JP5275634B2 - 光集積素子および光集積素子の製造方法 - Google Patents
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Description
Δd≧0.13λ/(neff2−nclad2)1/2 ・・・ (1)
を満たすことを特徴とする。
はじめに、本発明の実施の形態1について説明する。本実施の形態1に係る光集積素子は、動作波長が1.55μm帯であるマッハツェンダ干渉計型の光スイッチである。
=L0exp(−α・dlower) ・・・ (3)
ただし、α=2k0(neff2−nclad2)1/2 ・・・ (4)
=exp(−α・Δd)
したがって、
Δd≧ln5/α
=ln5/{2k0(neff2−nclad2)1/2}
=0.81/{k0(neff2−nclad2)1/2}
=0.13λ/(neff2−nclad2)1/2
すなわち、
Δd≧0.13λ/(neff2−nclad2)1/2 ・・・ (1)
ただし、λは、真空中の波長である。
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る光集積素子は、動作波長すなわち発振波長が1.55μm帯である曲げ導波路集積レーザである。
12 入力側MMI
13a、13b 入力側曲げ導波路
14a、14b 位相変調導波路
15a、15b 出力側曲げ導波路
16 出力側MMI
17 出力導波路
18a〜18g、43a、43b サポートメサ部
20、50 基板
21a、21b、51a、51b 下部クラッド層
22 コア層
23、53 上部クラッド層
24、54 パッシベーション膜
25、55 コンタクト層
26、56 p側電極
27、57 パッド電極
28、58 n側電極
29 コーティング膜
34a、64a 導波路マスクパターン
34b サポートメサマスクパターン
41a、41b レーザ部導波路
42 曲げ導波路
44 コーティング膜
52 活性コア層
59 バルクコア層
64 マスク
100 光スイッチ
200 曲げ導波路集積レーザ
531、532 上部クラッド層の一部
533 上部クラッド層の残り部
A1〜A6 領域
W1、W2 離隔幅
D1〜D3 深さ
d1〜d4 突出高さ
Δd 差
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に突出しながら該基板表面に沿って延設され、下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成され該下部クラッド層よりも大きい屈折率を有するコア層と、前記コア層上に形成され該コア層よりも小さい屈折率を有する上部クラッド層とを有する導波路と、
を備え、
前記導波路は、高次モードが選択的に前記基板に放射されることによって実質的に基本モードのみが伝搬するように、基本モードの等価屈折率が前記基板の屈折率よりも大きく、高次モードの等価屈折率が前記基板の屈折率よりも小さくなるように前記コア層ならびに前記上下部クラッド層が設計され、かつ前記下部クラッド層の前記基板からの突出高さが設計されており、
前記導波路は、直線導波路部と前記基板の表面と平行な面内において曲げを有する曲げ導波路部とを含み、前記曲げ導波路部における下部クラッド層の前記基板からの突出高さは、前記直線導波路部における下部クラッド層の前記基板からの突出高さよりも大きいことを特徴とする光集積素子。 - 前記曲げ導波路部における下部クラッド層の突出高さと前記直線導波路部における下部クラッド層の突出高さとの差をΔdとし、素子の動作波長をλとし、前記下部クラッド層と前記コア層と前記上部クラッド層とが形成する積層構造と同一の積層構造を有する平板導波路の前記動作波長における実効屈折率をneffとし、前記下部クラッド層の前記動作波長における屈折率をncladとすると、前記Δdは、式(1)
Δd≧0.13λ/(neff2−nclad2)1/2 ・・・ (1)
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光集積素子。 - 前記曲げ導波路部の曲率半径は250μm以下であり、前記曲げ導波路部における下部クラッド層の突出高さは0.90μm以上であることを特徴とする請求項2に記載の光集積素子。
- 前記曲げ導波路部の曲率半径は125μm以下であり、前記曲げ導波路部における下部クラッド層の突出高さは1.20μm以上であることを特徴とする請求項3に記載の光集積素子。
- 前記導波路の幅方向両側において該導波路から離隔した領域に、前記基板上に突出するように設けたメサ構造を有するサポートメサ部を備え、前記曲げ導波路部と前記サポートメサ部との離隔幅は、前記直線導波路と前記サポートメサ部との離隔幅よりも大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の光集積素子。
- 前記直線導波路と前記サポートメサ部との離隔幅は、4μm以下であることを特徴とする請求項5に記載の光集積素子。
- 請求項1〜6のいずれか一つに記載の光集積素子の製造方法であって、
基板上に、少なくとも前記基板よりも大きい屈折率を有するコア層と前記コア層よりも小さい屈折率を有する上部クラッド層とを順次積層し、積層構造を形成する積層構造形成工程と、
前記積層構造上に、直線部と曲げ部とを有する導波路マスクパターンと、前記導波路マスクパターンの幅方向両側において該導波路マスクパターンから離隔した領域に、前記導波路マスクパターンの曲げ部に対する離隔幅が前記導波路マスクパターンの直線部に対する離隔幅よりも大きいサポートメサマスクパターンとを有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記積層構造を形成した基板を前記基板内部に到る深さまでドライエッチングし、前記導波路マスクパターンの直下に、前記曲げ部における前記基板のエッチング深さが前記直線部における前記基板のエッチング深さよりも大きい導波路を形成するとともに、前記サポートメサマスクパターン直下にメサ構造を有するサポートメサを形成するメサ構造形成工程と、
を含むことを特徴とする光集積素子の製造方法。 - 前記積層構造形成工程は、半導体材料を用いて前記基板、前記コア層、および前記上部クラッド層を積層し、
前記マスク形成工程は、前記導波路マスクパターンの直線部に対する前記サポートメサマスクパターンの離隔幅を4μm以下となるように前記導波路マスクパターンおよび前記サポートメサマスクパターンを形成し、
前記メサ構造形成工程は、ドライエッチングとして塩素ガスを用いた反応性イオンエッチングを行なうことを特徴とする請求項7に記載の光集積素子の製造方法。
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