SU1730604A1 - Waveguide reflective cell - Google Patents

Waveguide reflective cell Download PDF

Info

Publication number
SU1730604A1
SU1730604A1 SU894673144A SU4673144A SU1730604A1 SU 1730604 A1 SU1730604 A1 SU 1730604A1 SU 894673144 A SU894673144 A SU 894673144A SU 4673144 A SU4673144 A SU 4673144A SU 1730604 A1 SU1730604 A1 SU 1730604A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
waveguide
corrugation
comb
reflection coefficient
elements
Prior art date
Application number
SU894673144A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Васильевич Черемискин
Тамара Константиновна Чехлова
Альберт Георгиевич Тимакин
Original Assignee
Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы filed Critical Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы
Priority to SU894673144A priority Critical patent/SU1730604A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1730604A1 publication Critical patent/SU1730604A1/en

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к интегральной оптике и может найти применение в структурах полупроводниковых инжекционных лазеров, спектральных фильтров, модовых преобразователей. Цель изобретени  - упрощение использовани  в устройствах, выполненных по планарной технологии, и повышение коэффициента отражени . Гофр Брэхловского отражател  выполнен на боковых поверхност х гребенчатого волновода , при этом верхн   поверхность может быть использована дл  нанесени  планар- ных электродных или волноводных структур . Повышаетс  коэффициент отражени , так как при данной глубине модул ции толщины гофр легко может быть выполнен симметричным с противоположных сторон гребенчатого волновода. 2 ил.The invention relates to integrated optics and can be used in the structures of semiconductor injection lasers, spectral filters, mode converters. The purpose of the invention is to simplify use in devices made according to planar technology and to increase the reflection coefficient. The Brechlow reflector corrugation is made on the side surfaces of the comb waveguide, while the upper surface can be used to apply planar electrode or waveguide structures. The reflection coefficient increases, since at a given depth of modulation of the thickness, the corrugations can easily be made symmetrical on opposite sides of the comb waveguide. 2 Il.

Description

Изобретение предназначено дл  использовани  в интегральной оптике и интегральной оптоэлектронике при создании распределенных брэгговских отражателей (РБО), узкополосных фильтров, дефлекторов и элементов РОС и РБО лазеров.The invention is intended for use in integrated optics and integrated optoelectronics in the creation of distributed Bragg reflectors (DBRs), narrowband filters, deflectors and elements of POC and RBR lasers.

Среди элементов интегральной оптики и интегральной оптоэлектроники известны отражательные элемелты (РОС и РБО), состо щие из оптического планарного или по- лоскового волноводов, содержащих гофрированный участок поверхности границы раздела сред волновода. Такие РОС- и РБО- элементы выполн ютс  с помощью голографии путем экспонировани  сло  фоторезиста интерференционной картиной с требуемым периодом гофра и последующего про влени  и травлени .Among the elements of integrated optics and integrated optoelectronics, reflective elements (DFB and DBR) are known, consisting of optical planar or strip waveguides containing a corrugated portion of the surface of the interface between the waveguide media. Such POC and PBR elements are performed using holography by exposing the photoresist layer to an interference pattern with the required corrugation period and subsequent appearance and etching.

Указанные элементы имеют следующие недостатки:These elements have the following disadvantages:

трудности использовани  интегральной технологии при изготовлении интегральныхdifficulties of using integrated technology in the manufacture of integral

оптических схем, поскольку изготовление РОС- и РБО-элементов требует привлечени  голографических методов, нарушающих единую технологию формировани  интегральных схем;optical circuits, since the manufacture of POC and OBR elements requires the use of holographic methods that violate the unified technology for the formation of integrated circuits;

форма профил  гофра ввиду особенностей технологического процесса изготовлени  РБО- и РОС-элементов голографическим методом отличаетс  от синусоидальной, что создает потери на рассе ние в этих элементах , а в лазерах приводит к возрастанию порога генерации;the shape of the corrugation profile is different from the sinusoidal method by the holographic method of manufacturing RBT and DFB elements, which creates scattering losses in these elements, and in lasers leads to an increase in the generation threshold;

трудности получени  коэффициентов отражени , близких к единице, на малых длинах волновода (пор дка 10 мкм), характерных дл  интегральной оптоэлектроники.the difficulty of obtaining reflection coefficients close to unity at small waveguide lengths (on the order of 10 microns) characteristic of integrated optoelectronics.

