JPS6089990A - Optical integrated circuit - Google Patents

Optical integrated circuit

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JPS6089990A
JPS6089990A JP58197210A JP19721083A JPS6089990A JP S6089990 A JPS6089990 A JP S6089990A JP 58197210 A JP58197210 A JP 58197210A JP 19721083 A JP19721083 A JP 19721083A JP S6089990 A JPS6089990 A JP S6089990A
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layer
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optical integrated
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松岡 春治
Hiroshi Okuda
奥田 寛
Kenji Okamoto
賢司 岡本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable to switch to spare light emitting element as required by monolithically forming a main light emitting element, a spare light emitting element, a monitoring inspecting element and a light waveguide on the same semiconductor substrate. CONSTITUTION:Laser lights from laser diodes 22, 24 formed on a substrate 40 all pass the light waveguide 32 on the substrate 40 and are outputted from the same output unit. Thus, one diode 22 is operated as a main light emitting element, the photodiode 28 belonging thereto is used to monitor the output state, and the other diode 24 is not used as a spare light emitting element. As a result that the diode 28 is used to monitor, if the diode 22 is judged to be deteriorated, such as when the output of the diode 22 decreases or when the oscillation is stopped, the diode 24 is operated instead to instantaneously switch it.

Description

【発明の詳細な説明】 画LLLの利−用ラト野 本発明は、光通信用送信器や光情報処理機器等に使用さ
れる発光素子として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 used in optical communication transmitters, optical information processing equipment, and the like.

従JF技甫 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、重要なデバイスとして使用されている。しか
し、半導体レーザは、発光特性の劣化がはやい、換言す
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fR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 important devices in optical communication systems, optical information processing systems, and the like. However, the light emitting characteristics of semiconductor lasers deteriorate quickly, in other words, their lifetime is short. Therefore, in order to ensure system reliability, optical communication fR systems, optical information processing systems, and the like are equipped with spare semiconductor lasers.

具体的にのべるならば、例えば第1図に示すように、モ
ニタ用の受光素子10が設け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16を別に設けて、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
づけて、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10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1
8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。
Specifically, as shown in FIG. 1, for example, a main semiconductor laser 12 is provided with a light receiving element 10 for monitoring.
In addition, a preliminary semiconductor laser 16 similarly provided with a light-receiving element 14 for monitoring is separately provided, and an independently provided optical path switching mirror 18 is initially positioned at the first position 18A to The laser beam from the laser 12 is sent to the optical fiber 19, and as a result of monitoring by the light receiving element 10, if the main semiconductor laser 12 has deteriorated, the optical path switching mirror 1
8 to the second position 18B so that the laser beam from the preliminary 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得
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必要であること
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 has to be relatively large and heavy. Furthermore, not only the price of individual parts but also the large number of manufacturing steps and the necessity of high-precision fine adjustment such as optical axis alignment have forced the price to be high.

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.

光贋9羽−的 そこで、本発明は、上達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路とを同一半
導体基板上にモノリシックに形成して、必要に応じてそ
の予備発光素子に切換えることができる光集積回路を提
供せんとするものである。
Therefore, in view of the problems that have been developed, the present invention has been developed by combining a main light emitting element and a preliminary light emitting element in order 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 for outputting the output light of each light emitting element from the same output part are monolithically formed on the same semiconductor substrate, and the optical waveguides are formed monolithically on the same semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide an optical integrated circuit that can be switched to a preliminary light emitting element.

茅皿■盪戊 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けられた
光検出素子とを具備し、前記光検出素子は、前記発光素
子の上に形成されていることを特徴とするモノリシック
光集積回路が提供される。
That is, 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. an optical waveguide having a branched structure, and a photodetecting element provided on the substrate for each light emitting element to detect the optical output of the light emitting element, and the photodetecting element is provided on the substrate. A monolithic optical integrated circuit is provided.

以上のようなモノリシック光集積回路によれば、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、使用せずにおくこと
ができる。
According to the monolithic optical integrated 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, The state of the light emitting element can be monitored by the attached photodetection element, while the other light emitting elements can be used as preliminary light emitting elements and left unused.

そして、モニタの結果その発光素子が劣化したと判断さ
れれば、例えばその発光素子の出力が低下したり、発振
が停止卜シたりした場合、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せることにより、一時に切
換えることができる。
If it is determined that the light emitting element has deteriorated as a result of monitoring, for example, if the output of that light emitting element has decreased or the oscillation has stopped, another light emitting element that has been kept as a backup light emitting element can be used instead. By operating it, you can switch at once.

