JPH09127349A - 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 - Google Patents
光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置Info
- Publication number
- JPH09127349A JPH09127349A JP7287176A JP28717695A JPH09127349A JP H09127349 A JPH09127349 A JP H09127349A JP 7287176 A JP7287176 A JP 7287176A JP 28717695 A JP28717695 A JP 28717695A JP H09127349 A JPH09127349 A JP H09127349A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- optical
- light
- groove
- optical waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12078—Gallium arsenide or alloys (GaAs, GaAlAs, GaAsP, GaInAs)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12104—Mirror; Reflectors or the like
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12133—Functions
- G02B2006/1215—Splitter
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12176—Etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
路間のモード結合損失を軽減する。 【解決手段】 光反射部分を複数個設けるか、または結
合する導波路間の中心軸若しくは形状を変化させる。
Description
理、光センサ等に利用できる光回路素子、特に光の分岐
器を有する光回路素子と、それを用いた集積型光回路素
子ならびに集積型光回路装置に関するものである。
ものを図17に示す(特開平4−151886参照)。
この素子は入力側の導波路1000を導波する光を出力
側の2つの導波路1001、及び1003に分岐するも
のであり、スリット状に加工された溝1005が全反射
鏡として用いられている。
は、光分岐部の光の界分布と出力側の導波路の固有モー
ドとの整合が悪いため、光分岐部から出力側の導波路に
至る間に顕著なモード変換損失が存在するという欠点を
有している。
S)入射前、及びBS直後の導波光の界分布を模式的に
示す。これよりわかるようにBS直後の導波光の界分布
は対称性が欠如(図中、黒い部分は光がなくなっている
ことを示してる。)し、出力側の導波路の固有モード
(BS入射前の導波光の界分布と同じ)とはモード整合
性が悪い。我々は、2つの出力側導波路において上記モ
ード変換に起因する損失が各々約50%存在することを
実験によって確認している。微小な光を用いて情報処理
を行う場合この損失は致命的である。
小限に抑えることを目的としている。
に、本発明の光分岐器では光分岐部に或る反射率を有す
る部位を複数個配置したものである。
減するために、出力側の光導波路の中心軸を入力側の光
導波路の中心軸と所定の距離だけずらすか、または出力
側光導波路の幅を連続的、または段階的に変化させたも
のである。
導波路に溝を形成することによって、該光導波路を導波
する光を分岐する際、前記溝が複数個形成されて1つの
分岐器を成すことを特徴とするものである。
が、光導波路の分岐面両端部に形成されてなることを特
徴とするものである。
が、その幅が前記光導波路内を導波する光の波長の10
分の1以上となるようその個数を備えてなることを特徴
とするものである。
が、その形成領域が溝上方からみてほぼ一直線の形状に
形成されてなることを特徴とするものである。
が、その形成領域が溝上方からみてほぼ三角形状に形成
されてなることを特徴とするものである。
が、その深さが光の界分布のピークを越して深く形成さ
れてなることを特徴とするものである。
に溝を形成することによって、該光導波路を導波する光
を分岐する際、分岐前の入射側光導波路の光軸と、分岐
後の出射側光導波路の光軸とが、ずれるよう形成されて
なることを特徴とするものである。
側光導波路の光軸が、ほぼ前記溝に達し、一方、前記出
射側光導波路の光軸が、前記溝による分岐光の内部に位
置するよう形成されてなることを特徴とするものであ
る。
に溝を形成することによって、該光導波路を導波する光
を分岐する際、分岐前の入射側光導波路の幅と、分岐後
の出射側光導波路の幅とが異なっていることを特徴とす
るものである。
射側光導波路の幅が、少なくとも前記溝近傍において、
前記入射側光導波路の幅より広くなっていることを特徴
とするものである。
路に溝を形成することによって、該光導波路を導波する
光を分岐する際、前記溝が、その幅が光のピークを挟
み、かつ光の界分布より充分大きく形成されてなること
を特徴とするものである。
光回路素子を備えた集積型光回路装置において、前記光
回路素子の入射側光導波路が複数個あって、それぞれの
入射側光導波路に対応して1つずつ配置される入射光発
振源は、複数種類であることを特徴とするものである。
する部位を複数個配置すると、その部位の数が多くなれ
ばなるほど光分岐部の光の界分布と出力側の導波路の固
有モードとの整合が良くなり、光分岐部から出力側の導
波路に至る間のモード変換損失が小さくなる。
側の光導波路の中心軸より所定の距離だけずらすことに
より、やはり光分岐部の光の界分布と出力側の導波路の
固有モードとの整合が良くなり、光分岐部から出力側の
導波路に至る間のモード変換損失が小さくなる。また
は、出力側導波路の幅を連続的、または段階的に変化さ
せることにより導波路間の光結合損失を抑えることがで
きる。
がら詳細に説明する。
ト処理に用いた場合の光回路素子の一例で、より具体的
にはワイヤレス光伝送システムの受信器中の光コヒーレ
