JPH08255891A - 光集積回路装置及びその駆動方法 - Google Patents
光集積回路装置及びその駆動方法Info
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- JPH08255891A JPH08255891A JP7058733A JP5873395A JPH08255891A JP H08255891 A JPH08255891 A JP H08255891A JP 7058733 A JP7058733 A JP 7058733A JP 5873395 A JP5873395 A JP 5873395A JP H08255891 A JPH08255891 A JP H08255891A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 光集積回路装置の半導体レーザ部、導波路部
及び半導体アンプ部を、同一の禁制帯幅を有する半導体
層で構成すると共に、導波路部に電流を注入する。 【効果】 半導体レーザ部、導波路部及び半導体アンプ
部を同一の半導体層で一括して形成することができ製造
が容易である。また、導波路部に電流を注入するので、
導波路部での損失を抑制することができる。
及び半導体アンプ部を、同一の禁制帯幅を有する半導体
層で構成すると共に、導波路部に電流を注入する。 【効果】 半導体レーザ部、導波路部及び半導体アンプ
部を同一の半導体層で一括して形成することができ製造
が容易である。また、導波路部に電流を注入するので、
導波路部での損失を抑制することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信システムなど
に用いる光集積回路装置及びその駆動方法に関するもの
である。
に用いる光集積回路装置及びその駆動方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、例えば、“１３ｔｈ ＩＥＥ
Ｅ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵ
ＣＴＯＲ ＬＡＳＥＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ” Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｇｅｓｔ， ＰＰ １９４−１
９５に示された従来の光集積回路装置を示す図であり、
図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は側面図、図１３
（ｃ）は禁制帯幅を示す図である。なお、図１２（ａ）
は説明の便宜上一部の構成要素が省略されている。図１
２において、１は化合物半導体基板、２は化合物半導体
基板１上に形成された半導体レーザ、３は化合物半導体
基板１上に形成された合波器、４は化合物半導体基板１
上に形成された半導体アンプ、５は光を閉じ込めるため
のクラッド層、６は半導体レーザ２上に形成された半導
体レーザ電極、７は半導体アンプ４上に形成された半導
体アンプ電極、８は化合物半導体基板１の下部に形成さ
れた電極である。
Ｅ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵ
ＣＴＯＲ ＬＡＳＥＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ” Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｇｅｓｔ， ＰＰ １９４−１
９５に示された従来の光集積回路装置を示す図であり、
図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は側面図、図１３
（ｃ）は禁制帯幅を示す図である。なお、図１２（ａ）
は説明の便宜上一部の構成要素が省略されている。図１
２において、１は化合物半導体基板、２は化合物半導体
基板１上に形成された半導体レーザ、３は化合物半導体
基板１上に形成された合波器、４は化合物半導体基板１
上に形成された半導体アンプ、５は光を閉じ込めるため
のクラッド層、６は半導体レーザ２上に形成された半導
体レーザ電極、７は半導体アンプ４上に形成された半導
体アンプ電極、８は化合物半導体基板１の下部に形成さ
れた電極である。
【０００３】次に、従来の光集積回路装置の動作につい
て説明する。まず、電極８と半導体レーザ電極６との間
に電流を流すと、半導体レーザ２でレーザ発振が起こ
り、レーザ光が発生する。複数の半導体レーザ２から発
生したレーザ光は図１２中右方向へ進行し、合波器３で
合波された後半導体アンプ４に入る。半導体アンプ４
は、あらかじめ電極８と半導体アンプ電極７との間に電
流を流しておくと、光を増幅することができ、半導体ア
ンプ４に入射したレーザ光は数倍から数１０倍に増幅さ
れて図１２中の右端から出射される。この出射光は、通
常レンズを通して光ファイバに結合され、光通信の光源
として用いられる。
て説明する。まず、電極８と半導体レーザ電極６との間
に電流を流すと、半導体レーザ２でレーザ発振が起こ
り、レーザ光が発生する。複数の半導体レーザ２から発
生したレーザ光は図１２中右方向へ進行し、合波器３で
合波された後半導体アンプ４に入る。半導体アンプ４
は、あらかじめ電極８と半導体アンプ電極７との間に電
流を流しておくと、光を増幅することができ、半導体ア
ンプ４に入射したレーザ光は数倍から数１０倍に増幅さ
れて図１２中の右端から出射される。この出射光は、通
常レンズを通して光ファイバに結合され、光通信の光源
として用いられる。