本発明の実施例において(:1、前記各発光素子は半導
体レーザであり、例えば、I) T3 R型レーザダイ
オードである。また、λ#0.9〜1.7 μmの長波
長化の場合、]In】を基板としたInGaAsP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GaAlAs
系3元混晶の半導体レーザが使用できる。
In an embodiment of the present invention, (:1) each of the light emitting elements is a semiconductor laser, for example, an I) T3 R type laser diode. In addition, in the case of a longer wavelength of λ#0.9 to 1.7 μm, InGaAsP system 4 using [In] as a substrate
If an original mixed crystal semiconductor laser can be used and the short wavelength band is λ#0.9μm or less, GaAlAs with a GaAs substrate can be used.
A ternary mixed crystal semiconductor laser can be used.

また、光検出素子は、半導体レーザの一番上のクラッド
層の−にに形成され該半導体レーザの一番−にの該クラ
ッド層の導電型層と同一の導電型の第1層と、該第1層
の−」二に形成され該第1層と反対の導電型の第2層を
有するPN接合型フォトダイオードであり、半導体レー
ザからのエバネソセント波を検出する。そして、発光素
子が2つの場合、分岐構造の先導波路は、Y分岐型とす
ることができる。
Further, the photodetecting element is formed on the uppermost cladding layer of the semiconductor laser, and includes a first layer of the same conductivity type as a layer of the uppermost cladding layer of the semiconductor laser; The photodiode is a PN junction type photodiode having a second layer formed on the second layer of the first layer and having a conductivity type opposite to that of the first layer, and detects an evanescent wave from a semiconductor laser. When there are two light emitting elements, the leading waveguide of the branched structure can be of a Y-branched type.

実藷口 以下添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。fruit mouth The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第2図は、InGaAsP /InP系DBR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に沿った断面図であり、第4図は、第3図の線B−B
に沿った断面図である。図示のモノリシック光集積回路
は、基板40上に形成された2つのレーザダイオード2
2と24を有している。
FIG. 2 is a schematic perspective view of a monolithic optical integrated circuit according to the present invention incorporating an InGaAsP/InP DBR type laser diode, and FIG.
4 is a cross-sectional view along line A, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG.
FIG. The illustrated monolithic optical integrated circuit includes two laser diodes 2 formed on a substrate 40.
2 and 24.

そして、それらレーザダイオード22と24の各々上に
、光出力モニタ用のフォトダイオード28と30が設け
られている。レーザダイオード22と24のフォトダイ
オード28と30の反対側には、Y分岐構造の先導波路
32が形成されている。
Photodiodes 28 and 30 for monitoring optical output are provided above the laser diodes 22 and 24, respectively. A leading waveguide 32 having a Y-branch structure is formed on the opposite side of the laser diodes 22 and 24 from the photodiodes 28 and 30.

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、n4nP基板40上に形成
されたn−1nPクラッド層42を有している。
Specifically, as shown in FIG. 3, laser diodes 22 and 24 each have an n-1nP cladding layer 42 formed on an n4nP substrate 40.

そのn−1nPクラッド層42上にはInGaAsP活
性層44が形成されており、そのInGaAsP活性層
44上にはp−1nPクラッド層46が形成されている
。さらに、p−1nPクラッド層46上には、良好なオ
ーミックコンタクトを形成するためのキャップ層を構成
するp−InGaAsP層48が形成されている。そし
て、基板40の下側にはn側電極50が形成されており
、一方、p−InGaAsP層48の」二側にはp側電
極52が形成されている。
An InGaAsP active layer 44 is formed on the n-1nP cladding layer 42, and a p-1nP cladding layer 46 is formed on the InGaAsP active layer 44. Further, on the p-1nP cladding layer 46, a p-InGaAsP layer 48 is formed which constitutes a cap layer for forming a good ohmic contact. An n-side electrode 50 is formed on the lower side of the substrate 40, while a p-side electrode 52 is formed on the second side of the p-InGaAsP layer 48.

