JPWO2018079112A1 - 半導体光導波路及び光集積素子 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施の形態1に係る光集積素子の構成を示す上面図であり、図2は、当該光集積素子の構成を上面から見た断面図である。図1及び図2には、導波方向A−A’が示されている。
図3は、図1及び図2のB−B’に沿った断面図であり、半導体レーザ121の断面構造を示す。半導体レーザ121は、InP基板101上に配設された第1クラッド層110、第1コア層102、第2クラッド層111、電流ブロック層104、及び、第5クラッド層103を備える。
図7は、図1及び図2のF−F’に沿った断面図であり、変調器123の断面構造を示す。半導体レーザ121は、InP基板101上に配設された第3クラッド層112、第2コア層109、第4クラッド層113、及び、第5クラッド層103を備える。
次に、接続導波路122の構成について説明する。図4〜図6に示された各構成について詳細に説明する前に、接続導波路122の全体構成について詳細に説明する。
次に、以上のような本実施の形態1に係る光集積素子の製造方法について説明する。まず図9に示すように、InP基板101上に、埋め込み型導波路を構成する第1クラッド層110、第1コア層102及び第2クラッド層111を順に積層する。
以上のような本実施の形態に1に係る半導体光導波路及び光集積素子によれば、コア層幅変化開始位置105からリッジ幅変化終了位置108にかけて、第2コア層109の幅及びリッジ幅が徐々に変化するように構成されている。このため、埋め込み型導波路からなる半導体レーザ121で導波する光モード形状から、リッジ型導波路からなる変調器123で導波する光モード形状へ、光の損失が抑制された状態で変換することができる。また、埋め込み型導波路からコア層幅変化終了位置106までの領域では、第2コア層109が、第1及び第2クラッド層110,111または第3及び第4クラッド層112,113と、電流ブロック層104とによって囲まれる。このため、第1コア層102と第2コア層109に電流を効率的に注入することができる。
実施の形態1では、図1及び図2のように、コア層幅変化終了位置106とリッジ幅変化開始位置107とは同じ位置であったが、これに限ったものではない。図16は、本発明の実施の形態2に係る光集積素子の構成を示す上面図であり、図17は、当該光集積素子の構成を上面から見た断面図である。
以上のような本実施の形態に2に係る半導体光導波路及び光集積素子によっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。つまり、光モード形状を、光の損失が抑制された状態で変換することができるだけでなく、第1コア層102と第2コア層109に電流を効率的に注入することができる。
実施の形態1と実施の形態2では、図3及び図18のように電流ブロック層104は、第1コア層102より屈折率が低く、電気抵抗が高い半導体であり、B−B’に沿った部分などの断面構造は、埋め込み型導波路の構造であった。しかし、電流ブロック層104を空気に変更した場合、空気は第1コア層102より屈折率が低く、電気抵抗が高い。このとき第5クラッド層103の幅を第1コア層102の幅と同じにすると、B−B’に沿った部分などの断面構造は、図26のようにハイメサ型導波路の構造となる。
実施の形態1及び実施の形態2では、図2及び図17に示すように、埋め込み型導波路を半導体レーザ121として、リッジ型導波路を変調器123として採用したが、本発明はこの構成に限るものではない。例えば、図25に示すように、変調器123が埋め込み型導波路の断面構造を有し、半導体レーザ121がリッジ型導波路の断面構造を有するとして、変調器123が、接続導波路122の一端側Aに対応する部分と接続され、半導体レーザ121が、接続導波路122の他端側A’に対応する部分と接続されるとしてもよい。この場合、リッジ型導波路である半導体レーザ121から導波された光が、導波損失が抑制されたまま埋め込み型導波路である変調器123に導波することができるだけでなく、変調器123のコア層に電流を効率的に注入することができる。
Claims (12)
- 基板上に配設された半導体光導波路であって、
前記基板よりも屈折率が高いコア層と、
前記コア層よりも屈折率が低いクラッド層と、
前記コア層よりも電気抵抗が高く、前記コア層よりも屈折率が低い電流ブロック層と
を備え、
前記基板の一端側において、前記コア層、前記クラッド層及び前記電流ブロック層を含む埋め込み型導波路が配設され、かつ、前記コア層の積層方向における両側が前記クラッド層によって挟まれ、前記コア層の前記積層方向と垂直である幅方向における両側が前記電流ブロック層によって挟まれ、
前記基板の他端側において、前記コア層及び前記クラッド層を含むリッジ型導波路が配設され、かつ、前記コア層の前記積層方向における両側が前記クラッド層によって挟まれ、前記コア層を挟んでいる前記クラッド層のうち、前記基板から遠い側の前記クラッド層の断面形状が凸形を有しており、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記埋め込み型導波路と前記リッジ型導波路とが結合されている、半導体光導波路。 - 請求項1に記載の半導体光導波路であって、
前記コア層は、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記一端側から前記他端側に向かうに従い幅が大きくなる部分を有し、