【０００４】このような光集積回路装置において一般に
問題となるのは、図１２（ｃ）に示すように、半導体レ
ーザ２と合波器３（一般には光の伝搬、合分波等を行う
導波路）と半導体アンプ４とを異なる禁制帯幅を有する
半導体材料で形成する必要があることである。
問題となるのは、図１２（ｃ）に示すように、半導体レ
ーザ２と合波器３（一般には光の伝搬、合分波等を行う
導波路）と半導体アンプ４とを異なる禁制帯幅を有する
半導体材料で形成する必要があることである。
【０００５】半導体レーザ２を構成する半導体材料の禁
制帯幅をＥLDとすると、レーザ光の波長λは：λ＝ｈＣ
／ＥLD（ｈ：プランク定数，Ｃ：光速）で与えられる。
通常、このような波長の光は、ＥLDの禁制帯幅を有する
半導体中で非常に大きな吸収を受けて減衰するため、合
波器３を構成する半導体の禁制帯幅ＥWGを半導体レーザ
を構成する半導体の禁制帯幅ＥLDより大きくして吸収が
起きないようにする。一般に、ΔＥ＝ＥWG−ＥLD＝５０
ｍｅＶ程度の禁制帯幅の差が必要であるとされている。
制帯幅をＥLDとすると、レーザ光の波長λは：λ＝ｈＣ
／ＥLD（ｈ：プランク定数，Ｃ：光速）で与えられる。
通常、このような波長の光は、ＥLDの禁制帯幅を有する
半導体中で非常に大きな吸収を受けて減衰するため、合
波器３を構成する半導体の禁制帯幅ＥWGを半導体レーザ
を構成する半導体の禁制帯幅ＥLDより大きくして吸収が
起きないようにする。一般に、ΔＥ＝ＥWG−ＥLD＝５０
ｍｅＶ程度の禁制帯幅の差が必要であるとされている。
【０００６】化合物半導体基板１上に、禁制帯幅の異な
る半導体領域を形成する方法として、従来、（１）エッ
チング法、（２）選択成長法の二つの方法が用いられて
いる。
る半導体領域を形成する方法として、従来、（１）エッ
チング法、（２）選択成長法の二つの方法が用いられて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記（１）のエッチン
グ法は、化合物半導体基板１上に禁制帯幅Ｅ1 の半導体
層を形成した後、異なる禁制帯幅を有する半導体層を形
成する部分をエッチングで除去し、その部分に禁制帯幅
Ｅ2 の半導体層を形成する方法である。しかし、結合部
で光が損失なしに進行するためには、０．０１μｍ程度
の加工精度が必要であるが、エッチング法では、このよ
うな高精度のものは得られていない。
グ法は、化合物半導体基板１上に禁制帯幅Ｅ1 の半導体
層を形成した後、異なる禁制帯幅を有する半導体層を形
成する部分をエッチングで除去し、その部分に禁制帯幅
Ｅ2 の半導体層を形成する方法である。しかし、結合部
で光が損失なしに進行するためには、０．０１μｍ程度
の加工精度が必要であるが、エッチング法では、このよ
うな高精度のものは得られていない。
【０００８】上記（２）の選択成長法は、化合物半導体
基板１上の一部にＳｉＯ2 などの誘電体を形成した状態
で混晶系の半導体層を形成すると、誘電体の近傍に形成
された半導体層の禁制帯幅が変化することを利用したも
のである。しかし、この方法では、急峻な禁制帯幅の変
化をつけることが困難であり、また、誘電体が存在する
領域と存在しない領域で段差が生じるため微細加工が困
難である等、実用レベルの光集積回路装置を作るうえ
で、大きな障害となっている。
基板１上の一部にＳｉＯ2 などの誘電体を形成した状態
で混晶系の半導体層を形成すると、誘電体の近傍に形成
された半導体層の禁制帯幅が変化することを利用したも
のである。しかし、この方法では、急峻な禁制帯幅の変
化をつけることが困難であり、また、誘電体が存在する
領域と存在しない領域で段差が生じるため微細加工が困
難である等、実用レベルの光集積回路装置を作るうえ
で、大きな障害となっている。
【０００９】この発明は、上記のような従来のものの問
題点を解決し、作成が容易で、かつ、高性能の光集積回
路装置とその駆動方法を提供することを目的としてい
る。
題点を解決し、作成が容易で、かつ、高性能の光集積回
路装置とその駆動方法を提供することを目的としてい
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光集積回
路装置は、化合物半導体基板と、この化合物半導体基板
上の一主面上に形成され禁制帯幅が同一の化合物半導体
層からなる半導体レーザ部及びこの半導体レーザ部と光
結合した非直線形状の導波路部と、上記化合物半導体基
板の他の主面に形成された電極と、上記半導体レーザ部
及び上記導波路部にそれぞれ対応して形成された半導体
レーザ電極及び導波路電極とを備えたものである。
路装置は、化合物半導体基板と、この化合物半導体基板
上の一主面上に形成され禁制帯幅が同一の化合物半導体
層からなる半導体レーザ部及びこの半導体レーザ部と光
結合した非直線形状の導波路部と、上記化合物半導体基
板の他の主面に形成された電極と、上記半導体レーザ部
及び上記導波路部にそれぞれ対応して形成された半導体
レーザ電極及び導波路電極とを備えたものである。
【００１１】また、この発明に係る光集積回路装置は、
化合物半導体基板と、この化合物半導体基板上の一主面
上に形成され禁制帯幅が同一の化合物半導体層からなる
半導体レーザ部、この半導体レーザ部と光結合した合波
器及びこの合波器部と光結合した半導体アンプ部と、上
記化合物半導体基板の他の主面に形成された電極と、上
記半導体レーザ部、上記合波器部及び上記半導体アンプ
部にそれぞれ対応して形成された半導体レーザ電極、合
波器電極及び半導体アンプ電極とを備えたものである。
化合物半導体基板と、この化合物半導体基板上の一主面
上に形成され禁制帯幅が同一の化合物半導体層からなる
