JPS63116489A - 光集積回路 - Google Patents

光集積回路

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JPS63116489A
JPS63116489A JP26317286A JP26317286A JPS63116489A JP S63116489 A JPS63116489 A JP S63116489A JP 26317286 A JP26317286 A JP 26317286A JP 26317286 A JP26317286 A JP 26317286A JP S63116489 A JPS63116489 A JP S63116489A
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JP
Japan
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optical
layer
integrated circuit
quantum well
electrode
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JP26317286A
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English (en)
Inventor
Keisuke Kojima
啓介 小島
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
    • 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

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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザと他の光素子を同−基板上に
集積した光集積回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は例えば、タルチャら、アプライド フィジック
ス レターズ 第48巻、第1号、1986年1月6日
発行、第1項〜第3項(Tarucha et al。
Applied Physics Lettersνo
1.48+ No、1+ Jan 6+ppi 〜3)
に示されたAlGaAs/GaAsによる従来の光集積
回路を示す斜視図である。図において、+1+はn−G
aAs基板、(2)は第1伝導型光閉じ込め層で、例え
ばn−AlGaAs光閉じ込め層、(3)は量子井戸層
で、例えばAlGaAs層とGaAs層により構成され
る多重量子井戸層、(4)は第2伝導型光閉じ込め層で
、例えばP−AlGaAs光閉じ込め層、(5a)、 
(5b)はコンタクト層で、P−GaAs コンタクト
層、(7)は第1電極で、n型電極、(8a)及び(8
b)は第2電極で、例えばp型電極、(9a) 、 (
9b) はへき開面、(10a) 、 (10b)はエ
ツチングにより形成された鏡面である。
次に動作について説明する。
一方のp型電極(8a)を通じて電流を注入すると、量
子井戸層(3)にキャリアが注入され、光が発生する。
発生した光へき開面(9a)と鏡面(10a)により反
射を受け、ファブリーベローザ発振が起こる。
ここで、もう一方のp型電極(8b)に逆バイアスを加
えると、量子シュタルク効果(QC3E)により、利得
ピーク波長く入りGP)即ちレーザ発振波長において、
加える逆バイアス電圧の値に応じてレーザ光の吸収係数
が変化する。この量子井戸層(3)における吸収係数ス
ペクトルの逆バイアス依存性を第2図に示す0図におい
て、縦軸は吸収係数、横軸は波長、vbは加える逆バイ
アス電圧の値であり、Vz <V+  <Qと電圧値を
変化させると、吸収係数は図のように変化する。これに
より、へき開面(9b)より出射するレーザ光の光量を
変化させ、半導体レーザと光変調器を集積した光集積回
路として用いることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の光集積回路は以上のように構成されているので、
鏡面(10a)  となる半導体レーザ端面をエツチン
グで形成しなければならず非常に難しい技術が必要とな
り、また半導体レーザはファプリーペローレーザ発振で
あるためにレーザ光の波長の安定性が良(ないなどの問
題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、節単な製造工程により、安定な単一モード発
振する半導体レーザと他の光素子を同一基板上に集積し
た光集積回路を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る光集積回路は、第1伝導型光閉じ込め層
、この第1伝導型光閉じ込め層に設けた量子井戸層、こ
の量子井戸層に設けた第2伝導型光閉じ込め層、この第
2伝導型光閉じ込め層の界面の一部に設けた回折格子、
第2伝導型光閉じ込め層の界面の他部に設けられ、互い
に独立する複数のコンタクト層、第1伝導型光閉じ込め
層に接続する第1電極、及びコンタクト層のそれぞれに
接続する複数の第2電極を備え、少なくとも1つの第2
電極に電流を注入して量子井戸層でレーザ光を発振し、
他の少なくとも1つの第2電極に逆バイアスを印加して
発振したレーザ光の一部を吸収するようにしたものであ
る。
〔作用〕
この発明における光集積回路の活性領域、ブラッグ反射
領域、及び光素子となる付加機能領域に量子井戸構造を
用いている。この量子井戸構造は電流注入により増幅作
用、電流注入がない場合には低損失光導波作用、逆バイ
アスにより光吸収作用をすることができ、これを利用し
て光集積回路を構成している。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例をAlGaAs/GaAs系
を例にとり図について説明する。第1図はこの発明の一
実施例による光集積回路を示す断面図であり、図におい
て、(1)はn−GaAs基板、(2)は第1伝導型光
閉じ込め層で、例えばn−AlGaAs光閉じ込め層、
(3)は量子井戸層で、例えばAlGaAs層とGaA
s層により構成される多重量子井戸層、(4)は第2伝
導型光閉じ込め層で、p−AlGaAs光閉じ込め層、
(5a)、(5b)は互いに独立した複数、例えば2つ
のコンタクト層で、p−GaAsコンタクト層、(6)
光閉じ込め層(4)の界面の一部に設けられた回折格子
、(7)は第1電極で、n型電極、(8a)及び(8b
)はそれぞれコンタクト層(5a) 、 (5b)に接
続する第2電掻で、p型電極、(9a) 、 (9b)
 はへき開面である。
次に動作について説明する。
一方のp型電極(8a)には順方向電圧をがけて多重量
子井戸層(3)で光を増幅させ、へき開面(9a) 、
 (9b)と回折格子(6)により光は選択的に反射さ
れ、安定な単一波長発振をする。また、多重量子井戸層
(3)は、第2図に示される様にレーザの利得ピークの
波長(入GP)において、電流を注入しない領域(図に
おいてVp=Oの場合)では吸収は少なく、従って回折
格子(6)の下の部分の多重量子井戸層(3)は低損失
光導波路層として働く。
今、ここでn型電極(7)ともう一方のp型電極(8b
)の間にV、 、V、の逆バイアスをかけると、量子シ
ュタルク効果(QC5[りによって第2図に示す様に波
長式GPでの吸収係数は増大する。従ってp型電極(8
b)に加える逆バイアス電圧を変えることによりへき開
面(9b)から出る光量を制御することができる。半導
体レーザとすなわち光変調器を集積した光集積回路とし
て用いることができる。また、p型電極(8b)に一定
の逆バイアスをかけ、流れる電流をモニタすることによ
り半導体レーザと光検出器を集積した光集積回路として
も用いることができる。
なお、上記実施例では2つのp型電極(8a)、 (8
b)の間の光閉じ込め層(4)の界面に回折格子(6)
を設けたものを示したが、第3図のように互いに独立な
コンタクト層(5a) 、 (5b)を隣接させて、こ
れらにp型電極(8a)、 (8b)を設け、へき開面
(9b)側の光閉じ込め層(4)に回折格子を設けても
よい。この場合は、p型電極(8b)に逆バイアスを印
加して内部光変調器として用いることができる。このよ
うに同一基板上に半導体レーザと光変調器や光検出器が
集積できるため、作製工程が従来より節単になり、また
個別の素子を結合する時の様な高精度の位置合わせが不
要となる。さらに、半導体レーザの構成と・しては分布
帰還型となり、安定な単一モード発振をする。また、第
3図の構成で、p型電極(8b)に逆バイアスを印加し
て可飽和吸収体として働かせることにより、双安定半導
体レーザとして用いることができる。
また、上記実施例ではコンタクト層(5a) 、 (5
b)を独立して2個設け、それぞれp型電極(9a) 
、 (9b)を接続しているがこれに限らず、コンタク
ト層を複数設け、それぞれに電掘を設けた構成として多
様に用いることができる。
なお、量子井戸層(3)は多重量子井戸層を用いている
が、単一量子井戸層でもよい。
また、横方向の光と電流の閉じ込めは、リッジ導波路構
造や不純物拡散又は別の結晶成長により屈折率の低い物
質を横方向に埋め込んで、ベリード・ヘテロストラフチ
ャ−(Buried Heterostructure
)構造を用いてもよい。
また、AlGaAs/GaAs系に限らず他の材料系を
用いることもできる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明よれば、第1伝導型光閉じ込め層
に設けた量子井戸層、この量子井戸層に設けた第2伝導
型光閉じ込め層、この第2伝導型光閉じ込め層の界面の
一部に設けた回折格子、第2伝導型光閉じ込め層の界面
の他部に設けられ、互いに独立する複数のコンタクト層
、第1伝導型光閉じ込め層に接続する第1電掻、及びコ
ンタクト層のそれぞれに接続する複数の第2電極を備え
、少なくとも1つの第2電極に電流を注入して量子井戸
層でレーザ光を発振し、他の少なくとも1つの第2電極
に逆バイアスを印加して発振したレーザ光の一部を吸収
するようにしたことにより、簡  □華な製造工程で、
安定な単一モード発振する半導体レーザと他の光素子を
同一基板上に集積した光集積回路を得ることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による光集積回路を示す断
面図、第2図は量子井戸層における吸収係数スペクトル
の逆バイアス依存性を示す特性図、第3図はこの発明の
他の実施例による光集積回路を示す断面図、第4図は従
来の光集積回路を示す斜視図である。 (2)・・・第1伝導型光閉じ込め層、(3)・・・量
子井戸層、(4)・・・第2伝導型光閉じ込め層、(5
a)、 (5b)・・・コンタクト層、(6)・・・回
折格子、(7)・・・第1電極、(8a) 。 (8b)・・・第2電掻。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人     大  岩  増  雄第1図 第2図 八4P”長−

