JPS63202722A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPS63202722A JPS63202722A JP3631187A JP3631187A JPS63202722A JP S63202722 A JPS63202722 A JP S63202722A JP 3631187 A JP3631187 A JP 3631187A JP 3631187 A JP3631187 A JP 3631187A JP S63202722 A JPS63202722 A JP S63202722A
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- Pending
Links
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- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract 5
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（概要〕
全反射を起こすことにより光を切り換える全反射型光ス
イッチにおいて、導波路の厚さを小さくしたつ（りつけ
の屈折率低下分に、従来の電流注入による屈折率低下分
を重畳して全反射を起こすに必要な屈折率変化を得るこ
とにより、比較的小さな屈折率変化で光スィッチの交差
角を従来より太き（でき、従って素子長を短くすること
ができる。
イッチにおいて、導波路の厚さを小さくしたつ（りつけ
の屈折率低下分に、従来の電流注入による屈折率低下分
を重畳して全反射を起こすに必要な屈折率変化を得るこ
とにより、比較的小さな屈折率変化で光スィッチの交差
角を従来より太き（でき、従って素子長を短くすること
ができる。
本発明は光通信システムや、光情報処理システムに用い
られる光スィッチの構造に関する。
られる光スィッチの構造に関する。
光通信システムや、光情報処理システムにおいて、光を
空間的、時間的に処理する光スィッチが重要である。光
スィッチを用いて空間分割、時分割で光の信号をそのま
ま処理してシステムに交換機能をもたせることができる
。
空間的、時間的に処理する光スィッチが重要である。光
スィッチを用いて空間分割、時分割で光の信号をそのま
ま処理してシステムに交換機能をもたせることができる
。
上記システムの高性能化のために光スィッチの特性向上
が重要な課題となっている。
が重要な課題となっている。
光スィッチの１つに光の全反射性質を利用した交差型光
スイッチがある。
スイッチがある。
従来、光スィッチとしてリチウムナイオベイト（ＬｉＮ
ｂＯ”ｓ）等の誘電体よりなる基体に、チタン（Ｔｉ）
等を拡散して（これにより屈折率を上げて）導波路を形
成し、導波路に電界を印加して電気光学効果により屈折
率差を生じさせてスイッチを行わせる素子が主流であっ
たが、近年レーザやフォトダイオード等の半遵体発受光
素子と集積化するため、化合物半導体を用いた光スィッ
チが検討されるようになった。
ｂＯ”ｓ）等の誘電体よりなる基体に、チタン（Ｔｉ）
等を拡散して（これにより屈折率を上げて）導波路を形
成し、導波路に電界を印加して電気光学効果により屈折
率差を生じさせてスイッチを行わせる素子が主流であっ
たが、近年レーザやフォトダイオード等の半遵体発受光
素子と集積化するため、化合物半導体を用いた光スィッ
チが検討されるようになった。
第２図（１）〜（３）は従来例による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図である。
ィッチの平面図と断面図である。
この図を用いて、製造工程の概略を含めて半導体載体の
構造を説明する。
構造を説明する。
図において、ｎ−ＩｎＰ基板１表面にリブガイド構造の
導波路形成用の溝を堀り込み、電流注入領域以外の表面
に亜鉛（Ｚｎ）を拡散してｐ型領域６を形成する。
導波路形成用の溝を堀り込み、電流注入領域以外の表面
に亜鉛（Ｚｎ）を拡散してｐ型領域６を形成する。
つぎに、溝を覆って導波路層としてＩｎＧａＡｓｐ層２
、クラッド層としてｎ−ＩｎＰ層３、キャップ層として
ｐ−ＩｎＰ層４を順次成長する。
、クラッド層としてｎ−ＩｎＰ層３、キャップ層として
ｐ−ＩｎＰ層４を順次成長する。
つぎに、ｐ−ＩｎＰ層４の上に絶縁層として二酸化珪素
（Ｓｔ（ｈ）層７を被着し、電流注入領域を開口してｐ
−ＩｎＰ層４、ｎ−ＩｎＰ層３内にＺｎを拡散してｐ壁
領域５を形成する。
（Ｓｔ（ｈ）層７を被着し、電流注入領域を開口してｐ
−ＩｎＰ層４、ｎ−ＩｎＰ層３内にＺｎを拡散してｐ壁
領域５を形成する。
つぎに、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面にｎ側電極８、ｐ壁領
