JP3441385B2 - 光結合デバイス - Google Patents
光結合デバイスInfo
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Description
る信号光のスポットサイズを低損失で変換し、かつ偏波
依存性の小さいスポットサイズ変換部を備えた光結合デ
バイスに関するものである。
体光スイッチ、あるいは、半導体光増幅器などの半導体
導波路デバイスと、単一モードファイバとの間を光結合
させる場合、デバイス端面とファイバを直接つきあわせ
て結合(バットジョイント)させると、互いの光導波路
光波スポットサイズが異なっているため、直接つきあわ
せた部分の結合損失が問題になる。通常、半導体光デバ
イスのモード直径(W)といわれている光波スポットサ
イズは2μm程度であり、ファイバのスポットサイズは
約10μmであるので、この結合損失は約10dBにな
る。そこで、最近では、コアをテーパ状に構成したテー
パ導波路によって、信号光のスポットサイズを変換して
結合損失を低減する方法が多く採られている。
重(WDN)方式を利用したフォトニックネットワーク
や光交換技術が期待されている。それらの方式におい
て、多くの場合、光デバイスの偏波依存性が問題にな
る。このような方式に用いられている偏波依存タイプの
半導体光増幅器(LDA)デバイスに関し、半導体増幅
部すなわち活性領域にスポットサイズ変換用テーパ導波
路をバットジョイントによってモノリシック集積化し
た、従来の光結合デバイスの構成例を次に示す。
路入出力端にテーパ導波路が接続されている。すなわ
ち、図6に示すように、2×1018cm-3以上の不純物
濃度とされたn形半導体からなる基板601の表面に
は、その一部をリッジ(ストライプ)状に加工すること
で下部クラッド層601aが形成され、この上に、光信
号の出力端より徐々に膜厚が厚くなるテーパ状に形成さ
れたテーパコア602が配置されている。また、テーパ
コア層602の他端に接触して下部クラッド層601a
上に活性領域コア603が形成されている。また、p形
半導体からなる上部クラッド層604が、n形半導体基
板601上に、それらを覆うように形成されている。こ
こで、抵抗を下げるという観点から、基板601の不純
物濃度は高ければ高い程良い。しかし、その抵抗が下が
るという効果は、n形不純物濃度の場合、2×1018c
m-3程度で飽和する。このため、一般には、低抵抗化と
いう観点から最大の効果が得られるように、基板601
の不純物濃度を2×1018cm-3以上としている。
性領域コア603に効率よく電流を注入するための5×
1018cm-3以上の不純物濃度とされたn形半導体から
なる電流狭窄層605が形成されている。ここで、その
電流狭窄という観点からは、電流狭窄層605における
不純物濃度は高ければ高い程良い。しかしながら、5×
1018cm-3を越えてあまり高い不純物濃度とすると、
結晶性の問題などが表面化し、素子としての特性が劣化
してしまう。それら光結合デバイスが用いられる一般的
な温度範囲では、電流狭窄層としてn形不純物濃度を5
×1018cm-3程度としておけば、十分な電流狭窄効果
が得られる。この結果、一般的に、電流狭窄層605の
n形不純物濃度は、結晶性を損なわない範囲で効果が得
られる最大の濃度として、5×1018cm-3としてい
る。なお、上部クラッド層604および電流狭窄層60
5上には、キャップ層606が形成されている。また、
図示していないが、活性領域コア603形成領域には、
電極が形成されている。
コア層602を用いることにより、信号光のスポットサ
イズを変換拡大し、テーパコア層602の出力端より出
射する出射光607が、結合先のファイバ(図示せず)
と低損失に結合するようにしている。また、このような
光結合デバイスでは、光デバイス特性の偏波依存性を小
さくするために、活性領域コア603の断面形状は、ほ
ぼ正方形(Wa≒ta)としている。ここで、この光結合
デバイスでは、テーパコア層602をエピタキシャル選
択成長法によって形成することで、光信号の出力端の膜
厚t0 を他端の膜厚ti より薄くし、徐々に膜厚が変化
した状態としている。この成長方法において、例えば、
その選択成長比(=t0/ti)を1/2とした場合、導
波路幅(Wa )と結合損失およびその偏波依存性は、図
7(a),(b),(c)に示す特性となる。
形のInPを用い動作波長帯としてλ=1.55μmと
し、そして活性領域コア603の層厚は、ta=0.4
μmとした。また、テーパコア602はInGaAsの