Практически в используемых инжекционных полупроводниковых лазерах с РОС и РБО коэффициенты отражени  при длинах гофрированного участка 10 мкм значительно меньше 0,1 из-за малой глубины гофра. При больших глубинах гофра его профиль сущеслIn practice, used injection semiconductor lasers with POC and SBR reflectance coefficients for lengths of the corrugated section of 10 µm are significantly less than 0.1 due to the small depth of the corrugation. At great depths of the corrugation, its profile existed

сwith

XI со о о о UXi so about about u

ственно отличаетс  о г синусоидальной формы , что приводит к значительным потер м мощности излучени  лазера и требует повышени  тока накачки.The difference in rusts is sinusoidal, which leads to a significant loss of laser power and requires an increase in the pump current.

Цель изобретени  - возможность упрощени  использовани  пленарной интегрально-оптической технологии при создании РОС- и РБО-элементов, а также получение высоких коэффициентов отражени  (близких к единице) в РОС- и РБО-эле- ментах.The purpose of the invention is the possibility of simplifying the use of plenary integrated optical technology in the creation of POC- and RBR-elements, as well as obtaining high reflection coefficients (close to unity) in the POC- and RBR-elements.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что вместо гофра с малой глубиной (амплитудой ) на поверхности границ раздела сред гребенчатого полоскового волновода (фиг.1) создаетс  с помощью маски гофр на боковых сторонах гребенчатого волновода (фиг.2).The goal is achieved by the fact that instead of a corrugation with a small depth (amplitude) on the interface surface of the comb strip waveguide (Fig.1), a corrugation is created on the sides of the comb waveguide (Fig.2) using a mask.

На фиг.1 и 2 изображены волноводные отражательные элементы.Figure 1 and 2 shows the waveguide reflective elements.

Волноводный отражательный элемент содержит гребенчатый полосковый волновод 1 (фиг.2), представл ющий собой полоску пр моугольного сечени  с размерами 2S х 2d из материала с показателем преломлени  т, большим показателей преломлени  подложки, на которой он лежит, и показателей преломлени  сверху и сбоку от него (па и iv). Боковые поверхности 2 гребенчатого полоского волновода гофрированы с периодом гофра Л, определ емым выражением ЯThe waveguide reflective element contains a comb-shaped strip waveguide 1 (Fig. 2), which is a rectangular section with dimensions of 2S x 2d of a material with a refractive index greater than the substrate’s refractive index and the refractive indices above and to the side of him (pa and iv). The side surfaces 2 of the comb-shaped strip waveguide are corrugated with a corrugation period L defined by the expression I

Л (1)L (1)

2 п 1эф 2 n 1eff

где п 1Эф - эффективный показатель преломлени  полоскового волновода, Я-длина волны излучени .where n 1Ef is the effective refractive index of a strip waveguide, and I is the radiation wavelength.

Действие РБО и РОС основано на использовании эффекта брэгговского отраже- ни , когда отражаетс  и синфазно складываетс  только излучение с длиной волны, удовлетвор ющей условию (1). По сравнению с прототипом коэффициент отражени  брэгговских структур с гофрированными боковыми поверхност ми примерно на пор док выше за счет большой амплитуды гофра.The action of DBR and DFB is based on the use of the Bragg reflection effect, when only radiation with a wavelength satisfying condition (1) is reflected and in phase. Compared to the prototype, the reflection coefficient of Bragg structures with corrugated side surfaces is approximately an order of magnitude higher due to the large amplitude of the corrugation.