域５を覆ってｐ側電極９を形成する。
域５を覆ってｐ側電極９を形成する。
以上の構造をもつ光スィッチの両電極間に導波路のＩｎ
ＧａＡｓＰの禁制帯幅より少し大きい順方向の電圧をか
け、ｐ壁領域５より導波路内に正孔を注入することによ
り、この領域で光が全反射するまで屈折率を下げると、
最初ポートｌより入射してポート３に出射していた光（
波長λ〜１．５５μｍ）は交差部で全反射してポート４
に出射するように切り換わる。
ＧａＡｓＰの禁制帯幅より少し大きい順方向の電圧をか
け、ｐ壁領域５より導波路内に正孔を注入することによ
り、この領域で光が全反射するまで屈折率を下げると、
最初ポートｌより入射してポート３に出射していた光（
波長λ〜１．５５μｍ）は交差部で全反射してポート４
に出射するように切り換わる。
ここで、ｐ型領域６は電流を注入領域に集中させるため
の電流制限領域である。
の電流制限領域である。
上記のようにＩｎＰやＧａＡｓ等の化合物半導体を用い
て交差型光スイッチを作成した場合は、屈折率変化量Δ
ｎをあまり大きくできないため、次式より明らかなよう
に導波路の交差角θを大きくできず、従って素子長しが
大きくなり素子が大型化するという問題があった。
て交差型光スイッチを作成した場合は、屈折率変化量Δ
ｎをあまり大きくできないため、次式より明らかなよう
に導波路の交差角θを大きくできず、従って素子長しが
大きくなり素子が大型化するという問題があった。
θ≦２ Ｃｏ５−’ （（ｎ−Δｎ）／ｎ）。
上記問題点の解決は、基体内に、交差する２本の導波路
と、交差部に電流を注入する手段とを有し、交差部にお
ける導波路の厚さを、電流注入領域でそれ以外の領域よ
り薄くシた光スィッチにより達成される。
と、交差部に電流を注入する手段とを有し、交差部にお
ける導波路の厚さを、電流注入領域でそれ以外の領域よ
り薄くシた光スィッチにより達成される。
本発明は、造りつけの導波路構造によりあらかじめ屈折
率変化をあたえ、電流注入による小さな屈折率変化で全
反射を起こさせるようにしたものである。
率変化をあたえ、電流注入による小さな屈折率変化で全
反射を起こさせるようにしたものである。
電流注入領域で導波路の厚さが薄くなると、この部分の
等価的な屈折率は低くなり、その変化分をΔｎｂとし、 また、電流注入領域に電流が流れるとプラズマ効果によ
りこの領域の屈折率は低くなり、その変化分をΔｎ、す
ると、 全屈折率変化分Δｎは Δｎ＝Δｎ、＋Δｎｂ。
等価的な屈折率は低くなり、その変化分をΔｎｂとし、 また、電流注入領域に電流が流れるとプラズマ効果によ
りこの領域の屈折率は低くなり、その変化分をΔｎ、す
ると、 全屈折率変化分Δｎは Δｎ＝Δｎ、＋Δｎｂ。
となり、プラズマ効果による屈折率変化分Δｎａは比較
的小さくても、全屈折率変化分Δｎを大きくできるため
、導波路の交差角θを大きくすることができる。
的小さくても、全屈折率変化分Δｎを大きくできるため
、導波路の交差角θを大きくすることができる。
すなわち、小さな屈折率変化量で交差角の大きい光スィ
ッチを動作させることができる。
ッチを動作させることができる。
第１図（１）〜（３）は本発明による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図である。
ィッチの平面図と断面図である。
図において、従来例と相違する点は、導波路の交差部に
おいて電流注入領域の導波路の厚さくａｔ”０．７μｍ
）が、その他の領域厚さくａｔ −０，８μｍ）より簿
（形成されている点である。
おいて電流注入領域の導波路の厚さくａｔ”０．７μｍ
）が、その他の領域厚さくａｔ −０，８μｍ）より簿
（形成されている点である。
なお、導波路層の導波路以外の領域の厚さｄ。
は、ｄ、＝０．４ μｍである。
製造工程の概略は従来例と同様に以下のようになる。
ここで、この実施例の各部の寸法はつぎの通りである。
ａ＝２０μｍ、ｂ＝ １１０μｍ、ｃ＝ ６ｐｍ。
ｅ＝１０μｍ。
ｎ−１ｎＰ基板１表面にリブガイド構造の導波路形成用
の溝を掘り込み、電流注入領域以外の表面にＺｎを拡散
してｐ壁領域６を形成する。
の溝を掘り込み、電流注入領域以外の表面にＺｎを拡散
してｐ壁領域６を形成する。
この際、溝の深さは上記ｄ、−ｄ、の寸法が得られるよ
うにする。
うにする。
・つぎに、溝を覆って導波路層として上記ｄ１〜ｄ、の
厚さのＩ ｎ Ｇ、ａ Ａ ｓ Ｐ層２、クラッド層と
して厚さ１μｍのｎ−１ｎＰ層３、キャップ層として厚
さ０．５μｍのｐ−ＩｎＰ層４を順次成長する。
厚さのＩ ｎ Ｇ、ａ Ａ ｓ Ｐ層２、クラッド層と
して厚さ１μｍのｎ−１ｎＰ層３、キャップ層として厚
さ０．５μｍのｐ−ＩｎＰ層４を順次成長する。
つぎに、ｐ−１ｎＰ層４の上に絶縁層としてＳｉ０２層
７を被着し、電流注入領域を開口してｐ−１ｎＰ層４、