組成をバンドギャップ波長1.3μmとした。そして、
図7では、そのテーパコア601の層厚t0 を白三角は
0.22μm、白丸は0.2μm,黒丸(点)は0.1
8μmとした。そして、図7(a)は,活性層の定常モ
ードのTE偏光をテーパコア層602からなるテーパ導
波路に入射したとき、そのテーパ導波路からの出射光6
07と光ファイバとの結合損失LTEを示している。同様
に、図7(b)は、活性層の定常モードのTM偏光をテ
ーパコア層602からなるテーパ導波路に入射したと
き、そのテーパ導波路からの出射光607と光ファイバ
との結合損失LTMを示している。また、図7(c)は結
合損失LTEと結合損失LTMとの差であり、結合損失の偏
波依存性を示している。
かなように、低い結合損失が得られる最適な導波路幅
(Wa )があり、そのとき、偏波依存性も相対的に小さ
な値をとることがわかる。しかしながら、図7(c)か
らも明らかなように、図6に示した従来の構造では、偏
波依存性が0にはならず、偏波依存性が残ってしまうと
いう問題があった。したがって、この発明は、以上のよ
うな問題点を解消するためになされたものであり、上述
したような異なるスポットサイズの光デバイス同士を、
偏波依存性をより小さくした上で光結合ができるように
することを目的とする。
スは、下部クラッド層となりn形の不純物が導入された
半導体からなる基板と、断面形状が実質的に正方形の活
性領域およびこの活性領域に続いて導波する信号光のス
ポットサイズを変換するスポットサイズ変換領域から構
成されて基板の上に形成されたコアと、このコアを埋め
込むようにコア側面の基板の上に形成されたp形半導体
からなる埋め込み層と、この埋め込み層の上に形成され
た埋め込み層と同一のp形半導体からなる上部クラッド
層と、埋め込み層の上のコアの上部両脇の箇所にコアに
沿って配置されて4×10 18 cm -3 以下のn形の不純物
が導入された半導体からなる電流狭窄層とを備え、基板
の全域がn形の不純物濃度を1×10 18 cm -3 以下とさ
れているようにしたものである。以上のように構成する
ことで、下部クラッド層となる基板の屈折率が、埋め込
み層や上部クラッド層の屈折率に近くなり、n形の不純
物が導入された半導体からなる電流狭窄層の屈折率が、
埋め込み層や上部クラッド層の屈折率に近くなる。 ま
た、下部クラッド層となりn形の不純物が導入された半
導体からなる基板と、断面形状が実質的に正方形の活性
領域およびこの活性領域に続いて導波する信号光のスポ
ットサイズを変換するスポットサイズ変換領域から構成
されて基板の上に形成されたコアと、このコアを埋め込
むようにコア側面の基板の上に形成された半絶縁性の半
導体からなる埋め込み層と、この埋め込み層の上に形成
された上部クラッド層と、を備え、基板の全域がn形の
不純物濃度を1×10 18 cm -3 以下とされ、コアの活性
領域上部のクラッド層は、p形の半導体から構成され、
コアのスポットサイズ変換領域上部のクラッド層は、半
絶縁性の半導体から構成されているようにしてもよい。
クラッド層となりp形の半導体からなる基板と、断面形
状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領域に続
いて導波する信号光のスポットサイズを変換するスポッ
トサイズ変換領域から構成されて基板の上に形成された
コアと、このコアを埋め込むようにコア側面の基板の上
に形成されたn形の不純物濃度が1×1018cm-3 以下
とされた半導体から構成された埋め込み層と、この埋め
込み層およびコアの上に形成されて不純物濃度を1×1
0 18 cm -3 以下とされたn形の不純物が導入された上部
クラッド層と、埋め込み層の上のコア上部両脇の箇所に
コアに沿って配置されたp形の半導体からなる電流狭窄
層とを備えるようにしたものである。 また、この発明の
光結合デバイスは、下部クラッド層となりp形の半導体
からなる基板と、断面形状が実質的に正方形の活性領域
およびこの活性領域に続いて導波する信号光のスポット
サイズを変換するスポットサイズ変換領域から構成され
て基板の上に形成されたコアと、このコアを埋め込むよ
うにコア側面の基板の上に形成されて半絶縁性の半導体
から構成された埋め込み層と、この埋め込み層およびコ
ア上に形成されて不純物濃度を1×10 18 cm -3 以下と
されたn形の不純物が導入された上部クラッド層とを備
えるようにした。以上のように構成したので、コアのス
ポットサイズ変換領域上部の上部クラッド層の屈折率
が、埋め込み層や基板の屈折率に近くなる。
クラッド層となりp形の半導体からなる基板と、断面形
