Furano FJM42.46.52.56.6
It is also possible to use GaAlAs for the active layer 44, 54 and the waveguide layer 60.

第5図は、InGaAs1’ / Inl’系1) F
 13型レーザダイオードを組み込んだ本発明によるモ
ノリシック光集積回路の概略斜視図であり、第6図は、
第5図の線B−Hに沿った1v1面図である。このモノ
リシック光集禎回IIδは、基板7o上に形成された2
つのD FB型レーザダイオ−1゛72と74を有して
いる。
Figure 5 shows InGaAs1'/Inl' system 1) F
FIG. 6 is a schematic perspective view of a monolithic optical integrated circuit according to the present invention incorporating a 13-inch laser diode;
6 is a 1v1 plane view taken along the line B-H in FIG. 5. FIG. This monolithic light converging circuit IIδ is formed on the substrate 7o.
It has two DFB type laser diodes 1, 72 and 74.

そしζ、それらD FB型レしデダイオード72と74
の各々にイ」属して、光軸を一致さ・lて満76を介し
て光出力モニタ用のフォトダイオード78と80が設G
ノられている。D FB型レしグ゛ダーイオード72と
74のフォトダイオ−1s78と80との反対側には、
Y分岐構造の先導波1/881が形成され゛(いる。
Then ζ, those D FB type LED diodes 72 and 74
Photodiodes 78 and 80 for monitoring the optical output are installed through the photodiodes 76 and 76, respectively, with their optical axes aligned.
Being beaten. On the opposite side of the D FB type regulator diodes 72 and 74 from the photodiodes 1s78 and 80,
A leading wave of 1/881 with a Y-branched structure is formed.

詳細に説明するならば、第6図に示すように、D F 
B型し−ザダイオード72と74は各々、n−1nP基
板70上に形成されたn−In1’ Jfii82を有
しており、そのn−1nP層82上にはInGaAsP
活性層84が形成されており、そのI nGaAsP活
性層84上にp−1nGaAsl’1習8Gが形成され
ている。そして、そのp−1nGaAs!’198G上
にはp−InGaAsP層88が形成され、さらにその
上にグレーティング90を介してp−1nP 屓92が
形成されている。これらの層の内、p−InGaAsP
層86からp−1nP Ji92までは、p型化されて
いないそれら層に一度に例えばZnを拡散してつくられ
る。基板70の下側にはn側電極94が形成されており
、p−1nP層90の上側心)はp側電極96が形成さ
れている。これら電極も、各々例えば、AuGeNi及
びΔuZnで作られる。
To explain in detail, as shown in FIG.
B-type diodes 72 and 74 each have an n-In1' Jfii 82 formed on an n-1nP substrate 70, with an InGaAsP layer 82 formed on the n-1nP layer 82.
An active layer 84 is formed, and p-1nGaAsl'1x8G is formed on the InGaAsP active layer 84. And that p-1nGaAs! A p-InGaAsP layer 88 is formed on the '198G, and a p-1nP layer 92 is further formed thereon with a grating 90 interposed therebetween. Among these layers, p-InGaAsP
The layers 86 to p-1nP Ji 92 are formed by diffusing, for example, Zn into the non-p-type layers all at once. An n-side electrode 94 is formed on the lower side of the substrate 70, and a p-side electrode 96 is formed on the upper center of the p-1nP layer 90. These electrodes are also made of, for example, AuGeNi and ΔuZn, respectively.

一方、フォトダイオード78と80は、第6図に示すよ
うに、DFB型レーしダイオード72と74と同一の断
面構造を有している。光導波路81は、p側電極96が
ないことを除いて、DFB型レーしダイオード72と7
4と同一の断面構造を有しており、屓86から層92ま
でがp型化されていないことを除いて、DFB型レーし
ダイオード72と74と同一組成になされている。
On the other hand, photodiodes 78 and 80 have the same cross-sectional structure as DFB type laser diodes 72 and 74, as shown in FIG. The optical waveguide 81 includes DFB type Ray diodes 72 and 7, except that there is no p-side electrode 96.
It has the same cross-sectional structure as the DFB type laser diodes 72 and 74, except that the layer 86 to the layer 92 is not p-type.