一方、フォトダイオード2日と30は、第3図および第
4図に示すように、レーザダイオード22と24のキャ
ップ層と共用のp−InGaAsP層4日と、そのp−
InGaAsP層48の1召別に形成されたn−InG
aAsP層54とから形成されたPN接合フォトダイオ
ードである。そして、p−InGaAsP層48とn−
InGaAsP層54の上にそれぞれ電極56と58が
形成されている。
On the other hand, the photodiodes 2 and 30 have a p-InGaAsP layer 4, which is shared with the cap layer of the laser diodes 22 and 24, and a p-InGaAsP layer 4, as shown in FIGS. 3 and 4.
n-InG formed in one part of the InGaAsP layer 48
This is a PN junction photodiode formed from the aAsP layer 54. Then, the p-InGaAsP layer 48 and the n-
Electrodes 56 and 58 are formed on the InGaAsP layer 54, respectively.

このように構成することにより、これらのフォトダイオ
ード28と30は、レーザダイオードの発振時に、伝播
光のエバネソセント波(しみ出し光)がp=InGaA
sP層48を通っζ、 p−rnGaAsP層48とn
−TnGaAsP層54とのPN接合面に到達すると、
光電流を生じる。そして、その光電流は、電極56と5
8間から取り出す。換言するならば、フォトダイオード
2Bと30は、伝播光のエバネソセント波を検出する。
With this configuration, these photodiodes 28 and 30 are configured so that when the laser diode oscillates, the evanescent wave (exuded light) of the propagating light is p=InGaA.
ζ through the sP layer 48, p-rnGaAsP layer 48 and n
- When reaching the PN junction surface with the TnGaAsP layer 54,
Generates a photocurrent. Then, the photocurrent is transmitted between the electrodes 56 and 5.
Take it out from the 8th room. In other words, photodiodes 2B and 30 detect evanescent waves of propagating light.

また、先導波路32は、基板40」二に形成されたn−
TnGaAsPクラッド層60を有しており、そのn−
[nGaAsPクラッド層60上にはn−InGaAs
P導波層62が形成されており、そのn−InGaAs
P導波層62上にはn4nGaAsPクラッド層64が
形成されている。
Further, the leading waveguide 32 is formed on the substrate 40''2.
It has a TnGaAsP cladding layer 60, and its n-
[n-InGaAs on the nGaAsP cladding layer 60
A P waveguide layer 62 is formed, and its n-InGaAs
An n4nGaAsP cladding layer 64 is formed on the P waveguide layer 62.

光導波路32のレーザダイオードとの結合部付近のn−
InGaAsPクラッド層64の上部はグレーティング
加工されて、ブラッグ反射器66が形成され、一方、レ
ーザダイオードのブラッグ反射器66と反対側の端面7
2は、へき開面になされて、レーザーダイオードをDB
R型としている。なお、へき開面72の代わりに、ブラ
ッグ反射器を形成してもよい。
n- near the coupling part of the optical waveguide 32 with the laser diode
The upper part of the InGaAsP cladding layer 64 is grating processed to form a Bragg reflector 66, while the end face 7 of the laser diode opposite to the Bragg reflector 66
2 is made into a cleavage plane to DB the laser diode
It is an R type. Note that a Bragg reflector may be formed instead of the cleavage plane 72.

レーザダイオード22と24、フォトダイオード28と
30、及び先導波路32の周囲は、第4図に示すように
、pJnP層68とn−InP層7層表0積層部で囲ま
れて埋め込み構造とされて、光を内部に封じ込んでいる
As shown in FIG. 4, the laser diodes 22 and 24, the photodiodes 28 and 30, and the guiding waveguide 32 are surrounded by a pJnP layer 68 and a seven-layer n-InP layer stack, forming a buried structure. This traps the light inside.

0 以上の如きモノリシック光集積回路は、例えば次のよう
につくられる。即ち、第5図Aに示すように、11nP
基板40上に、n−1nPクラット”層42と、InG
aAsP活性層44と、p−TnPクラソ1′層46と
、p4nGaAsr’層48と、n−1n(iaAsP
層54と全54順で多層エピタキシャル成長させる。次
に、第5図Bに示すよ・うに、レーデダイオードとフォ
トダイオードに相当する部分の」二を例えば5i02等
のマスク80でマスクして、素子の半分即ち第3図の面
74より右側を、フォトリソグラフィにより導波路層形
成のために基板40の深さまでエツチングする。
0 The monolithic optical integrated circuit as described above is manufactured, for example, as follows. That is, as shown in FIG. 5A, 11nP
On the substrate 40, an n-1nP crat" layer 42 and an InG
The aAsP active layer 44, the p-TnP Claso1' layer 46, the p4nGaAsr' layer 48, and the n-1n (iaAsP
A multilayer epitaxial growth is performed in a total of 54 layers. Next, as shown in FIG. 5B, the portions corresponding to the Raded diode and photodiode are masked with a mask 80 such as 5i02, so that half of the element, that is, the right side of the surface 74 in FIG. 3, is masked. is etched to the depth of the substrate 40 by photolithography to form a waveguide layer.