Коэффициент отражени  света г, получаемый при этом, может быть оценен, например, с помощью формулы дл  симметричного волновода с симметричным синфазным гофром. , л л,о л л ,The light reflection coefficient g obtained in this case can be estimated, for example, using the formula for a symmetric waveguide with a symmetric in-phase corrugation. , l l, o l,

IP 2, е (i-nl) KoCosVflcfIP 2, e (i-nl) KoCosVflcf

Г™аЬ4№ /Уо)2 Г ™ ab4№ / Wo) 2

где Р и АР - падающа  и отраженна  мощности;where P and AR are the incident and reflected powers;

т, пз - показатели преломлени  волно- водного сло  и волноводных слоев обрамл ющих сред;t, pz are the refractive indices of the waveguide layer and waveguide layers of the surrounding media;

- волновое число падающей и отраженной волноводной моды; - the wave number of the incident and reflected waveguide modes;

d - половина толщины волноводного сло ;d is half the thickness of the waveguide layer;

Xo ul-ftlXo ul-ftl

..

Я- длина волны в вакууме;I - wavelength in vacuum;

а - амплитуда гофра;a is the amplitude of the corrugation;

L - длина гофрированной области.L is the length of the corrugated area.

Эта формула может быть применена дл  оценки гребенчатого полоскового волновода с гофром на боковых стенках. При этом дл  простоты прин то, что толщина волно0This formula can be applied to estimate a comb-shaped strip waveguide with a corrugation on the side walls. For simplicity, however, it is assumed that the thickness of wave 0

5five

00

00

5five

водного сло  2d равна ширине гребенчатого полоскового волновода 2S, а п/ П2 - показатель преломлени  боковых сред гребенчатого полоскового волновода. Коэффициент 0 отражени  дл  гребенчатого полоскового волновода с параметрами:water layer 2d is equal to the width of the comb-shaped strip waveguide 2S, and n / P2 is the refractive index of the side media of the comb-shaped strip waveguide. Reflection coefficient 0 for a comb-shaped waveguide with parameters:

т 3,6(Ga As); П2 3,4(Ga Al As); n 3,4 (Ga Al As); Я 0,6 мкм; #0 0,84 К0; у0 0,83 К0; d 0,5 мкм; L 10 мкм; d 5 о,2 мкм, и гофром на боковых стенках составл ет 80%. При увеличении d коэффициент отражени  г приближаетс  к 100%.T 3.6 (Ga As); P2 3,4 (Ga Al As); n 3.4 (Ga Al As); I am 0.6 microns; # 0 0.84 K0; y0 0.83 K0; d 0.5 microns; L 10 microns; d 5 o, 2 µm, and the corrugation on the side walls is 80%. As d increases, the reflection coefficient g approaches 100%.

Кроме того, предлагаема  структура позвол ет упростить технологический процесс при их производстве. Это достигаетс  тем, что процесс изготовлени  гребенчатого полоскового волновода и брэгговской структуры , а также других элементов оптической схемы совмещаетс , т.е. производитс  единым технологическим актом, а не поэтапно (как в прототипе).In addition, the proposed structure allows to simplify the technological process during their production. This is achieved by the fact that the manufacturing process of the comb-shaped strip waveguide and the Bragg structure, as well as other elements of the optical scheme, is combined, i.e. produced by a single technological act, rather than in stages (as in the prototype).

Дл  практического осуществлени  данных волноводных брэгговских структур следует применить фото-, электронно-, ионно- или рентгенолитографию, используемую при создании инжекционных гетерострук- тур на арсениде галли , и получить конфигурацию слоев, изображенную на фиг.2. 5 Конструкци  и способ конкретного исполнени  предлагаемых волноводных отражательных элементов обладает существенной новизной.For the practical implementation of these waveguide Bragg structures, photo-, electron-, ion-or-x-ray lithography should be used to create injection heterostructures on gallium arsenide and obtain the configuration of the layers shown in Fig.2. 5 The design and method for the specific implementation of the proposed waveguide reflective elements has a significant novelty.