状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領域に続
いて導波する信号光のスポットサイズを変換するスポッ
トサイズ変換領域から構成されて基板の上に形成された
コアと、このコアを埋め込むようにコア側面の基板の上
に形成された半絶縁性の半導体からなる埋め込み層と、
コアの活性領域上からこの領域の埋め込み層の上に形成
されたn形の不純物が導入された半導体からなる第1の
上部クラッド層と、コアのスポットサイズ変換領域上か
らこの領域の埋め込み層の上に形成された半絶縁性の半
導体からなる第2の上部クラッド層とを備え、第1の上
部クラッド層はn形の不純物濃度が1×1018cm-3 以
下とされているようにした。以上のように構成したの
で、第1の上部クラッド層の屈折率が、第2の上部クラ
ッド層や埋め込み層および基板の屈折率に近くなる。
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について図1を
用いて説明する。なお、図1では、図1(a)は光結合
デバイスの光出射端面からみた状態を示しており、その
AA’線における断面が図1(b)に示されている。こ
の実施の形態1における光結合デバイスは、まず、例え
ば化合物半導体であるn形のInPからなる基板101
の表面に、それをリッジ(ストライプ)形状に加工する
ことで下部クラッド層101aが形成されている。ここ
で、この実施の形態1では、その基板101(下部クラ
ッド層101a)におけるn形不純物の濃度を、例え
ば、1×1018cm-3と、2×1018cm-3未満とし
た。n形の不純物濃度を2×1018cm-3未満とすると
きに、実質的に制御できる範囲では、1×1018cm-3
がもっとも高い濃度となる。
合物半導体であるInGaAsPからなるテーパコア
(スポットサイズ変換領域)102と活性領域コア10
3が形成されている。このテーパコア102は、その断
面の高さが活性領域コア103側より徐々に低くなるよ
うに形成され、活性領域コア103で発生した信号光が
そのテーパコア102を導波していくことで、そのスポ
ットサイズが大きくなるように構成されている。また、
基板101上には、下部クラッド層101aおよびテー
パコア102と活性領域コア103が覆われるように、
p形のInPからなる上部クラッド層104が形成され
ている。
InPからなり、活性領域コア103に効率よく駆動電
流を注入するための電流狭窄層105が形成されてい
る。この電流狭窄層105は、図1(b)に一点鎖線で
示すように、テーパコア102から活性領域コア103
にかけて形成されている。そして、この実施の形態1で
は、この電流狭窄層105におけるn形の不純物濃度
を、例えば、4×1018cm-3と、5×1018cm-3未
満とした。ここでも、n形の不純物濃度を5×1018c
m-3未満とするときに、実質的に制御できる範囲では、
4×1018cm-3がもっとも高い濃度となる。また、図
示していないが、基板101裏面にはn側電極が形成さ
れ、活性領域コア103が形成されている領域の上部ク
ラッド層104上部には、キャップ層などを介してp側
電極が形成され、電位を印加できるようにされている。
は、n形のInPからなる基板101と電流狭窄層10
5におけるn形の不純物濃度を、従来より通常用いられ
ている濃度より低濃度としてそれらの層の屈折率を高く
することで、テーパコア102の周囲の屈折率をより均
一な状態となるようにした。一般に半導体では、不純物
濃度を低下させることで、その領域の屈折率を大きくす
ることができる。その屈折率の変化は、半導体中の不純
物(キャリア)によるプラズマ効果によって生じてい
る。このプラズマ効果によって、特にn形の不純物濃度
が高くなるほど、半導体の屈折率は小さくなる。この変
化は、p形不純物の場合に比較して大きい。そして、そ
れらのことにより、上述したようにテーパコア102の
周囲における屈折率分布の非対称性を解消できる。その
屈折率分布は、テーパコア102の光導波方向に垂直な
面における、テーパコア102を中心とした屈折率の分
布である。そして、この屈折率分布によりテーパコア1
02からなる導波路を導波する信号光のスポットの広が
り状態に非対称性が発生する。なお、一般に、そのスポ
ットの広がり状態のことは、伝搬光フィールド分布と呼
ばれている。
ッド層601aとテーパコア602とその周囲の上部ク
ラッド層604と電流狭窄層605との屈折率の関係
は、テーパコア602>上部クラッド層604>下部ク