半導体レーザ部、この半導体レーザ部と光結合した合波
器及びこの合波器部と光結合した半導体アンプ部と、上
記化合物半導体基板の他の主面に形成された電極と、上
記半導体レーザ部、上記合波器部及び上記半導体アンプ
部にそれぞれ対応して形成された半導体レーザ電極、合
波器電極及び半導体アンプ電極とを備えたものである。
【００１２】また、この発明に係る光集積回路装置は、
半導体レーザ部に隣接して回折格子を設けたものであ
る。
半導体レーザ部に隣接して回折格子を設けたものであ
る。
【００１３】また、この発明に係る光集積回路装置は、
半導体レーザ部が多重量子井戸構造層からなるものであ
る。
半導体レーザ部が多重量子井戸構造層からなるものであ
る。
【００１４】また、この発明に係る光集積回路装置は、
半導体レーザ部が一又は複数からなり、導波路部が分波
器あるいは合分波器を含むものである。
半導体レーザ部が一又は複数からなり、導波路部が分波
器あるいは合分波器を含むものである。
【００１５】また、この発明に係る光集積回路装置は、
導波路部にマッハチェンダ型の干渉計を設けると共に光
を受光するフォトダイオードを設けたものである。
導波路部にマッハチェンダ型の干渉計を設けると共に光
を受光するフォトダイオードを設けたものである。
【００１６】また、この発明に係る光集積回路装置は、
導波路部がレンズ機能を有する導波路からなるものであ
る。
導波路部がレンズ機能を有する導波路からなるものであ
る。
【００１７】また、この発明に係る光集積回路装置は、
半導体レーザ部と導波路部との間に溝を設けたものであ
る。
半導体レーザ部と導波路部との間に溝を設けたものであ
る。
【００１８】さらに、この発明に係る光集積回路装置の
駆動方法は、光集積回路装置の電極と導波路電極との間
に電圧を印加して、導波路部に電流を注入するものであ
る。
駆動方法は、光集積回路装置の電極と導波路電極との間
に電圧を印加して、導波路部に電流を注入するものであ
る。
【００１９】また、この発明に係る光集積回路装置の駆
動方法は、光集積回路装置の電極と合波器電極との間に
電圧を印加して、合波器部に電流を注入するものであ
る。
動方法は、光集積回路装置の電極と合波器電極との間に
電圧を印加して、合波器部に電流を注入するものであ
る。
【００２０】
【作用】上記のように構成された光集積回路装置におい
ては、半導体レーザ部及び導波路部を禁制帯幅が同一の
化合物半導体層で形成するので、光集積回路装置の製造
が容易である。
ては、半導体レーザ部及び導波路部を禁制帯幅が同一の
化合物半導体層で形成するので、光集積回路装置の製造
が容易である。
【００２１】また、半導体レーザ部、合波器部及び半導
体アンプ部を禁制帯幅が同一の化合物半導体層で形成す
るので、光集積回路装置の製造が容易である。
体アンプ部を禁制帯幅が同一の化合物半導体層で形成す
るので、光集積回路装置の製造が容易である。
【００２２】また、半導体レーザ部に隣接して回折格子
を設けているので、レーザ特性が向上する。
を設けているので、レーザ特性が向上する。
【００２３】また、半導体レーザ部は多重量子井戸構造
層からなるものであるので、レーザ特性が向上する。
層からなるものであるので、レーザ特性が向上する。
【００２４】また、半導体レーザ部は一又は複数からな
り、導波路部は分波器あるいは合分波器を含むので、レ
ーザ光の合波又は分波を容易に行うことができる。
り、導波路部は分波器あるいは合分波器を含むので、レ
ーザ光の合波又は分波を容易に行うことができる。
【００２５】また、導波路部にマッハチェンジ型の干渉
計を設けると共に、光を受光するフォトダイオードを設
けているので、レーザ光の制御を行うことができる。
計を設けると共に、光を受光するフォトダイオードを設
けているので、レーザ光の制御を行うことができる。
【００２６】また、導波路部はレンズ機能を有する導波
路からなるものであるので、レンズを介することなく、
導波路を光ファイバーなどに結合することができる。
路からなるものであるので、レンズを介することなく、
導波路を光ファイバーなどに結合することができる。
【００２７】また、半導体レーザ部と導波路部との間に
溝を設けるものであるので、ＦＰ（ファブリ ペロー）
型半導体レーザを用いることができる。
溝を設けるものであるので、ＦＰ（ファブリ ペロー）
型半導体レーザを用いることができる。
【００２８】さらに、電極と導波路電極との間に電圧を
印加して、導波路部に電流を注入するので、導波路部で
の吸収損失を低減することができる。
印加して、導波路部に電流を注入するので、導波路部で
の吸収損失を低減することができる。
【００２９】また、電極と合波器電極との間に電圧を印
加して、合波器部に電流を注入するので、合波器部での
吸収損失を低減することができる。
加して、合波器部に電流を注入するので、合波器部での
吸収損失を低減することができる。
【００３０】
実施例１．この発明の一実施例を図１を参照して説明す
る。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は断面図、図１
（ｃ）は各位置における禁制帯幅を示す図である。な
お、理解を容易にするため、図１（ａ）は一部の構成要
素を省略している。図１において、１は禁制帯幅ＥSUB
のｎ型化合物半導体基板、２は化合物半導体基板の禁制
帯幅ＥSUB より小さな禁制帯幅ＥLDを有する半導体層
（この部分でレーザ発振を行うので、以下「半導体レー
ザ部」という。）３は、ＥWG＝ＥLDとなる禁制帯幅を有
する半導体層（この部分は光の合波機能を有するので、
以下「合波器部」という。）、４はＥAMP ＝ＥLDとなる