ｎ−ＩｎＰ層３内にＺｎを拡散してｐ壁領域５を形成す
る。
７を被着し、電流注入領域を開口してｐ−１ｎＰ層４、
ｎ−ＩｎＰ層３内にＺｎを拡散してｐ壁領域５を形成す
る。
つぎに、ｎ−１ｎＰ基板１の裏面にｎ側電極８、ｐ壁領
域５を覆ってｎ側電極９を形成する。
域５を覆ってｎ側電極９を形成する。
以上の構造をもつ光スィッチの電流注入領域に電流が流
れていない状態では前記の導波路の厚さの薄い部分の等
価的な屈折率変化分Δｎｂでは全反射が起こらず、ボー
ト１から来た光はボート３に出る。電流注入領域に電流
が流れるとプラズマ効果による屈折率変化分Δｎ、だけ
この領域の屈折率が低下して全反射が起こり、ボート１
から来た光はボート４に出る（図の矢印）。
れていない状態では前記の導波路の厚さの薄い部分の等
価的な屈折率変化分Δｎｂでは全反射が起こらず、ボー
ト１から来た光はボート３に出る。電流注入領域に電流
が流れるとプラズマ効果による屈折率変化分Δｎ、だけ
この領域の屈折率が低下して全反射が起こり、ボート１
から来た光はボート４に出る（図の矢印）。
この実施例の構造では、
Δｎ、 ＝ｏ、ｏｏｓ 、 Δｎｂ ＝０．０１ 、ｎ
＝３．３３９で導波路の交差角θ＝１０°である。
＝３．３３９で導波路の交差角θ＝１０°である。
これに対し、従来例のΔｎｂ ＝ Ｏ場合はθ＝６６で
ある。
ある。
以上詳細に説明したように本発明によれば、交差角の大
きい光スィッチを構成でき、素子長を短くすることがで
き、従って素子の小型化に効果がある。
きい光スィッチを構成でき、素子長を短くすることがで
き、従って素子の小型化に効果がある。
第１図（１１〜（３）は本発明による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図、 第２図（１１〜（３）は従来例による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図である。 図において、 ■はｎ−１ｎＰ基板、 ２は導波路層でＩｎＧａＡｓＰ層、 ３はｎ−ＩｎＰ層、 ４はｐ−ＩｎＰ層、 ５．６はＺｎｎ拡散壁型領域 ７は５ｉ（ｈ層、 ８はｎ側電極、 ９はｎ側電極 （１）平面図 本発明の平面ロヒ訴面図 第 １ 図
ィッチの平面図と断面図、 第２図（１１〜（３）は従来例による交差型半導体光ス
ィッチの平面図と断面図である。 図において、 ■はｎ−１ｎＰ基板、 ２は導波路層でＩｎＧａＡｓＰ層、 ３はｎ−ＩｎＰ層、 ４はｐ−ＩｎＰ層、 ５．６はＺｎｎ拡散壁型領域 ７は５ｉ（ｈ層、 ８はｎ側電極、 ９はｎ側電極 （１）平面図 本発明の平面ロヒ訴面図 第 １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基体内に、交差する２本の導波路と、交差部に電流を注
入する手段とを有し、 交差部における導波路の厚さを、電流注入領域でそれ以
外の領域より薄くしたことを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3631187A JPS63202722A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3631187A JPS63202722A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63202722A true JPS63202722A (ja) | 1988-08-22 |
Family
ID=12466300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3631187A Pending JPS63202722A (ja) | 1987-02-19 | 1987-02-19 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63202722A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02269324A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-02 | Ricoh Co Ltd | 半導体光スイッチ |
-
1987
- 1987-02-19 JP JP3631187A patent/JPS63202722A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02269324A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-02 | Ricoh Co Ltd | 半導体光スイッチ |
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