以上のような構成のモノリシック光!Is 禎回路も、
各レーザダイオード72と74からのレーザー光はずベ
ーζ光導波路81を通ってその同−出刃部より出力され
るので、一方のレーザダイオード72を主発光素子とし
て動作さ・l′cおき、それに(=J屈しているフォト
ダイオード78によるモニタの結果、そのレーザダイオ
ード72が劣化したと刊1tliされAI、ば、レーザ
ダイオード74を代わりに動作させるごとにより、瞬時
にLi1J換えることができる。
Monolithic light with the above configuration! Is Tei circuit also,
The laser beams from each of the laser diodes 72 and 74 pass through the optical waveguide 81 and are output from the same cutting edge, so one of the laser diodes 72 operates as the main light emitting element. =J As a result of monitoring by the photodiode 78 which has deteriorated, it is determined that the laser diode 72 has deteriorated, and AI can instantly replace Li1J by operating the laser diode 74 instead.

以上のInGaAsP / InP系半導体レーし′の
代わりにGaAlAs/GaAs系半導体レーリ゛を組
み込む場し、基板70としてGaAsを使用し、InG
a八slへ INとInP層の代わりにGa4183層
を使用し、lnG+i八s11へ性層としてGaAs層
を使用することができる。
When incorporating a GaAlAs/GaAs semiconductor ray instead of the above-mentioned InGaAsP/InP semiconductor ray, GaAs is used as the substrate 70, and InG
A Ga4183 layer can be used instead of the IN and InP layers for a8sl, and a GaAs layer can be used as a layer for lnG+i8s11.

以上、2つのレーザダイオードを組み込んだ本発明によ
る光集積回路の例を説明したが、3つ以上のレーザダイ
オードを組み込んだ本発明による光集積回路も同様に実
現できることは説明するまでもなく明らかであろう。
Although an example of an optical integrated circuit according to the present invention incorporating two laser diodes has been described above, it is obvious that an optical integrated circuit according to the present invention incorporating three or more laser diodes can be similarly realized. Probably.

光」F号九米 以上述べたように、本発明による光集積回路は、1つの
基板上に形成された少なくとも2つの発光素子と、各発
光素子の出力光を案内して同一の出力部より出力する、
前記基板に形成された分岐構造の先導波路と、前記発光
素子の光出力・を検出するように各発光素子ごとに前記
基板に設りられた光検出素子とを具備してモノシリツク
に構成され°ζいるので、小型、軽量であり、従来の半
導体デバイスの製造方法により量産化でき、低価格化が
図れる。
As described above, the optical integrated circuit according to the present invention includes at least two light emitting elements formed on one substrate, and the output light of each light emitting element is guided from the same output section. Output,
The light emitting device is monolithically constructed and includes a leading waveguide having a branched structure formed on the substrate, and a photodetection element provided on the substrate for each light emitting element to detect the optical output of the light emitting element. ζ, it is small and lightweight, and can be mass-produced using conventional semiconductor device manufacturing methods, making it possible to reduce costs.

また、分岐構造の先導波路により各発光素子の出力光が
同一の光出力部へ案内されているので、光軸調整が不必
要であり、信頼性が高く、光源切換用の機械的な装置が
不要である。
In addition, since the output light of each light emitting element is guided to the same light output section by the leading waveguide with a branching structure, there is no need for optical axis adjustment, high reliability, and no mechanical device for switching the light source. Not necessary.

更に、電気的操作により、予備発光素子に切換えること
ができるので、劣化した発光素子を瞬時に予備発光素子
に切換えることができ、システムの性能が低下し)こと
き、極めて短時間に回復できる。
Furthermore, since the light emitting element can be switched to the preliminary light emitting element by electrical operation, a deteriorated light emitting element can be instantaneously switched to the preliminary light emitting element, and even if the performance of the system deteriorates, it can be recovered in an extremely short time.

発光素子とし′ζ半導体レーザを形成する場合、半導体
レーザの構造、組成、特に活性層を全半導体レーザに共
通にでき、ずぺ′(の半導体レーザの発振波長、モーI
Sを同一にでき、iiLっ°C1主半導体レーザが故障
し°C予備半導体レージ゛に切換え°(も、発光特性に
変化はない。
When forming a 'ζ semiconductor laser as a light emitting element, the structure and composition of the semiconductor laser, especially the active layer, can be made common to all semiconductor lasers, and the oscillation wavelength and modulus of the semiconductor laser can be
S can be made the same, and even if the main semiconductor laser C1 breaks down and is switched to the backup semiconductor laser C1, there is no change in the light emission characteristics.