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1伝導型光閉じ込め層、この第1伝導型光閉じ
    込め層に設けた量子井戸層、この量子井戸層に設けた第
    2伝導型光閉じ込め層、この第2伝導型光閉じ込め層の
    界面の一部に設けた回折格子、第2伝導型光閉じ込め層
    に界面の他部に設けられ、互いに独立する複数のコンタ
    クト層、第1伝導型光閉じ込め層に接続する第1電極及
    び、上記コンタクト層のそれぞれに接続する複数の第2
    電極を備え、少なくとも1つの第2電極に電流を注入し
    て上記量子井戸層でレーザ光を発振し、他の少なくとも
    1つの第2電極に逆バイアスを印加して上記発振したレ
    ーザ光の一部を吸収するようにした光集積回路。
  2. (2)少なくとも1つの第2電極に逆バイアスを印加し
    て、発振したレーザ光の一部を吸収し、光変調器を構成
    する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. (3)少なくとも1つの第2電極に逆バイアスを印加し
    て発振したレーザ光の一部を吸収し、光検出器を構成す
    る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
  4. (4)量子井戸層は、多重量子井戸層であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
    記載の光集積回路。
  5. (5)横方向の光及び電流の閉じ込めは、リッジ導波路
    構造であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第4項のいずれかに記載の光集積回路。
  6. (6)横方向の光及び電流の閉じ込めは、ベリード・ヘ
    テロストラクチャー構造であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の光集積
    回路。
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