ラッド層601>電流狭窄層605となっていた。すな
わち、従来では、テーパ導波路の光出力部での伝搬光フ
ィールド分布が、非対称の形状となる状態となってい
た。このため、従来では、光軸に対して対称性を有して
いるファイバフィールド分布とミスマッチを起こし、フ
ァイバ結合損失が大きく、そして偏波依存性を生じてい
た。それらに対し、この実施の形態1では、下部クラッ
ド層101aとテーパコア102とその周囲の上部クラ
ッド層104と電流狭窄層105との屈折率の差をより
小さくするようにしたので、伝搬光フィールド分布がよ
り対称性を有するようになり、ファイバフィールド分布
とのミスマッチを低減することができるので、結果とし
て、偏波依存性を抑制することが可能となる。
光,TM偏光それぞれに対するファイバ結合損失とコア
の幅Wa (=W0:図6 )との関係を示したものであ
る。図2において、「×」は図6に示した従来よりある
光結合デバイスの特性を示し、黒丸で上述した実施の形
態1における光結合デバイスの特性を示している。ま
た、実線はTE偏光の結合損失の変化を示し、点線がT
M偏光の結合損失の変化を示している。その図2から明
らかなように、コア幅0.4μmにおいて、この実施の
形態1の光結合デバイスでは、ほぼ偏波依存性が解消さ
れている。なお、図2は、基板101(下部クラッド層
101a)のn形不純物濃度を1×1018cm-3とした
場合を示している。
て説明する。なお、図3では、図3(a)は光結合デバ
イスの光出射端面からみた状態を示しており、そのA
A’線における断面が図3(b)に示されている。この
実施の形態2における光結合デバイスは、まず、例えば
n形InPからなる基板301の表面に、それをストラ
イプ形状に加工することで下部クラッド層301aが形
成されている。ここで、この実施の形態2でも、その基
板301(下部クラッド層301a)におけるn形不純
物の濃度を、例えば、1×1018cm-3と、2×1018
cm-3未満とした。またこの下部クラッド層301a上
に、InGaAsPからなるテーパコア302と活性領
域コア303が形成されている。
301上には、その下部クラッド層301aおよびテー
パコア302それから活性領域コア303の両側面を埋
め込むように、鉄をドープするなどにより半絶縁性とさ
れたInPもしくはp形のInPからなる埋め込み層3
04が形成され、電流狭窄構造とされている。また、図
3(b)にも示すように、テーパコア302上には、埋
め込み層304上を含めて、半絶縁性とされたInPも
しくはp形のInPからなる上部クラッド層305が形
成されている。一方、活性層コア303上には、埋め込
み層304の上を含めて、p形のInPからなる上部ク
ラッド層305aが形成され、活性層コア303には電
流が注入できるように構成されている。また、図示して
いないが、基板301裏面にはn側電極が形成され、上
部クラッド層305a上部には、キャップ層などを介し
てp側電極が形成され、電位を印加できるようにされて
いる。
は、n形のInPからなる基板301におけるn形の不
純物濃度を、従来より通常用いられている濃度より低濃
度としてそれらの層の屈折率を高くし、また、半絶縁性
もしくはp形の半導体で電流狭窄構造と上部クラッド層
を構成するようにした。このようにしたことにより、テ
ーパコア302の周囲の屈折率をより均一な状態とする
ことができる。この結果、この実施の形態2において
も、伝搬光フィールド分布がより対称性を有するように
なり、ファイバフィールド分布とのミスマッチを低減す
ることができるので、結果として、偏波依存性を抑制す
ることが可能となる。これらは、上述の図2に示した実
施の形態1と同様である。
て説明する。なお、図4では、図4(a)は光結合デバ
イスの光出射端面からみた状態を示しており、そのA
A’線における断面が図4(b)に示されている。この
実施の形態3における光結合デバイスは、まず、例えば
不純物濃度が2×1018cm-3のn形InPからなる基
板401上の、以降に説明するテーパ導波路形成領域
に、不純物濃度が2×1018cm-3未満とされた低濃度
不純物層402を備えるようにした。また、図4(b)
にも示すように、その低濃度不純物層402をストライ
プ状に加工することで形成された下部クラッド層402
aに連続し、基板401をストライプ状に加工すること
で下部クラッド層401aが形成されている。
凹部を形成し、そこに不純物濃度が2×1018cm-3未
満とされた低濃度不純物層を埋め込むように結晶成長さ
せる。そして、低濃度不純物層が埋め込まれた領域から