更に、発光素子として゛11導体レーザを形成し、光検
出素子として〕−il・ダイオ−I゛を形成する場合、
半導体レーデの活性jビとフォトダイオードの光検出層
との組成を同一にすることができると共に、1lIi面
構造に共通部分が多いので、半導体レーザとフォトダイ
オード′と分岐構造の先導波路とを同一結晶成長プI′
−1セスにより形成でき、従って、製造プロセスが節1
1しごあり、安1i11iに製造できる。
Furthermore, when forming an 11-conductor laser as a light emitting element and forming an -il diode-I as a photodetecting element,
It is possible to make the composition of the active layer of the semiconductor laser and the photodetection layer of the photodiode the same, and since there are many common parts in the 1lIi plane structure, it is possible to make the semiconductor laser, the photodiode', and the leading waveguide of the branch structure the same. Crystal growth process I'
- It can be formed by one process, therefore the manufacturing process is one step.
There are 1 ladders, and it can be manufactured cheaply.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、T−備光源を自する従来の光発生装置の概略
構成図、第2図は、本発明による光集積回路の第1実施
例の斜視図、第3図は、第2図の線A−Aに沿ってのl
υ1面図、第4図へからGは、第2図及び第3図に示し
た本発明による光集積回路の第1実施例の製造方法を図
解した図、第5図は、本発明による光集積回路の第2実
施例の斜視図、そして、第6図は、第5図の線B−Bに
沿っての11Ji面図である。 (主な参照番号) 10、14・・・モニタ用の受光素子、12・・・主半
導体レーザ、16・・・予備半導体レーザ、18・・・
光路切換用ミラー、19・・・光ファイバ、40.70
・・・基板、22.24.72.74・・・レーザダイ
オード、26.76・ ・ ・溝、28.30.78.
80・・・フォトダイオード、32.81・・・光導波
路特許出願人・・・住友電気工業株式会社代理人・・・
弁理士 新居 正彦 第1h 第2N 3
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional light generating device having a T-equipment light source, FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of an optical integrated circuit according to the present invention, and FIG. l along the line A-A of
υ1 side view, FIGS. 4 to 4 are diagrams illustrating the manufacturing method of the first embodiment of the optical integrated circuit according to the present invention shown in FIGS. 2 and 3, and FIG. A perspective view of the second embodiment of the integrated circuit, and FIG. 6 is a 11Ji plane view taken along line B--B in FIG. (Main reference numbers) 10, 14... Light receiving element for monitor, 12... Main semiconductor laser, 16... Reserve semiconductor laser, 18...
Optical path switching mirror, 19... optical fiber, 40.70
... Substrate, 22.24.72.74 ... Laser diode, 26.76... Groove, 28.30.78.
80...Photodiode, 32.81...Optical waveguide patent applicant...Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. agent...
Patent Attorney Masahiko Arai 1st H 2N 3