そして、第5図Cに示すように、その露出した基板40
の上に、n−TnGaAsr’クラッド層60と、n−
InGaAsP導波層62と、n−InGaAsPクラ
ッド層64とを順次エピタキシャル成長させて、先導波
路32を形成する。
Then, as shown in FIG. 5C, the exposed substrate 40
On top of the n-TnGaAsr' cladding layer 60 and the n-
The InGaAsP waveguide layer 62 and the n-InGaAsP cladding layer 64 are epitaxially grown in sequence to form the guide waveguide 32.

このとき、レーザー光を導波するために、n−InGa
AsP導波層62はレーザダイオードの活性層と同じ組
成比としている。更に、n−InGaAsP層54の光
導波路側の一部をエツチング除去し、p−InGaAs
P層4日を露出させる。
At this time, in order to guide the laser light, n-InGa
The AsP waveguide layer 62 has the same composition ratio as the active layer of the laser diode. Furthermore, a part of the n-InGaAsP layer 54 on the optical waveguide side is removed by etching, and the p-InGaAsP layer 54 is removed by etching.
Expose the P layer for 4 days.

1 そして、第5図りに示すように、n−InGaAsPク
ラッド層64のレーザダイオードとの結合部付近は、ホ
ログラフィ・7り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66を形成する。グレーティングの周期Aは
、活性層中の光波が効果的にブラッグ反射されるように
、 Δ=λg/2N となるように選ぶ。ここで、λg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kOとの比:N−β/
ko)である。
1. As shown in Figure 5, the vicinity of the coupling portion of the n-InGaAsP cladding layer 64 with the laser diode is processed into a grating by holography/7-dimensional exposure method or electron beam exposure method and photolithography to form a Bragg reflector. Form 66. The period A of the grating is chosen to be Δ=λg/2N so that the light waves in the active layer are effectively Bragg-reflected. Here, λg is the wavelength with respect to the energy gap of the active layer, and N is the effective refractive index (the ratio of the propagation constant β in the waveguide layer to the propagation constant kO in vacuum: N-β/
ko).

そのあと、第5図已に示すように、レーザダイオードを
埠め込み構造とし且つ光導波路をY分岐構造とするため
に、7字状のフォトマスク82を形成してフォトリソグ
ラフで基板40に達するまでメサエッチングしたのち、
第5図Fに示すように、p−1nP層68とn4nP 
1i70とをエピタキシャル成長させて、レーザダイオ
ードと光導波路とを埋め込む。
After that, as shown in FIG. 5, in order to make the laser diode a pitted structure and the optical waveguide a Y-branch structure, a 7-shaped photomask 82 is formed and the substrate 40 is reached by photolithography. After mesa etching up to
As shown in FIG. 5F, the p-1nP layer 68 and the n4nP layer 68
1i70 is grown epitaxially to embed a laser diode and an optical waveguide.

2 その後、基板40の下側、p−TnGaAs層48の上
側2箇所、およびn−1nGaAsr’層54の一]二
側に、それぞれオーミック電極50.52.56、およ
び58を形成して、第2図から第4図に示すような光集
積回路がつくられる。P型オーミック電極としてはΔu
−Znなどが使用でき、N型オーミック電極としてはA
n−Ge−N+などが使用できる。最後に、へき開を行
い、レーザ共振用ミラー結晶面72を形成する。
2 Thereafter, ohmic electrodes 50, 52, 56, and 58 are formed on the lower side of the substrate 40, on the upper side of the p-TnGaAs layer 48, and on the 1]2 side of the n-1nGaAsr' layer 54, respectively. Optical integrated circuits as shown in FIGS. 2 to 4 are produced. As a P-type ohmic electrode, Δu
- Zn etc. can be used, and A as an N-type ohmic electrode.
n-Ge-N+ etc. can be used. Finally, cleavage is performed to form a mirror crystal plane 72 for laser resonance.