基板401上にかけてストライプ状に加工することで、
上述した下部クラッド層402aに連続して下部クラッ
ド層401aが形成された状態が得られる。またその下
部クラッド層402a上には、InGaAsPからなる
テーパコア403が形成され、また、下部クラッド層4
01a上にはInGaAsPからなる活性領域コア40
4が形成されている。なお、テーパコア403から活性
領域コア404にかけて、下部クラッド層402aおよ
び低濃度不純物層402が配置されているようにしても
よい。ただし、活性領域コア404の領域では、下部ク
ラッド層401aが配置されている方が電流注入の効率
はよい。
の側面および基板401上には、その下部クラッド層4
01a,402aおよびテーパコア403そして活性領
域コア404の両側面を埋め込むように、鉄をドープす
るなどにより半絶縁性とされたInPもしくはp形のI
nPからなる埋め込み層405が形成され、電流狭窄構
造とされている。また、図4(b)にも示すように、テ
ーパコア403上には、埋め込み層405上を含めて、
半絶縁性とされたInPもしくはp形のInPからなる
上部クラッド層406が形成されている。一方、活性層
コア404上には、埋め込み層405の上を含めて、p
形のInPからなる上部クラッド層406aが形成さ
れ、活性層コア404には電流が注入できるように構成
されている。また、図示していないが、基板401裏面
にはn側電極が形成され、上部クラッド層406a上部
には、キャップ層などを介してp側電極が形成され、活
性領域コア404に対して電位を印加できるようにされ
ている。
は、少なくともテーパコア403下の領域においては、
低濃度不純物層402と下部クラッド層402aを備え
るようにしてこれらの層の屈折率を高くした。また、半
絶縁性もしくはp形の半導体で電流狭窄構造と上部クラ
ッド層を構成するようにした。このようにしたことによ
り、テーパコア403の周囲の屈折率をほぼ均一な状態
とすることができる。この結果、この実施の形態3にお
いても、伝搬光フィールド分布がより対称性を有するよ
うになり、ファイバフィールド分布とのミスマッチを低
減することができるので、結果として、光結合させると
きの偏波依存性を抑制することが可能となる。
フィールド分布がもっとも対称性を有した状態とするこ
とができる。まず、低濃度不純物層402の不純物濃度
を低下させてその屈折率を上部クラッド層406と全く
同一とする。そして、テーパコア403の下界面から低
濃度不純物層402の下界面までの厚さを、伝搬光フィ
ールドの強度が強い範囲の半径以上となるように、例え
ば、5μm程度とすればよい。また、同様に、低濃度不
純物層402の形成領域広さは、伝搬光フィールドの強
度が強い範囲が含まれる程度とすればよい。ただし、低
濃度不純物層402が十分広く形成されていれば、低濃
度不純物層302の厚さに関しては、それが0.5μm
から伝搬光フィールド分布の対称性を向上させることが
できる。
性領域コアからのTE偏光,TM偏光それぞれに対する
ファイバ結合損失とコアの幅Wa (=W0:図6 )との
関係を示したものである。図5において、「×」は図6
に示した従来よりある光結合デバイスの特性を示してい
る。また、白抜きの三角で、実施の形態3における光結
合デバイスの特性を示している。また、白抜きの四角
で、上部クラッド層406aの厚さを、十分に厚くした
場合の特性を示している。図5から明らかなように、コ
ア幅0.4μm近辺において、この実施の形態3の光結
合デバイスでは、光結合における偏波依存性が解消され
ている。
施の形態2と同様に、コアの両側面を半絶縁性もしくは
p形のInPで埋め込む構成としたが、これに限るもの
ではなく、実施の形態1で用いた電流狭窄構造を用いる
ようにしてもよい。また、上記実施の形態1〜3では、
基板にn形の不純物が導入された半導体を用いるように
したが、これらに限るものではなく、それぞれの層の導
電形を逆転した構成とするようにしてもよい。この場合
においては、例えば、上部クラッド層のn形不純物濃度
を2×1018cm-3未満とすることで、ノンドープの状
態の屈折率により近づけるようにすればよい。また、図
3に示したようにコア側部は半絶縁性の半導体で埋め込
み、その埋め込み層とコアの上部の上部クラッド層を配
置し、少なくともテーパコア上部は上部クラッド層のn
形不純物濃度を2×1018cm-3未満とするようにして
もよい。
2や図5に示したことからも明らかなように、コアの横
幅がサブミクロンと微小でその断面がほぼ正方形の導波
路構成の場合について説明した。一方、活性領域に多重