禁制帯幅を有する半導体層（この部分は光を増幅する機
能を有するので、以下「半導体アンプ部」という。）、
５は半導体層２ないし４上に形成され化合物半導体基板
１と同じ禁制帯幅を有するｐ型半導体層（光を閉じ込め
る機能を有するので、以下「クラッド層」という。）、
６は半導体レーザ部２上に設けられた半導体レーザ電
極、９は合波器３上に設けられた合波器電極、７は半導
体アンプ部４上に設けられた半導体アンプ電極、８は化
合物半導体基板１の下部に設けられた電極、１０は半導
体レーザ部２に近接して設けられた回折格子である。
る。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は断面図、図１
（ｃ）は各位置における禁制帯幅を示す図である。な
お、理解を容易にするため、図１（ａ）は一部の構成要
素を省略している。図１において、１は禁制帯幅ＥSUB
のｎ型化合物半導体基板、２は化合物半導体基板の禁制
帯幅ＥSUB より小さな禁制帯幅ＥLDを有する半導体層
（この部分でレーザ発振を行うので、以下「半導体レー
ザ部」という。）３は、ＥWG＝ＥLDとなる禁制帯幅を有
する半導体層（この部分は光の合波機能を有するので、
以下「合波器部」という。）、４はＥAMP ＝ＥLDとなる
禁制帯幅を有する半導体層（この部分は光を増幅する機
能を有するので、以下「半導体アンプ部」という。）、
５は半導体層２ないし４上に形成され化合物半導体基板
１と同じ禁制帯幅を有するｐ型半導体層（光を閉じ込め
る機能を有するので、以下「クラッド層」という。）、
６は半導体レーザ部２上に設けられた半導体レーザ電
極、９は合波器３上に設けられた合波器電極、７は半導
体アンプ部４上に設けられた半導体アンプ電極、８は化
合物半導体基板１の下部に設けられた電極、１０は半導
体レーザ部２に近接して設けられた回折格子である。
【００３１】次に、動作について説明する。まず、半導
体レーザ電極６と電極８の間に電流を流すと、半導体レ
ーザ部２に電子と正孔が注入され、この電子と正孔が結
合すると、ほぼ半導体レーザ部２を構成している半導体
層の禁制帯幅ＥLDに応じた波長の光が発生する。この光
は、半導体レーザ部２の中を進行するにしたがい増幅さ
れると共に、回折格子１０にしみ出した光が回折格子１
０で、回折格子１０の周期に応じた特定の波長の光のみ
が反射され、何度も半導体レーザ部２内で増幅反射さ
れ、十分高い電流を流すと最後にはレーザ発振を起こ
す。通常、１ｋＡ／ｃｍ2の電流密度でレーザ発振が可
能である。この際、各半導体レーザ部２に近接して設け
られている各回折格子１０の周期をわずかに変えておく
と、各半導体レーザ部２がそれぞれ異なる波長のレーザ
光を発する。この各半導体レーザ部２で発生した複数の
波長の光は、合波器部３の方へ進行する。この時、合波
器電極９と電極８との間に電流を流さない場合、半導体
レーザ部２の禁制帯幅ＥLDと合波器部の禁制帯幅ＥWGが
同じであるため、１ｃｍあたり１０００ｄＢ程度の損失
を受けるため、実用的な光集積回路装置とならないが、
合波器電極９と電極８との間に８００Ａ／ｃｍ2程度の
電流を流せば、禁制帯幅間の吸収はほとんどなくなり、
１ｃｍあたり５ｄＢ程度の吸収損失に抑えられ、実用的
な光集積回路装置として使用することができる。このよ
うにして、吸収損失の小さくなった複数の波長の光は合
波器部３で一つの導波路に入り、次に、電極８と半導体
アンプ電極７間に電流を流して増幅作用を持たせた半導
体アンプ部４中で増幅され、右端から出射される。
体レーザ電極６と電極８の間に電流を流すと、半導体レ
ーザ部２に電子と正孔が注入され、この電子と正孔が結
合すると、ほぼ半導体レーザ部２を構成している半導体
層の禁制帯幅ＥLDに応じた波長の光が発生する。この光
は、半導体レーザ部２の中を進行するにしたがい増幅さ
れると共に、回折格子１０にしみ出した光が回折格子１
０で、回折格子１０の周期に応じた特定の波長の光のみ
が反射され、何度も半導体レーザ部２内で増幅反射さ
れ、十分高い電流を流すと最後にはレーザ発振を起こ
す。通常、１ｋＡ／ｃｍ2の電流密度でレーザ発振が可
能である。この際、各半導体レーザ部２に近接して設け
られている各回折格子１０の周期をわずかに変えておく
と、各半導体レーザ部２がそれぞれ異なる波長のレーザ
光を発する。この各半導体レーザ部２で発生した複数の
波長の光は、合波器部３の方へ進行する。この時、合波
器電極９と電極８との間に電流を流さない場合、半導体
レーザ部２の禁制帯幅ＥLDと合波器部の禁制帯幅ＥWGが
同じであるため、１ｃｍあたり１０００ｄＢ程度の損失
を受けるため、実用的な光集積回路装置とならないが、
合波器電極９と電極８との間に８００Ａ／ｃｍ2程度の
電流を流せば、禁制帯幅間の吸収はほとんどなくなり、
１ｃｍあたり５ｄＢ程度の吸収損失に抑えられ、実用的
な光集積回路装置として使用することができる。このよ
うにして、吸収損失の小さくなった複数の波長の光は合
波器部３で一つの導波路に入り、次に、電極８と半導体
アンプ電極７間に電流を流して増幅作用を持たせた半導
体アンプ部４中で増幅され、右端から出射される。
【００３２】このように、この実施例においては、電流
注入により合波器部３での吸収損失が抑制できるので、
半導体レーザ部２、合波器部３及び半導体アンプ部４を
構成する半導体層の禁制帯幅を同一にすることが可能と
なり、従来のように（１）エッチング法や（２）選択成
長法を用いることなく、一括して半導体層を形成するこ
とができるので、低コストで高性能の光集積回路装置の
製造が容易になる。
注入により合波器部３での吸収損失が抑制できるので、
半導体レーザ部２、合波器部３及び半導体アンプ部４を