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。
As a result, a DBR type laser diode having a mirror crystal surface of the laser, that is, a single-end mirror and a single-end grating is formed.

上記したことかられかるように、フォトダイオードの形
成には、あらためて特別のエピタキシャルプロセスは必
要とせず、連続的に1回の多層エピタキシャルプロセス
により、フォトダイオードとレーザダイオードとを同時
に形成できるので、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, the formation of a photodiode does not require any special epitaxial process, and the photodiode and laser diode can be formed simultaneously by one continuous multilayer epitaxial process. The 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は3 次のように使用できる。即ち、各レーザダイオード22
と24からのレーザー光はすべて光導波路32を通って
その同一出力部より出力されるので、一方の例えばレー
ザダイオード22を主発光素子として動作させておき、
それに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、他方のレーザダイオード24を予備発光
素子とし、使用せずにおく。そして、フォトダイオード
28によるモニタの結果、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。
The monolithic optical integrated circuit configured as described above can be used in the following three-order manner. That is, each laser diode 22
Since the laser beams from and 24 all pass through the optical waveguide 32 and are output from the same output section, one of them, for example, the laser diode 22, is operated as the main light emitting element.
The output state is monitored by the photodiode 28 attached thereto, and the other laser diode 24 is used as a preliminary light emitting element and left unused. As a result of monitoring by the photodiode 28, if it is determined that the laser diode 22 has deteriorated, specifically, if the output of the laser diode 22 decreases or oscillation stops, the laser diode 24 is By operating instead, it is possible to switch instantly.

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
例として 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40としてGaAs
を使用し、クラッド層42.46.60.64と4 してGδAln5を使用し、活性層44と導波1562
としてGaAsを使用することができる。
The above embodiments are InGaAsP/InP based DBRs.
Although this is a monolithic optical integrated circuit incorporating a type laser, a ternary or quaternary alloy of the ■-■ group can be used as the semiconductor material of the laser. For example, in the case where a GaAlAs/GaAs semiconductor laser is incorporated as an example of a ternary alloy, the substrate 40 is made of GaAs.
The active layer 44 and the waveguide 1562 are
GaAs can be used as the material.

以−1−12つのレーザダイオードをに、■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−にの
レーデ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 1-1-12 laser diodes has been described below, an optical integrated circuit according to the present invention incorporating three or more laser diodes can also be similarly realized. It should be obvious that there is no need to explain what can be done.

会朋勿−幼呆 以」二述べたように、本発明による光集積回路は、1つ
の基板−ヒ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してモノシリツ
クに構成されているので、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 mentioned above, the optical integrated circuit according to the present invention includes at least two light emitting elements formed on one substrate,
An optical waveguide with a branched structure formed on the substrate guides the output light of each light emitting element and outputs it from the same output part; Since it is constructed monolithically with a photodetecting element provided therein, it is small and lightweight, and can be mass-produced using conventional semiconductor device manufacturing methods, resulting in lower costs.

また、分岐構造の光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 optical waveguide with a branch structure, there is no need for optical axis adjustment, high reliability, and no mechanical device for switching light sources is required. 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たとき
、極めて短時間に回復できる。
Furthermore, since the light emitting element can be switched to the backup light emitting element by electrical operation, a deteriorated light emitting element can be instantly switched to the backup light emitting element, and when the system performance deteriorates, it can be recovered in an extremely short time.

発光素子として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、すべての半導体レーザの発振波長、モードを同
一にでき、従って、主半導体レーザが故障して予備半導
体レーザに切換えても、発光特性に変化はない。
When forming a 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 mode of all semiconductor lasers can be made the same, so that the main semiconductor laser can be prevented from failure. Even if you switch to the backup semiconductor laser, there is no change in the emission characteristics.

フォトダイオ−「部とレーザダイオード部とが層構造を
なすように形成されているので、1回の多層エピタキシ
ャル成長を行うだけで、フォトダイオード部とレーザダ
イオード部とを形成でき、フォトダイオード形成のため
だけのエピタキシャル成長プロセスが不要である。従っ
て、製造プロ 0 セスが筒中であり、安価に製造できる。
Since the photodiode section and the laser diode section are formed in a layered structure, the photodiode section and the laser diode section can be formed by performing multilayer epitaxial growth only once. There is no need for a single epitaxial growth process.Therefore, the manufacturing process is straightforward and can be manufactured at low cost.