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1つの基板上に形成された少なくとも2つの発光
素子と、各発光素子の出力光を案内して同一の出力部よ
り出力する、前記基板に形成された分岐構造の光導波路
と、前記発光素子の光出力を検出するように各発光素子
ごとに前記基板に設けられた光検出素子とを具備するこ
とを特徴とするモノリシック光集積回路。
(1) at least two light emitting elements formed on one substrate; an optical waveguide having a branch structure formed on the substrate, which guides the output light of each light emitting element and outputs it from the same output section; 1. A monolithic optical integrated circuit comprising a photodetector element provided on the substrate for each light emitting element to detect the optical output of the light emitting element.
(2)前記各発光素子は、I) F 13型またはDB
R型半導体レーザであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のモノリシック光集積回路。
(2) Each of the light emitting elements is I) F 13 type or DB
The monolithic optical integrated circuit according to claim 1, wherein the monolithic optical integrated circuit is an R-type semiconductor laser.
(3)前記光検出素子は、前記半導体レーザと同一断面
構造を有するフォトダイオードであることを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載のモノリシック光集積回路。
(3) The monolithic optical integrated circuit according to claim 2, wherein the photodetecting element is a photodiode having the same cross-sectional structure as the semiconductor laser.
(4)前記基板は、InP基板であり、前記半導体レー
ザは、InGaAsP系4元混晶の半導体レーザである
特許請求の範囲第2項または第3項記載のモノリシック
光集積回路。
(4) The monolithic optical integrated circuit according to claim 2 or 3, wherein the substrate is an InP substrate, and the semiconductor laser is an InGaAsP quaternary mixed crystal semiconductor laser.
(5)前記基板は、GaAs基板であり、前記半導体レ
ーザは、GaAlAs系3元混晶の半導体レーザである
特許請求の範囲第2項又は第3項記載のモノリシ・ツク
光集積回路。
(5) The monolithic optical integrated circuit according to claim 2 or 3, wherein the substrate is a GaAs substrate, and the semiconductor laser is a GaAlAs-based ternary mixed crystal semiconductor laser.
(6)前記光導波路は、Y分岐構造を有する半導体光導
波路であることを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第5項のいずれかに記載のモノリシ・ツク光集積回路。
(6) The monolithic optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical waveguide is a semiconductor optical waveguide having a Y-branch structure.
JP58193203A 1983-10-15 1983-10-15 Optical ic Pending JPS6084892A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58193203A JPS6084892A (en) 1983-10-15 1983-10-15 Optical ic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58193203A JPS6084892A (en) 1983-10-15 1983-10-15 Optical ic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6084892A true JPS6084892A (en) 1985-05-14

Family

ID=16304012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58193203A Pending JPS6084892A (en) 1983-10-15 1983-10-15 Optical ic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6084892A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459020A2 (en) * 1990-05-28 1991-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Optoelectronic circuit
JPH05343809A (en) * 1992-06-08 1993-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser device system
WO1996037020A1 (en) * 1995-05-18 1996-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Process for producing a dfb laser diode with coupled waveguide and dfb laser diode film structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459020A2 (en) * 1990-05-28 1991-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Optoelectronic circuit
JPH05343809A (en) * 1992-06-08 1993-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser device system
WO1996037020A1 (en) * 1995-05-18 1996-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Process for producing a dfb laser diode with coupled waveguide and dfb laser diode film structure
US6067312A (en) * 1995-05-18 2000-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Method for production of a DFB laser diode having a coupled optical waveguide and a DFB laser diode layer structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5602863A (en) Surface-emitting laser diode array and driving method thereof, photodetector, photodetector array, optical interconnection system, and multiwavelength optical communication system
US5351262A (en) Multi-stripe array grating integrated cavity laser
US8005123B2 (en) Wavelength tunable laser
US5105433A (en) Interferometric semiconductor laser
US20050083982A1 (en) Surface emitting and receiving photonic device
US6678432B2 (en) Optical integrated device, semiconductor laser module and optical transmitter
EP0760544B1 (en) Integrated device with monolithically formed light emitting element and external modulator/light receiving element
US5838854A (en) Integrated optical control element and a method for fabricating the same and optical integrated circuit element and optical integrated circuit device using the same
JP3058077B2 (en) Semiconductor light emitting and receiving device
US8149889B2 (en) Semiconductor laser device
JP3099921B2 (en) Surface emitting semiconductor laser device with light receiving element
CA2165711C (en) Semiconductor light source having a spectrally broad, high power optical output
US4607370A (en) Paired, separately controlled, and coupled or uncoupled stripe geometry semiconductor lasers
JPH10303497A (en) Ring resonator type of surface light emitting semiconductor laser, and its manufacture
JP2000208862A (en) Semiconductor optical integrated device and its manufacture
JPS6089990A (en) Optical integrated circuit
JPH03256386A (en) Semiconductor laser, its manufacture and optical communication system
JPS6084892A (en) Optical ic
JP2538157B2 (en) Opto-electronic semiconductor devices
WO2019111675A1 (en) Variable wavelength laser device
EP1391756A1 (en) Wavelength-selective distributed Bragg reflector device
GB2313234A (en) Laser diode array
JPS60176289A (en) Optical integrated circuit
JP2835992B2 (en) Optical logic element
JPH05100255A (en) Wavelength demultiplexing photodetector