構成する半導体層の禁制帯幅を同一にすることが可能と
なり、従来のように（１）エッチング法や（２）選択成
長法を用いることなく、一括して半導体層を形成するこ
とができるので、低コストで高性能の光集積回路装置の
製造が容易になる。
【００３３】次に、ＩｎＰ系の光集積回路装置を例にし
て、上記実施例に示したものの製造方法について説明す
る。
て、上記実施例に示したものの製造方法について説明す
る。
【００３４】まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１上に、半導体レーザ部、合波器部及び半導体ア
ンプ部となる半導体層２０、回折格子層３０を有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて順次形成する。ここ
で、半導体層２０はレーザ特性を向上させるため、多重
量子井戸構造層とする。この多重量子井戸構造層は、例
えば、厚さ３００Åのｎ型Ｉｎ０．８２Ｇａ０．１８Ａ
ｓ０．３９Ｐ０．６１、厚さ８０ÅのアンドープＩｎ
０．４７Ｇａ０．５３Ａｓ（７層）、アンドープＩｎ
０．８２Ｇａ０．１８Ａｓ０．３９Ｐ０．６１（６
層）、ｐ型Ｉｎ０．８２Ｇａ０．１８Ａｓ０．３９Ｐ
０．６１からなる。また、回折格子層３０は、厚さ２０
０Åのｐ型Ｉｎ０．７８Ｇａ０．２２Ａｓ０．４７Ｐ
０．５３からなる。
Ｐ基板１上に、半導体レーザ部、合波器部及び半導体ア
ンプ部となる半導体層２０、回折格子層３０を有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて順次形成する。ここ
で、半導体層２０はレーザ特性を向上させるため、多重
量子井戸構造層とする。この多重量子井戸構造層は、例
えば、厚さ３００Åのｎ型Ｉｎ０．８２Ｇａ０．１８Ａ
ｓ０．３９Ｐ０．６１、厚さ８０ÅのアンドープＩｎ
０．４７Ｇａ０．５３Ａｓ（７層）、アンドープＩｎ
０．８２Ｇａ０．１８Ａｓ０．３９Ｐ０．６１（６
層）、ｐ型Ｉｎ０．８２Ｇａ０．１８Ａｓ０．３９Ｐ
０．６１からなる。また、回折格子層３０は、厚さ２０
０Åのｐ型Ｉｎ０．７８Ｇａ０．２２Ａｓ０．４７Ｐ
０．５３からなる。
【００３５】次に、図２（ｂ）に示すように、半導体レ
ーザ部に近接する回折格子層３０に周期約２４００Åの
回折格子１０を形成する。
ーザ部に近接する回折格子層３０に周期約２４００Åの
回折格子１０を形成する。
【００３６】次に、図２（ｃ）に示すように、再びＭＯ
ＣＶＤ法を用いて、回折格子１０及び回折格子３０上に
ｐ型ＩｎＰクラッド層５を形成する。
ＣＶＤ法を用いて、回折格子１０及び回折格子３０上に
ｐ型ＩｎＰクラッド層５を形成する。
【００３７】次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、
写真製版技術を用いてパターニングを行い、ブロムメタ
ノール液を用いてエッチングして、半導体レーザ部２、
合波器部３及び半導体アンプ部４を形成する。
写真製版技術を用いてパターニングを行い、ブロムメタ
ノール液を用いてエッチングして、半導体レーザ部２、
合波器部３及び半導体アンプ部４を形成する。
【００３８】次に、図３（ｃ）に示すように、再びＭＯ
ＣＶＤ法を用いてＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層１１
を形成する。
ＣＶＤ法を用いてＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層１１
を形成する。
【００３９】次に、図４（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、半導体基板１の下部に電極８を、半導体レーザ部２
の上部に半導体レーザ電極６を、導波路部３の上部に導
波路電極９を、また、図示していないが、半導体アンプ
部４の上部に半導体アンプ電極７を形成して光集積回路
装置が完成する。なお、図４（ａ）は導波路図の断面図
を、図４（ｂ）は半導体レーザ部の断面図を、それぞれ
示している。
に、半導体基板１の下部に電極８を、半導体レーザ部２
の上部に半導体レーザ電極６を、導波路部３の上部に導
波路電極９を、また、図示していないが、半導体アンプ
部４の上部に半導体アンプ電極７を形成して光集積回路
装置が完成する。なお、図４（ａ）は導波路図の断面図
を、図４（ｂ）は半導体レーザ部の断面図を、それぞれ
示している。
【００４０】ここで、半導体レーザ部、導波路部及び半
導体アンプ部の吸収／利得特性について説明する。図５
は、上記多重量子井戸構造層を用いた場合の吸収／利得
係数と注入電流密度との関係を示す図であり、図中、正
が利得を表わしている。図５から明らかなように、電流
を注入しない場合、−２００ｃｍ-1程度の大きな吸収係
数となるが、８００Ａ／ｃｍ2程度の電流を流すと、吸
収係数はほぼ０となり、実用上問題とならない程度の吸
収にとどめることができる。また、８００Ａ／ｃｍ2 以
上の電流を流すと係数は正となり利得のある導波路とす
ることができる。なお、半導体レーザ部や半導体アンプ
部は、このような利得のある領域で動作させる。
導体アンプ部の吸収／利得特性について説明する。図５
は、上記多重量子井戸構造層を用いた場合の吸収／利得
係数と注入電流密度との関係を示す図であり、図中、正
が利得を表わしている。図５から明らかなように、電流
を注入しない場合、−２００ｃｍ-1程度の大きな吸収係
数となるが、８００Ａ／ｃｍ2程度の電流を流すと、吸
収係数はほぼ０となり、実用上問題とならない程度の吸
収にとどめることができる。また、８００Ａ／ｃｍ2 以
上の電流を流すと係数は正となり利得のある導波路とす