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

第1図は、予備光源を有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…1
面図、第4図は、第3図の線B−Bに沿っての断面図、
そして、第5図AからFば、第2図から第4図に示した
本発明による光集積回路の製造方法を図解した図である
。 〈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、Ifi・・・予備半導体レーザ、18・・
・光路切換用ミラー、I9・・・光ファイバ、40・・
・基板、22.24・・・レーザダイオード、28.3
0・・・フォトダイオード、32・・・先導波路特許出
願人・・・住友電気工業株式会社代理人・・・弁理士 
新居 止音 7 6 第2図 8 ら2 30 56 Af−、66 β 32 一°\ 70 66g 2
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional light generating device having a backup light source, FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of an optical integrated circuit according to the present invention, and FIG. 3 is a line A in FIG. 2. - Along A...1
A top view, FIG. 4 is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3,
FIGS. 5A to 5F are diagrams illustrating the method of manufacturing the optical integrated circuit according to the present invention shown in FIGS. 2 to 4. (Main reference numbers) 10.14... Light receiving element for monitor, 12... Main semiconductor laser, Ifi... Reserve semiconductor laser, 18...
・Mirror for optical path switching, I9...Optical fiber, 40...
・Substrate, 22.24...Laser diode, 28.3
0... Photodiode, 32... Leading waveguide Patent applicant... Sumitomo Electric Industries, Ltd. Agent... Patent attorney
New house sound stop 7 6 Figure 2 8 Ra 2 30 56 Af-, 66 β 32 1°\ 70 66g 2

Claims (9)

【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し、前
記光検出素子は、前記発光素子の上に形成されているこ
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; Each light-emitting element includes a photo-detecting element provided on the substrate so as to detect the light output of the light-emitting element, and the photo-detecting element is formed on the light-emitting element. Monolithic optical integrated circuit.
(2)前記発光素子と前記光検出素子とは、多層エピタ
キシャル構造となるように形成されていることを特徴と
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) The monolithic optical integrated circuit according to claim 1, wherein the light emitting element and the photodetecting element are formed to have a multilayer epitaxial structure.
(3)前記各発光素子は、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項または第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 1 or 2, wherein each of the light emitting elements is a semiconductor laser.
(4)前記半導体レーザは、DBR型レーザダイオード
であることを特徴とする特許請求の範囲第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 3, wherein the semiconductor laser is a DBR type laser diode.
(5)前記半導体レーザは、InPを基板としたInG
aAsP系4元混晶の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3項または第4項に記載のモノリ
シック光集積回路。
(5) The semiconductor laser is made of InG using InP as a substrate.
5. The monolithic optical integrated circuit according to claim 3, wherein the monolithic optical integrated circuit is an aAsP quaternary mixed crystal semiconductor laser.
(6)前記半導体レーザは、GaAsを基板としたGa
AlAs系3元混晶の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3項または第4項に記載のモノリ
シック光集積回路。
(6) The semiconductor laser has a GaAs substrate.
5. The monolithic optical integrated circuit according to claim 3, wherein the monolithic optical integrated circuit is an AlAs-based ternary mixed crystal semiconductor laser.
(7)前記光検出素子は、前記半導体レーザの一番上の
クラッド層の上に形成され該半導体レーザの一番上の該
クラッド層の導電型層と同、−の導電型の第1層と、該
第1t−の上に形成され該第1層と反対の導電型の第2
層を有するPN接合型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3項から第6頃のいずれかに
記載のモノリシック光集積回路。
(7) The photodetecting element is formed on the uppermost cladding layer of the semiconductor laser, and has a first layer of the same conductivity type as the uppermost cladding layer of the semiconductor laser. and a second layer formed on the first layer t- and having a conductivity type opposite to that of the first layer.
The monolithic optical integrated circuit according to any one of claims 3 to 6, characterized in that it is a PN junction type photodiode having a layer.
(8)前記フォ1−ダイオードの第1層は、前記半導体
レーザのギャップ層と共用されていることを特徴とする
特許請求の範囲第7項記載のモノリシック光集積回路。
(8) The monolithic optical integrated circuit according to claim 7, wherein the first layer of the photodiode is also used as a gap layer of the semiconductor laser.
(9)前記先導波路は、Y分岐構造であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項から第8項のいずれかに記載
のモノリシック光集積回路。−
(9) The monolithic optical integrated circuit according to any one of claims 1 to 8, wherein the leading waveguide has a Y-branch structure. −
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