量子井戸構造のコアを用いた場合、その幅が1μmから
それ以上になり、その厚さは0.05〜1μmとなり、
扁平な構造となるが、このような構成においても、この
発明を適用することができる。このように、多重量子井
戸構造のコアを用いる場合、活性領域の光スポットサイ
ズや形状に合わせるように、活性領域側の形状を構成し
たテーパ導波路となるようなテーパコアを形成するよう
にすればよい。また、テーパコアの幅が1μm以上であ
ってもよい。
徐々に小さくなるテーパコアや、コアの光軸方向での屈
折率の大きさが徐々に変化するテーパコアを用いた構成
など、様々なテーパ導波路のコア構成や構造の光結合デ
バイスに対してこの発明を適用できる。また、半導体増
幅器のみならず、例えば光スイッチなど、伝搬する光の
スポットサイズを変更させる他の光結合デバイスに対し
ても、本発明を適用できることはいうまでもない。ま
た、上述では、InP/InGaAsP系で動作波長が
1.55μm帯の場合について説明したが、これに限る
ものではなく、他の化合物半導体を用いる構成に関して
も、本発明は同様に適用できる。
合について示したが、半導体導波路デバイスや、石英、
有機材料あるいはガラスなどのあらゆる光導波路デバイ
スと接続する場合についても、それら導波路の光スポッ
トサイズに合わせるように光結合デバイス導波路の材質
や寸法を設定すれば、本発明を適用することで低損失で
偏波依存性の小さい特性で光結合させることができる。
また、以上では、半導体光増幅部のからの光信号を光フ
ァイバに結合させる場合について説明したが、逆に、光
ファイバから伝送されてきた信号光を、スポットサイズ
の小さな光機能デバイスに光結合させる場合にも、本発
明による光結合デバイスが有効である。
部クラッド層となりn形の不純物が導入された半導体か
らなる基板と、断面形状が実質的に正方形の活性領域お
よびこの活性領域に続いて導波する信号光のスポットサ
イズを変換するスポットサイズ変換領域から構成されて
基板の上に形成されたコアと、このコアを埋め込むよう
にコア側面の基板の上に形成されたp形半導体からなる
埋め込み層と、この埋め込み層の上に形成されて埋め込
み層と同一のp形半導体から構成された上部クラッド層
と、埋め込み層の上のコアの上部両脇の箇所にコアに沿
って配置されて4×10 18 cm -3 以下のn形の不純物が
導入された半導体からなる電流狭窄層とを備え、基板の
全域がn形の不純物濃度を1×10 18 cm -3 以下とされ
ているようにしたものである。以上のように構成するこ
とで、下部クラッド層となる基板の屈折率が、埋め込み
層や上部クラッド層の屈折率に近くなり、n形の不純物
が導入された半導体からなる電流狭窄層の屈折率が、埋
め込み層や上部クラッド層の屈折率に近くなる。
不純物が導入された半導体からなる基板と、断面形状が
実質的に正方形の活性領域およびこの活性領域に続いて
導波する信号光のスポットサイズを変換するスポットサ
イズ変換領域から構成されて基板の上に形成されたコア
と、このコアを埋め込むようにコア側面の基板の上に形
成された半絶縁性の半導体から構成された埋め込み層
と、この埋め込み層の上に形成された上部クラッド層
と、を備え、基板の全域がn形の不純物濃度を1×10
18 cm -3 以下とされ、コアの活性領域上部のクラッド層
は、p形の半導体から構成され、コアのスポットサイズ
変換領域上部のクラッド層は、半絶縁性の半導体から構
成されているようにした。 これらの結果、この発明によ
れば、コアのスポットサイズ変換領域における屈折率分
布の非対称性を解消でき、この光結合デバイスと異なる
スポットサイズの光デバイスであっても、偏波依存性を
より小さくした上で光結合ができるようになるという優
れた効果を奏する。
クラッド層となりp形の半導体からなる基板と、断面形
状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領域に続
いて導波する信号光のスポットサイズを変換するスポッ
トサイズ変換領域から構成されて基板の上に形成された
コアと、このコアを埋め込むようにコア側面の基板の上
に形成されてn形の不純物濃度が1×1018cm-3 以下
とされた半導体から構成された埋め込み層と、この埋め
込み層およびコアの上に形成されて不純物濃度を1×1
0 18 cm -3 以下とされたn形の不純物が導入された上部
クラッド層と、埋め込み層の上のコア上部両脇の箇所に
コアに沿って配置されたp形の半導体からなる電流狭窄
層とを備えるようにしたものである。 また、この発明の
光結合デバイスは、下部クラッド層となりp形の半導体