ることができる。なお、半導体レーザ部や半導体アンプ
部は、このような利得のある領域で動作させる。
【００４１】実施例２．上記の実施例では、半導体レー
ザ部２、合波器部（導波路部）３及び半導体アンプ部４
を備えたものを示したが、図６に示すように、半導体レ
ーザ部２と導波路部３とを備えた光集積回路装置も、上
記の実施例で説明したのとほぼ同様にして製造すること
ができ、また、ほぼ同様の動作を行なう。
ザ部２、合波器部（導波路部）３及び半導体アンプ部４
を備えたものを示したが、図６に示すように、半導体レ
ーザ部２と導波路部３とを備えた光集積回路装置も、上
記の実施例で説明したのとほぼ同様にして製造すること
ができ、また、ほぼ同様の動作を行なう。
【００４２】実施例３．上記の実施例では、半導体レー
ザ部２が３個で合波器３を備えたものを示したが、図７
のように半導体レーザ部２が１個で、これと光結合した
分波器１５を備えたものや、図８に示すように、半導体
レーザ部２が２個で、これと光結合した合分波器１６を
備えたものも、上記の実施例で説明したのとほぼ同様に
して製造することができ、また、ほぼ同様に動作する。
ザ部２が３個で合波器３を備えたものを示したが、図７
のように半導体レーザ部２が１個で、これと光結合した
分波器１５を備えたものや、図８に示すように、半導体
レーザ部２が２個で、これと光結合した合分波器１６を
備えたものも、上記の実施例で説明したのとほぼ同様に
して製造することができ、また、ほぼ同様に動作する。
【００４３】実施例４．図９に示すように、導波路にマ
ッハチェンダ型の干渉計１７を備えたものや、光を受光
するフォトダイオード１８を備えたものでもよい。この
場合、フォトダイオードの信号を用いてレーザ出力を制
御することができる。
ッハチェンダ型の干渉計１７を備えたものや、光を受光
するフォトダイオード１８を備えたものでもよい。この
場合、フォトダイオードの信号を用いてレーザ出力を制
御することができる。
【００４４】実施例５．図１０に示すように、導波路１
９の太さを図のように変えて導波路にレンズ機能をもた
せることができる。このように、導波路として導波路レ
ンズ１９を備えた光集積回路装置においては、レンズを
介さずに直接光ファイバーなどと結合することができ
る。
９の太さを図のように変えて導波路にレンズ機能をもた
せることができる。このように、導波路として導波路レ
ンズ１９を備えた光集積回路装置においては、レンズを
介さずに直接光ファイバーなどと結合することができ
る。
【００４５】実施例６．上記の実施例では、半導体レー
ザ部２に近接して回折格子を設けたいわゆるＤＦＢ型の
半導体レーザの場合を示したが、図１１に示すように、
半導体レーザ部２と導波路部３との間に溝４０を設けた
いわゆるＦＰ（ファブリ ペロー）型の半導体レーザで
も、同様に実施することができる。
ザ部２に近接して回折格子を設けたいわゆるＤＦＢ型の
半導体レーザの場合を示したが、図１１に示すように、
半導体レーザ部２と導波路部３との間に溝４０を設けた
いわゆるＦＰ（ファブリ ペロー）型の半導体レーザで
も、同様に実施することができる。
【００４６】なお、上記の実施例では、ＩｎＰ系の化合
物半導体を用いる場合について説明したが、本発明は、
ＧａＡｓ系やその他の化合物半導体を用いても同様に実
施することができる。
物半導体を用いる場合について説明したが、本発明は、
ＧａＡｓ系やその他の化合物半導体を用いても同様に実
施することができる。
【００４７】
【発明の効果】この発明、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。
ているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４８】半導体レーザ部及び導波路部を禁制帯幅が
同一の化合物半導体層で形成するので、光集積回路装置
の製造が容易である。
同一の化合物半導体層で形成するので、光集積回路装置
の製造が容易である。
【００４９】また、半導体レーザ部、合波器部及び半導
体アンプ部を禁制帯幅が同一の化合物半導体層で形成す
るので、光集積回路装置の製造が容易である。
体アンプ部を禁制帯幅が同一の化合物半導体層で形成す
るので、光集積回路装置の製造が容易である。
【００５０】また、半導体レーザ部に隣接して回折格子
を設けているの、レーザ特性が向上する。
を設けているの、レーザ特性が向上する。
【００５１】また、半導体レーザ部は多重量子井戸構造
層からなるので、レーザ特性が向上する。
層からなるので、レーザ特性が向上する。
【００５２】また、半導体レーザ部は一又は複数からな
り、導波路は分波器あるいは合分波器を含むので、レー
ザ光の合波あるいは分波を容易に行うことができる。
り、導波路は分波器あるいは合分波器を含むので、レー
ザ光の合波あるいは分波を容易に行うことができる。
【００５３】また、導波路部にマッハチェンダ型の干渉
計を設けると共に、光を受光するフォトダイオードを設
けているので、レーザ光の制御を行うことができる。
計を設けると共に、光を受光するフォトダイオードを設
けているので、レーザ光の制御を行うことができる。
【００５４】また、導波路部はレンズ機能を有する導波
路からなるので、レンズを介することなく、導波路を光
ファイバなどに結合することができる。
路からなるので、レンズを介することなく、導波路を光
ファイバなどに結合することができる。
【００５５】また、半導体レーザ部と導波路部との間に
溝を設けるので、ＦＰ型半導体レーザを用いることがで
きる。
溝を設けるので、ＦＰ型半導体レーザを用いることがで
きる。
【００５６】さらに、電極と導波路電極との間に電圧を
