JPS6396638A - 導波型光スイツチ - 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】 し産業上の利用分野〕 この発明は、導波路中を伝播する光の進行方向を電気的
に制御する導波型光スイッチに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の導波型光スイッチとしては、種々のもの
がちるが、”ｔｌｊえば、第４図に示すようなものがあ
る。

第４図は従来の導波型光スイッチを示す断面図である。

同図に示すように、この導波型光スイッチは基板材料と
してＧａＡｓ　、ＩｎＰ等の化合物半導体を用い、レー
ザダイオードやフォトダイオード等と一体化できるよう
にした点で特徴を有するものである。

詳しくは、１は下部電極であジ、この下部電極１にｎ”
ＩｎＰ基板２、ｎ＋ＩｎＧａＡｓＰクラッド層３および
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ　　導波層４が順次積層され、この
ｎ−Ｉ　ｎＧａ　Ａｓ　Ｐ　導波層４の上側を段付形状
とし、この段付部分にＰ’ＴｎＧａＡｓＰ　　クラッド
層５および上部電極６が積層されている。

ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ　系の基板材料についても同様
の積層構造となっている。

上下のクラッド層３，５は小さい抵抗値に設定されてｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ　　導波層４に大きい電界が印加され
るようになっている。

前記構成において、上下部電極１，６を介して導波層４
に電界を印加すると、電界の印加部分では、屈折率の低
下によシ、全反射条件が満されるので、導波層４中を伝
播する元が電界の印加部分で全反射し光の進行方向が変
化し、元スイッチングが可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記の構成では、電界が有効に導波層に印加さ
れるようにクラッド層のキャリア密度を大きくして抵抗
値を小さく設定した積層構造であるので、導波層中を伝
播する光がクラッド層にわずかにしみ出し、そのため、
キャリアによる吸収を受け、伝播ロスが増大するという
問題があった。

そこで、この発明は前記問題点に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、伝播ロスの低減を図った
導波型光スイッチを提供することにある。

し問題点を解決するための手段〕 前記目的に沿うこの発明の構成は元スイッチ部と電極と
の間にキャリア密度の大きい化合物半導体で伝導部を形
成したことを要旨とする。

〔作　用〕

前記構成において、両電極間に電界をかけると、電界は
伝導部を経て元スイッチ部の表裏面に加えられる。

これは両電極間の距離は両伝導部間の距離としてみるこ
とができるので、元スイッチ部の表裏面に加えられる電
界の強度を増大させることができる。

その結果、導波層およびこれを挾むクラッド層のキャリ
ア密度を低下させることが可能となり、キャリアによる
光吸収が減少し、したがって、前記問題点を除去するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は第１実施例に係る導波型光スイッチを示すもの
であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）
のＡ−Ａ線断面図でちる。

同図において、７はＮ”ＧａＡｓ基板でアク、このＮ”
ＧａＡｓ基板７にｎ−ＧａＡｓＡ６クラツド層８、ｎ−
ＧＡＡＳ　　導波層９およびｎ　−Ｇ　Ａ　Ａ　ｓ　Ａ
　ｅクラッド層８ａが順次積層されている。

ｎ−（ｇＡｓ　　導波層９には、リッジ構造により、２
本の導波路１１ａ〜１１ａと１２ａ〜１２ａがたすき状
に交差するように形成されている。

１３は導波路１１ａ〜ｌｌａと１２ａ〜１２ａ　　との
交差部に設けられた同質半導体の長方形の元スイッチ部
でラシ、この元スイッチ部１３は電界の印加により、キ
ャリアが注入されて屈折率が低下し全反射条件が満たさ
れるようになっている。

この元スイッチ部１３に電界を印加するためにｎ”ＧＡ
ＡＳ　　基板７に下部電極１４が設けられ、元スイッチ
部１３に対応したｎ”’ＧａＡｓＡ６クラツド層８ａの
位置に元スイッチ部１３と同じ長方形形状の上部電極１
５が設けられている。

元スイッチ部１３に対応したキャリア密度の大きいｎ”
ＧａＡｓ　　基板７の位置にリッジ構造により下部伝導
部１６が形成され、ｎ”Ｇａ　Ａｓ　　基板７が下部伝
導部１６を介して元スイッチ部１３と電気的に接続でき
るようになっている。

また、この元スイッチ部１３と上部電極１５との間に上
部伝導部１７が形成され、この上部伝導部１７は小さい
抵抗値により伝導度を飛躍的に上昇させるＰ”ＧａＡｓ
　　Ｉ＞るいはＰ”ＧｈＡｓｋｌ等の化合物半導体から
なり、選択エピタキシャルあるいは不純物拡散による方
法で生成される。