からなる基板と、断面形状が実質的に正方形の活性領域
およびこの活性領域に続いて導波する信号光のスポット
サイズを変換するスポットサイズ変換領域から構成され
て基板の上に形成されたコアと、このコアを埋め込むよ
うにコア側面の基板の上に形成されて半絶縁性の半導体
から構成された埋め込み層と、この埋め込み層およびコ
ア上に形成されて不純物濃度を1×10 18 cm -3 以下と
されたn形の不純物が導入された上部クラッド層とを備
えるようにした。以上のように構成したので、コアのス
ポットサイズ変換領域上部の上部クラッド層の屈折率
が、埋め込み層や基板の屈折率に近くなる。この結果、
この発明によれば、コアのスポットサイズ変換領域にお
ける屈折率分布の非対称性を解消でき、この光結合デバ
イスと異なるスポットサイズの光デバイスであっても、
偏波依存性をより小さくした上で光結合ができるように
なるという優れた効果を奏する。
クラッド層となりp形の半導体からなる基板と、断面形
状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領域に続
いて導波する信号光のスポットサイズを変換するスポッ
トサイズ変換領域から構成されて基板の上に形成された
コアと、このコアを埋め込むようにコア側面の基板の上
に形成された半絶縁性の半導体からなる埋め込み層と、
コアの活性領域上からこの領域の埋め込み層の上に形成
されたn形の不純物が導入された半導体からなる第1の
上部クラッド層と、コアのスポットサイズ変換領域上か
らこの領域の埋め込み層の上に形成された半絶縁性の半
導体からなる第2の上部クラッド層とを備え、第1の上
部クラッド層はn形の不純物濃度が1×1018cm-3 以
下とされているようにした。以上のように構成したの
で、第1の上部クラッド層の屈折率が、第2の上部クラ
ッド層や埋め込み層および基板の屈折率に近くなる。こ
の結果、この発明によれば、コアのスポットサイズ変換
領域における屈折率分布の非対称性を解消でき、この光
結合デバイスと異なるスポットサイズの光デバイスであ
っても、偏波依存性をより小さくした上で光結合ができ
るようになるという優れた効果を奏する。
デバイスの構成を示す構成図である。
デバイスの特性を示す特性図である。
デバイスの構成を示す構成図である。
デバイスの構成を示す構成図である。
デバイスの特性を示す特性図である。
視図である。
性図である。
ーパコア(スポットサイズ変換領域)、103…活性領
域、104…上部クラッド層、105…電流狭窄層。
Claims (5)
- 【請求項1】 下部クラッド層となりn形の不純物が導
入された半導体からなる基板と、断面形状が実質的に正方形の 活性領域およびこの活性領
域に続いて導波する信号光のスポットサイズを変換する
スポットサイズ変換領域から構成されて前記基板の上に
形成されたコアと、 このコアを埋め込むように前記コア側面の前記基板の上
に形成されたp形半導体からなる埋め込み層と、 この埋め込み層の上に形成された前記埋め込み層と同一
のp形半導体からなる上部クラッド層と、 前記埋め込み層の上の前記コアの上部両脇の箇所に前記
コアに沿って配置されて4×10 18 cm -3 以下のn形の
不純物が導入された半導体からなる電流狭窄層と を備
え、前記基板の全域がn形の不純物濃度を1×10 18 cm -3
以下とされ、 たことを特徴とする光結合デバイス。 - 【請求項2】 下部クラッド層となりn形の不純物が導
入された半導体からなる基板と、 断面形状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領
域に続いて導波する信号光のスポットサイズを変換する
スポットサイズ変換領域から構成されて前記基板の上に
形成されたコアと、 このコアを埋め込むように前記コア側面の前記基板の上
に形成された半絶縁性の半導体からなる埋め込み層と、 この埋め込み層の上に形成された上部クラッド層と を備
え、 前記基板の全域がn形の不純物濃度を1×10 18 cm -3
以下とされ、 前記コアの活性領域上部のクラッド層は、p形の半導体
から構成され、 前記コアのスポットサイズ変換領域上部のクラッド層
は、半絶縁性の半導体から構成され たことを特徴とする
光結合デバイス。 - 【請求項3】 下部クラッド層となりp形の半導体から
なる基板と、 断面形状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領
域に続いて導波する信号光のスポットサイズを変換する
スポットサイズ変換領域から構成されて前記基板の上に