印加して、導波路部に電流を注入するので、導波路部で
の吸収損失を低減することができる。
印加して、導波路部に電流を注入するので、導波路部で
の吸収損失を低減することができる。
【００５７】また、電極と合波器電極との間に電圧を印
加して、合波器部に電流を注入するので、合波器部での
吸収損失を低減することができる。
加して、合波器部に電流を注入するので、合波器部での
吸収損失を低減することができる。
【図１】 この発明の一実施例を示す図である。
【図２】 この発明の一実施例を工程順に示す図であ
る。
る。
【図３】 この発明の一実施例を工程順に示す図であ
る。
る。
【図４】 この発明の一実施例を工程順に示す図であ
る。
る。
【図５】 利得／吸収係数と注入電流密度との関係を示
す図である。
す図である。
【図６】 この発明の他の実施例を示す図である。
【図７】 この発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図８】 この発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図９】 この発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図１０】 この発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図１１】 この発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図１２】 従来の光集積回路装置を示す図である。
１ 化合物半導体基板 ２ 半導体レーザ部 ３ 合波器部 ４ 半導体アンプ部 ６ 半導体レーザ電極 ７ 半導体アンプ電極 ８ 電極 ９ 合波器電極 １０ 回折格子 １５ 分波器 １６ 合分波器 １７ マッハチェンダ型
の干渉計 １８ フォトダイオード １９ 導波路レンズ ４０ 溝
の干渉計 １８ フォトダイオード １９ 導波路レンズ ４０ 溝
Claims (10)
- 【請求項１】 化合物半導体基板と、この化合物半導体
基板の一主面上に形成され禁制帯幅が同一の化合物半導
体層からなる半導体レーザ部及びこの半導体レーザ部と
光結合した非直線形状の導波路部と、上記化合物半導体
基板の他の主面に形成された電極と、上記半導体レーザ
部及び上記導波路部にそれぞれ対応して形成された半導
体レーザ電極及び導波路電極とを備えたことを特徴とす
る光集積回路装置。 - 【請求項２】 化合物半導体基板と、この化合物半導体
基板上の一主面上に形成され禁制帯幅が同一の化合物半
導体層からなる半導体レーザ部、この半導体レーザ部と
光結合した合波器部及びこの合波器部と光結合した半導
体アンプ部と、上記化合物半導体基板の他の主面に形成
された電極と、上記半導体レーザ部、上記合波器部及び
上記半導体アンプ部にそれぞれ対応して形成された半導
体レーザ電極、合波器電極及び半導体アンプ電極とを備
えたことを特徴とする光集積回路装置。 - 【請求項３】 半導体レーザ部に隣接して回折格子を設
けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光集
積回路装置。 - 【請求項４】 半導体レーザ部は多重量子井戸構造層か
らなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れかに記載の光集積回路装置。 - 【請求項５】 半導体レーザ部は一又は複数からなり、
導波路部は分波器あるいは合分波器を含むことを特徴と
する請求項１記載の光集積回路装置。 - 【請求項６】 導波路部にマッハチェンダ型の干渉計を
設けると共に光を受光するフォトダイオードを設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の光集積回路装置。 - 【請求項７】 導波路部は、レンズ機能を有する導波路
からなることを特徴とする請求項１記載の光集積回路装
置。 - 【請求項８】 半導体レーザ部と導波路部との間に溝を
設けたことを特徴とする請求項１記載の光集積回路装
置。 - 【請求項９】 請求項１記載の光集積回路装置の電極と
導波路電極との間に電圧を印加して、導波路部に電流を
注入することを特徴とする光集積回路装置の駆動方法。 - 【請求項１０】 請求項２記載の光集積回路装置の電極
と合波器電極との間に電圧を印加して、合波器部に電流
を注入することを特徴とする光集積回路装置の駆動方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7058733A JPH08255891A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 光集積回路装置及びその駆動方法 |
| GB9524374A GB2298958B (en) | 1995-03-17 | 1995-11-29 | Optical integrated circuit device and driving method therefor |
| US08/566,915 US5675602A (en) | 1995-03-17 | 1995-12-04 | Optical integrated circuit device and driving method therefor |