選択エピタキシャルによる方法は一つの結晶でおるｎ　
−Ｇ　Ａ　Ａ　ｓ　　導波層９の上に局部的に他の結晶
であるＰ”ＧａＡＳ　　あるいはＰ”ＧａＡｓ基板を規
則的配列して成長させることにより上部伝導部１７を形
成する方法である。

また、不純物拡散による方法は不純物金属を高温下にお
いて半導体中に熱拡散させることにより、Ｐ”ＧａＡＳ
　　４るいはＰ”Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ａｌ製の上部伝導部
１Ｔを形成する方法である。

なお、各層の厚さは１μｍ程度とする。

次に、前記構成の導波型光スイッチの動作を説明する。

導波路１１ａ〜１１ａ、１２ａ〜１２ａでは、そのリッ
ジ構造により、横方向の光は閉じ込められ、導波路１１
ａ〜１１ａ、１２ａ〜１２ａ中を伝播する光がクララド
層８，８ａへ漏れることがない。

しかも、上下の伝導部１７．１６の存在により、クラッ
ド層８，８ａを、キャリア密度の小さい化合物半導体で
形成することができるので、キャリアによる光の吸収は
著しく減少する。

元スイッチ部１３では、上下の伝導部１７．１６間の距
離が狭小でちるので、光スイッチ部１３に強度の大きい
電界を印加することができる（電界の強さ＝印加電圧／
上下の伝導部間の距離）。

反面、上下の伝導部１７．１６において、キャリアによ
る光の吸収は避けられないが、元スイッチ部１３の長手
方向の長さは１朋〜数皿程度であるので、光の吸収はわ
ずか１〜３ｄＢ程度の大きさにとどめることができる。

第２図は第２実施例を示す第１図（ｂ）と対応した断面
図である。

第２実施例は前記第１実施例とほぼ同様の構成を有する
が、元スイッチ部１８をｎ−ＱａＡｓ導波層１９および
これと材質を異にするＰ−ＧａＡＢ＋、１ツジ部２０で
形成した点で特徴を有する。

この第２実施例の動作については、前記第１実施例とほ
ぼ同様であるが、ｎ“ＧＡＡＳ　　導波層１９とＰ−Ｇ
ａＡｓ　　＋）ツジ部２０間に空乏層が形成されるので
、キャリアによる光の吸収をいっそう低減させることが
できる。

第３図は第３実施例を示す第１図（ｂ）と対応した断面
図である。

この第３実施例は前記第１実施例とほぼ同様の構成を有
するが、第１実施例に対してクラッド層を全く除去した
点で特徴を有する。

この第３実施例の動作については第１実施例とほぼ同様
であるので、その説明を省略するが、製造方法について
は、屈折率分布が深さ方向に非対称となるので、導波層
１９をあまシ薄く形成することができないが、製造工程
が簡素化される。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、元
スイッチ部と電極との間にキャリア密度の大きい化合物
半導体で伝導部を形成した構成としたので、元スイッチ
部の表裏面に加えられる電界の強度を増大させ、クラッ
ド層のキャリア密度を小さく設定できる。

したがって、従来例では、導波路全体にわたって１０　
ｄ　Ｂ／ｃ！ｒＬ程度の伝播ロスがアク、そのため、マ
ドＩＪツクスス１ツテを組んだ場合に一つの光スィッチ
あたりの伝播ロスが７〜９ｄＢとなっていたのに対し、
この発明においては、伝播ロスは伝導部のみに生じ、１
〜３ｄＢ　以下に抑えることができるという効果がある
。

また、電界強度の増大分だけ動作電圧を低減させること
ができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る導波型光スイッチを示す構成
図、第２図は第２実施例を示す断面図、第３図は第３実
施例を示す断面図、第４図は従来例を示す断面図である
。 ７−　Ｎ”Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板　　８　、８　ａ−ｎ−
ＧａＡｓＡ６クラツド層　９−　ｎ−ＧＡＡｓ導波層　
１１ａ〜１１ａ・・・導波路　１２ａ〜１２ａ　　・・
・導波路　１３・・・元スイッチ部　１４・・・下部電
極　１５・・・上部電極　１６・・・下部伝導部　１７
・・・上部伝導部　１８・・・元スイッチ部　１９−ｎ
−ＧａＡｓ導波層　２０−ｐ−ｃａＡｓリッジ部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化合物半導体からなる導波層に導波路を形成し、こ
   の導波路に電界の印加により屈折率が低下して全反射可
   能な光スイッチ部を設けて導波路中を伝播する光の進行
   方向を電気的に制御する導波型光スイッチにおいて、 前記光スイッチ部と電極との間にキャリア密度の大きい
   化合物半導体で伝導部を形成したことを特徴とする導波
   型光スイッチ。