Предлагаемое изобретение может быть осуществлено в электронной промышленности.The proposed invention can be implemented in the electronics industry.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Волноводный отражательный элемент, включающий гребенчатый полосковый волновод со средством пространственной модул ции посто нной распространени  волноводной моды, выполненный в виде гофра на поверхности волновода, отличающийс  тем, что , целью упрощени  использовани  в устройствах, выполненныхA waveguide reflective element comprising a comb-shaped strip waveguide with a means of spatial modulation of a constant propagation of a waveguide mode, made in the form of a corrugation on the surface of a waveguide, characterized in that, in order to simplify use in devices made по планарной технологии и повышени  ко- боковых поверхност х гребенчатого волно- эффициента отражени , гофр выполнен на вода.According to the planar technology and the enhancement of the lateral surfaces of the comb wave reflection coefficient, the corrugation is made on water. Фиг 1.Fig 1. ,.III ./Г Л t Г4 О , .III ./Г Л t Г4 О К С - с - 1 b И г d г I-1 ггАK C - s - 1 b And g d g I-1 yr -U- i -4-А-U- i -4-A пПpp Вид СВЕРХУ по сечению ДАView from above section YES п.,P., У п / &Y p & I Л Л A /vi L7 v. V/ ч-/ -j UI L L A / vi L7 v. V / h- / -j u MiMi ч/VWf.h / vwf. -i-i ГЬGb
SU894673144A 1989-04-03 1989-04-03 Waveguide reflective cell SU1730604A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894673144A SU1730604A1 (en) 1989-04-03 1989-04-03 Waveguide reflective cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894673144A SU1730604A1 (en) 1989-04-03 1989-04-03 Waveguide reflective cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1730604A1 true SU1730604A1 (en) 1992-04-30

Family

ID=21439139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894673144A SU1730604A1 (en) 1989-04-03 1989-04-03 Waveguide reflective cell

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1730604A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107959482A (en) * 2017-11-15 2018-04-24 哈尔滨工程大学 A kind of adjustable audio frequency comb filter of port number

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СуемацуЯ,и Арам С. ТИИЭР 1987, т. 75, № 11, с. 38. Кейси X. и Паниш М., Лазеры на гетерост- руктурах. Т.1, М., 1981, с. 60. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107959482A (en) * 2017-11-15 2018-04-24 哈尔滨工程大学 A kind of adjustable audio frequency comb filter of port number
CN107959482B (en) * 2017-11-15 2021-05-11 哈尔滨工程大学 Audio comb filter with adjustable channel number

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6945954B2 (en) Grating coupler system and integrated grating coupler system
CA1210122A (en) Monolithically integrated distributed bragg reflector laser
KR100453814B1 (en) Semiconductor optical devices with differential grating structure and method for manufacturing the same
JPH09172227A (en) Photoelectron quantum well device
TW200844526A (en) Optical device having diffraction gratings coupling guided wave, and its manufacture method
US20080137704A1 (en) Tuneable unipolar lasers
US4286232A (en) Laser with distributed reflector
US4796274A (en) Semiconductor device with distributed bragg reflector
US11204467B2 (en) Integrated grating coupler
JP3418553B2 (en) Semiconductor Bragg reflector and method of manufacturing the reflector
WO2007040108A1 (en) Semiconductor photo-element and external resonance laser having the semiconductor photo-element
JP3711446B2 (en) Wavelength filter
US20050249473A1 (en) Method for enhancing optical characteristics of multilayer optoelectronic components
JPH06244503A (en) Distributed feedback semiconductor laser structure
SU1730604A1 (en) Waveguide reflective cell
JPH06201909A (en) Production of diffraction grating
US4837775A (en) Electro-optic device having a laterally varying region
EP3435499B1 (en) Method for making a semiconductor laser diode, and laser diode
JP2002223032A (en) Optical element and method for manufacturing it
JPH0477478B2 (en)
JPH0147031B2 (en)
JPH02143581A (en) Semiconductor laser element
JPH01283892A (en) Semiconductor laser element
US20220350059A1 (en) Bragg mirror and method for producing a bragg mirror
JPS60152086A (en) Semiconductor laser device