形成されたコアと、 このコアを埋め込むように前記コア側面の前記基板の上
に形成されたn形の不純物濃度が1×10 18 cm -3 以下
とされた半導体からなる埋め込み層と、 この埋め込み層および前記コア上に形成されて不純物濃
度を1×10 18 cm -3 以下とされたn形の不純物が導入
された上部クラッド層と、 前記埋め込み層の上の前記コア上部両脇の箇所に前記コ
アに沿って配置されたp形の半導体からなる電流狭窄層
と を備えた ことを特徴とする光結合デバイス。 - 【請求項4】 下部クラッド層となりp形の半導体から
なる基板と、 断面形状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領
域に続いて導波する信号光のスポットサイズを変換する
スポットサイズ変換領域から構成されて前記基板の上に
形成されたコアと、 このコアを埋め込むように前記コア側面の前記基板の上
に形成された半絶縁性の半導体からなる埋め込み層と、 この埋め込み層および前記コア上に形成されて不純物濃
度を1×10 18 cm -3 以下とされたn形の不純物が導入
された上部クラッド層と を備えた ことを特徴とする光結
合デバイス。 - 【請求項5】 下部クラッド層となりp形の半導体から
なる基板と、 断面形状が実質的に正方形の活性領域およびこの活性領
域に続いて導波する信号光のスポットサイズを変換する
スポットサイズ変換領域から構成されて前記基板の上に
形成されたコアと、 このコアを埋め込むように前記コア側面の前記基板の上
に形成された半絶縁性の半導体からなる埋め込み層と、 前記コアの活性領域上からこの領域の前記埋め込み層上
に形成されたn形の不純物が導入された半導体からなる
第1の上部クラッド層と、 前記コアのスポットサイズ変換領域上からこの領域の前
記埋め込み層の上に形成された半絶縁性の半導体からな
る第2の上部クラッド層と を備え、 前記第1の上部クラッド層はn形の不純物濃度が1×1
0 18 cm -3 以下とされ たことを特徴とする光結合デバイ
ス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33094398A JP3441385B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 光結合デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33094398A JP3441385B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 光結合デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000156543A JP2000156543A (ja) | 2000-06-06 |
JP3441385B2 true JP3441385B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=18238162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33094398A Expired - Lifetime JP3441385B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 光結合デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3441385B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4309636B2 (ja) * | 2002-10-17 | 2009-08-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよび光通信用素子 |
CN111856650B (zh) * | 2019-04-30 | 2021-10-19 | 华为技术有限公司 | 常暗光开关和光路选通装置 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP33094398A patent/JP3441385B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000156543A (ja) | 2000-06-06 |
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