前記電流ブロック層は、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記一端側から前記他端側に向かうに従い幅が前記コア層の幅の変化に応じて変化する部分を有し、
前記リッジ型導波路の凸部の突起は、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記一端側から前記他端側に向かうに従い幅が小さくなる部分を有する、半導体光導波路。 - 請求項1または請求項2に記載の半導体光導波路であって、
前記コア層は、
InGaAsPまたはAlGaInAsを含む、半導体光導波路。 - 請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路であって、
前記電流ブロック層は、
Zn,S,Fe,Ruのいずれか1つとInPとを含む、半導体光導波路。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路と、
前記基板上に配設され、前記埋め込み型導波路と同様の断面構造を有する半導体レーザと、
前記基板上に配設され、前記リッジ型導波路と同様の断面構造を有する変調器と
を備え、
前記半導体レーザは、前記半導体光導波路の前記一端側に対応する部分と接続され、
前記変調器は、前記半導体光導波路の前記他端側に対応する部分と接続された、光集積素子。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路と、
前記基板上に配設され、前記埋め込み型導波路と同様の断面構造を有する変調器と、
前記基板上に配設され、前記リッジ型導波路と同様の断面構造を有する半導体レーザと
を備え、
前記変調器は、前記半導体光導波路の前記一端側に対応する部分と接続され、
前記半導体レーザは、前記半導体光導波路の前記他端側に対応する部分と接続された、光集積素子。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路と、
前記基板上に配設され、前記埋め込み型導波路と同様の断面構造を有する半導体レーザと、
前記基板上に配設され、前記リッジ型導波路と同様の断面構造を有する半導体光増幅器とを備え、
前記半導体レーザは、前記半導体光導波路の前記一端側に対応する部分と接続され、
前記半導体光増幅器は、前記半導体光導波路の前記他端側に対応する部分と接続された、光集積素子。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路と、
前記基板上に配設され、前記埋め込み型導波路と同様の断面構造を有する半導体光増幅器と、
前記基板上に配設され、前記リッジ型導波路と同様の断面構造を有する半導体レーザとを備え、
前記半導体光増幅器は、前記半導体光導波路の前記一端側に対応する部分と接続され、
前記半導体レーザは、前記半導体光導波路の前記他端側に対応する部分と接続された、光集積素子。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路と、
前記基板上に配設され、前記埋め込み型導波路と同様の断面構造を有する半導体光増幅器と、
前記基板上に配設され、前記リッジ型導波路と同様の断面構造を有する変調器とを備え、
前記半導体光増幅器は、前記半導体光導波路の前記一端側に対応する部分と接続され、
前記変調器は、前記半導体光導波路の前記他端側に対応する部分と接続された、光集積素子。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体光導波路と、
前記基板上に配設され、前記埋め込み型導波路と同様の断面構造を有する変調器と、
前記基板上に配設され、前記リッジ型導波路と同様の断面構造を有する半導体光増幅器とを備え、
前記変調器は、前記半導体光導波路の前記一端側に対応する部分と接続され、
前記半導体光増幅器は、前記半導体光導波路の前記他端側に対応する部分と接続された、光集積素子。 - 基板上に配設された半導体光導波路であって、
前記基板よりも屈折率が高いコア層と、
前記コア層よりも屈折率が低いクラッド層と、
前記基板の一端側において、前記コア層及び前記クラッド層を含み、前記クラッド層の幅と前記コア層の幅とが同じハイメサ型導波路が配設され、
前記基板の他端側において、前記コア層及び前記クラッド層を含むリッジ型導波路が配設され、かつ、前記コア層の積層方向における両側が前記クラッド層によって挟まれ、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記ハイメサ型導波路と前記リッジ型導波路とが結合され、
前記コア層は、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記一端側から前記他端側に向かうに従い幅が大きくなる部分を有し、
前記リッジ型導波路の凸部の突起は、
前記基板の前記一端側と前記他端側との間において、前記一端側から前記他端側に向かうに従い幅が小さくなる部分を有する、半導体光導波路。 - 請求項2に記載の半導体光導波路である第1半導体光導波路と、
請求項11に記載の半導体光導波路である第2半導体光導波路と
を備え、
前記第1半導体光導波路の前記リッジ型導波路と、前記第2半導体光導波路の前記リッジ型導波路とが結合されている、半導体光導波路。
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