JPS6356613A - 光導波路 - Google Patents

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】 〔概要〕 この発明は、３次元光導波路にかかり、多重量子井戸構
造の導波層と、畝状をなす凸起と、該凸起形成面に接す
る電極と、これに対向する電極とを設け、該２電極間に
電圧を印加して該導波層内の屈折率分布を制御すること
により、低散乱損失の３次元光導波路を、容易に再現性
よく形成することを可能とするものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光導波路、特に３次元光導波路の構造に関する
。

光通信システム等に用いる光デバイスの集積化が進めら
れているが、近い将来に期待される集積化された多機能
光デバイスにおいて、先導波路は単なる伝播経路に止ま
らず、その構成要素として最も基本的で重要な役割を分
担するものとなる。

〔従来の技術〕

光集積回路装置に形成し得る先導波路として、垂直方向
のみに屈折率分布を持つ２次元導波路と、水平方向及び
垂直方向に屈折率分布を持つ３次元導波路とがあるが、
３次元導波路は伝播する光の回折損失が小さく、光ビー
ムのスポットサイズが安定に保たれるために光集積回路
装置に最も適している。

第２図はこの３次元導波路の１従来例を示す断面図であ
り、屈折率ｎ２の誘電体層１２上に、屈折率がｎ＋＞ｎ
ｚ≧ｎ、〉１の関係となる屈折率ｎ１の誘電体層１１と
、屈折率ｎ、の誘電体７１１３とを積層し、誘電体層１
３に畝状の凸起を設けている。この凸起の直下では等価
的な屈折率がその左右より大きくなって水平方向の屈折
率分布が形成され、垂直方向について屈折率が大きい誘
電体層１ｆの斜線で示した領域が光導波路となる。

この具体的な例として波長０．６３３−の帯域でスポッ
トサイズ１２ｊｒｒａの光ビームの光導波路を、例えば
誘電体層１１にｎ　ｌ　＝２．２０のＬｉＮｂＯ３、誘
電体層１２にｎｚ＝２．１８のＬｉＴａ０１、誘電体層
１３にｎ、＝２．１９のＴａ、０．を用い、誘電体層１
１の厚さｔ＋＝１１ｍｓ誘電体層１３の薄い部分の厚さ
ｔ３＝Ｑ、２４、凸起部分の幅ｗ　＝　３　ｐｍ、凸起
部分の高さΔｔ＝０．８−として構成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来例の構造では光ビームを閉じ込める誘電体層
１３を薄＜シ、光が滲み出す範囲内に凸起を形成するた
めに光散乱損失が大きく、また各部分の寸法等のばらつ
きが伝播特性に影響するために高い加工精度が必要であ
る。

多機能光デバイスを実現し実用化するために、その基本
的な構成要素である先導波路のこれらの問題点を解決す
ることが要望されている。

ｃ問題点を解決するための手段〕 前記問題点は、多重量子井戸構造の導波層と該導波層に
平行な畝状をなす凸起とを備えた基体と、該凸起形成面
に接する第１の電極と、該第１の電極に対向する第２の
電極とを備え、 該２電極間に電圧を印加して該導波層内の屈折率分布を
制御する本発明による先導波路により解決される。

〔作　用〕

多重量子井戸構造に垂直方向に電界を印加すれば屈折率
が減少するが、その変化量が例えば組成がその平均値に
相当する単一の半導体層に比較して温かに大きい。

本発明による光導波路は、第１図に示す実施例の如く、
導波層とする多重量子井戸構造２を備えた基体にこれに
平行な畝状をなす凸起４Ｒを設けて、該凸起形成面及び
対向面に電極５．６を設けている。この電極間５．６に
電圧を印加したときに多重量子井戸構造２に生ずる電界
は、凸起４Ｒの下の領域が凸起４Ｒを外れた部分より弱
く、従って凸起４Ｒ下の領域の屈折率がその周囲より大
きい屈折率分布が形成される。従って凸起部分の寸法、
印加電圧その他の要因を選択してこの屈折率分布を制御
し、所要の水平方向スポットサイズを得る光導波路を構
成することができる。

本発明による先導波路は前記従来例とは異なり、凸起４
Ｒを光が滲み出す範囲から離して形成することが可能で
あり、基体表面形状による散乱を防止することができる
。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図（ａｌは本発明の第１の実施例を示す模式側断面
図であり、例えば下記の様に製造される。

先ず不純物濃度Ｉ　ＸＩＯ”ｃｍ−’程度のｎ型インジ
ウムｅ（ＩｎＰ）基板１上に例えば有機金属熱分解気相
成長方法（ＭＯ−ＣＶＤ法）によって、ノンドープの多
重量子井戸構造２と厚さ例えば１μｍ、不純物濃度５　
ＸＩＯ”ｃｍ弓程度のｐ型１ｎＰ層３とをエピタキシャ
ル成長する。ただし多重量子井戸構造２は、ウェルＮ２
ａをルミネセンスピーク波長λｇ　＝　１．４５−のイ
ンジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）で厚さｌ。

師、バリアＪｉ２ｂをＩｎＰで厚さ２０ｎｍとして１０
対積層し、合計厚さを３００ｎｍとしている。

このＩｎＰ層３上に５ｉＯｚＪｔ！４をスパッタリング
法等によって厚さ３００ｎｍ程度に堆積し、例えば幅４
μ、高さ２５０ｎｍの畝状の凸起４Ｒを残すエツチング
を行う。次いで電極５を凸起４Ｒ及びその近傍上に、電
極６をＩｎＰ基板工の裏面にそれぞれ形成する。

本実施例の電極間に電極５をマイナス側とする１０■の
電圧を印加して、波長１．５５ｐｍ帯域の光に対する屈
折率が、多重量子井戸構造２の凸起４Ｒ下の領域で３．
２１、凸起４Ｒを外れた領域で３．１９となり、ＩｎＰ
基板１及びＩｎＰ層３は３．１７であって、ＩｎＰ　Ｉ
Ｗ３が十分に厚いために散乱損失が大幅に改善された光
導波路が再現性よく得られている。

また第１図（ｂｌは本発明の第２の実施例を示す模式側
断面図であり、ＳｉＯ□層４は畝状の凸起４Ｒのみを残
し、他を全く除去している。この実施例では第１の実施
例より低い電圧で同等の屈折率分布が得られている。

なお前記実施例では凸起４ＲをＳｉ０２層４を用いて形
成しているが、この凸起４Ｒは高抵抗半導体層を用いて
形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、散乱損失が極めて少
ない３次元光導波路を容易に再現性よく形成することが
可能となり、集積化された多機能光デバイス等の実現に
大きい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の模式側断面図、第２図は従来
例の模式側断面図である。 図において、 １はｎ型１ｎＰ基板、 ２は多重量子井戸構造、 ２ａはＩｎＧａＡｓＰウェル層、 ２ｂはＩｎＰ基板１層、 ３はｐ型ＩｎＰ層、 ４はＳｉｎ、層、 ４Ｒは畝状の凸起、 ５及び６は電極を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多重量子井戸構造の導波層と該導波層に平行な畝状をな
   す凸起とを備えた基体と、該凸起形成面に接する第１の
   電極と、該第１の電極に対向する第２の電極とを備え、
   該２電極間に電圧を印加して該導波層内の屈折率分布を
   制御することを特徴とする光導波路。