| DE19608026A DE19608026A1 (de) | 1995-03-17 | 1996-03-01 | Optische integrierte Schaltkreisvorrichtung und Ansteuerverfahren dafür |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7058733A JPH08255891A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 光集積回路装置及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255891A true JPH08255891A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13092719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7058733A Pending JPH08255891A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 光集積回路装置及びその駆動方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5675602A (ja) |
| JP (1) | JPH08255891A (ja) |
| DE (1) | DE19608026A1 (ja) |
| GB (1) | GB2298958B (ja) |
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| WO2014129613A1 (ja) * | 2013-02-25 | 2014-08-28 | カナレ電気株式会社 | 光増幅器及びレーザ発振器 |
| JP2019192918A (ja) * | 2019-05-27 | 2019-10-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体光集積素子 |
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| US8213804B2 (en) * | 2007-06-05 | 2012-07-03 | Intel Corporation | Semiconductor optical amplifier for an external cavity diode laser |
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| JPS62213188A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-19 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ素子 |
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| JP3198338B2 (ja) * | 1991-05-27 | 2001-08-13 | 富士通株式会社 | 半導体発光装置 |
| DE4117866A1 (de) * | 1991-05-31 | 1992-12-03 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Verfahren zum betreiben eines halbleiterlasers als modensynchronisierten halbleiterlaser und einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE4130047A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-18 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Verfahren zum betreiben eines halbleiterbauelements als optisches filter und halbleiterbauelement zur durchfuehrung des verfahrens |
| US5325392A (en) * | 1992-03-06 | 1994-06-28 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser |
| DE4212152A1 (de) * | 1992-04-10 | 1993-10-14 | Sel Alcatel Ag | Durchstimmbarer Halbleiterlaser |
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-
1995
- 1995-03-17 JP JP7058733A patent/JPH08255891A/ja active Pending
- 1995-11-29 GB GB9524374A patent/GB2298958B/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-04 US US08/566,915 patent/US5675602A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-01 DE DE19608026A patent/DE19608026A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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