ント検波器を構成する導波路型光合波器の斜視図であ
る。システムの詳細については本出願人が既に出願した
特開平6−112904に述べられているので、ここで
は簡単に検波器の機能を説明するにとどめる。この検波
器は受信した信号光と局部発振光を合波して出力する機
能を有する。局部発振光には局部発振器として受信器内
に搭載された半導体レーザ(図示せず)の出力光が用い
られる。信号光には伝達すべき情報が例えば周波数変調
(FM)された形で含まれているため、局部発振光の周
波数を送信光の基準周波数と同調させておけば検波器の
出力には信号光と局部発振光のビートとして情報が取り
出せることになる。
系の半導体導波路で作製され、リッジ導波路が2本直交
した構成をとっている。2本の導波路の交差部位には2
本の導波路の長手方向とそれぞれ45°の角度をなす深
い溝105が2個形成され、この部位が本発明の光分岐
器(Beam Splitter:BS)として機能する。送信器よ
り発せられた信号光は空間を伝搬して受信器に達する
が、受信器内のレンズ(図示せず)を用いて光合波器の
2個の入力導波路の一方である導波路100に導かれ
る。信号光は導波路100を伝搬してBSに到達する。
ここで光は2つに分岐され、それぞれが出力側の導波路
103、104に導かれて端面より出射される。局部発
振器より発せられた局部発振光は同様にレンズ(図示せ
ず)を用いて光合波器の他方の入力導波路101に導か
れる。局部発振光は導波路101を伝搬し、信号光と同
様にBSで2つに分岐され、それぞれ出力側の導波路1
03、104に導かれて端面より出射される。以上のこ
とより、出力側の導波路103、104には信号光の一
部と局部発振光の一部が合波されたものが出力されるこ
とになる。従って、その出力光をフォトダイオード等で
光電変換し、その中のビート信号を検出すれば求める情
報が得られるわけである。
べる。まず、GaAs基板106上に1μm厚のAl
0.5Ga0.5As第1光閉じ込め層107、0.3μm厚
のAl0.3Ga0.7As光導波層108、0.5μm厚の
Al0.5Ga0.5As第2光閉じ込め層109、3nm厚
のGaAsエッチストップ層110、0.5μm厚のA
l0.5Ga0.5As第3光閉じ込め層111、50nm厚
のGaAs表面保護層112を分子線エピタキシー(M
BE)法により成長させた。
るために、ウエファ上に通常のフォトリソグラフィによ
って2μm幅のレジストパターンを形成した。パターン
は硫酸系のエッチャントによる第3光閉じ込め層111
の途中までのエッチングとフッ酸による選択エッチング
でウエファに転写した。ここでフッ酸はAl0.5Ga0.5
As(第3光閉じ込め層111)のみをエッチングし、
GaAs(エッチストップ層110)はエッチングしな
いため、エッチングは、GaAsエッチストップ層11
0表面で停止した。有機溶剤によってレジストを剥離し
た後、再度表面にレジストを塗布した。ここではレジス
トの塗布と150℃のベーキングという工程を2回繰り
返すことにより、リッジの有る部分と無い部分とで表面
に段差のない平坦なレジスト(下部レジスト)が形成で
きた。次に、その上にスピナーを用いてSOG(Spin-
On-Glass)膜を1000Å形成し、200℃のベーキ
ングを施した。その上に再度レジスト膜(上部レジス
ト)を形成し、通常のフォトリソグラフィで深い溝10
5をエッチングするための幅2μm、長さ0.5μmの
パターンを1.2μm間隔で2個形成した。このパター
ンはCF4を用いたRIE(Reactive Ion Etching)に
よってSOG膜に転写し、それを更にO2を用いたRI
Eで下部レジストに転写した。以上に述べた”3層レジ
ストプロセス”で表面の段差があるにもかかわらず、段
差の上下にわたって所望の形状のパターンが形成でき
た。このレジストパターンをマスクとして塩素ガスとア
ルゴンのイオンビームを同時に基板に照射するCAIB
E(Chemically Assisted Ion BeamEtching)にて基板
に転写した。ここでのエッチング深さは3.5μmとし
た。このプロセスの詳細については例えばGeisら
(J. Vac. Sci. Technol. 19,1390 (1981).)或いはS
chererら(Appl. Phys. Lett. 55, 2724 (198
9).)に詳しいが、垂直断面を有するエッチングが実現
できた。その後、RIEを用いて3層レジストを除去し
て光分岐器が完成した。
た。
えて深い溝を形成することにより、その領域における光
の透過は無視できることになり、マスクパターンのみで
規定される光の分岐比が得られる。
3、4を用いて詳細に説明する。図2は図1を上面より
見た図で、図中の番号は図1と一致させてある。信号
光、局部発振光ともに基本的な挙動は同じであるため、
ここでは信号光についてのみ説明する。ここでは信号光
として780nm帯のレーザ光を用いた。導波路中の信
号光の水平方向(導波路の各層に平行な方向)の光強度
分布を図3に模式的に示す。入力導波路100は単一横
モード導波路であるため、入力導波路100に導かれた
信号光はその導波路内A−A’では図に示すように導波
路100の基本固有モードで伝搬した。レンズ(図示せ
ず)を用いて導波路100の入り口端面に集光されたと
きの光の界分布は導波路の固有モードとは必ずしも一致
しないが、導波路を伝搬する間に固有モードに変換され
てBSに入射した。ここで、BS部の深い溝105の内
部は空気で満たされており、その屈折率は1である。一
方導波路部分で導波光が感じる等価屈折率は約3.5と
大きいため、導波路100を伝搬してきた光の界分布の
一部は、BSの深い溝105によって全反射された。
影響を受けないため、そのまま導波路中を直進した。即
ち、ここで導波光は空間的に2つに分解され、一方は直
進して導波路103に至り、他方はその進路を90°曲
げられて導波路104に導かれる。その光の水平方向の
界分布が導波光が進むにつれて変化していく様子も同図
に示されている。BSで横モードの一部のみが取り出さ
れた導波光は、それぞれの導波路103、104を導波
していく間に基本モードに変換され、B−B’、C−
C’に至るときには双方が基本モードに変換されている
のがわかる。以上の結果は導波路を、B−B’、C−
C’等導波路の途中の位置でへき開し、そこでの光の界
分布を顕微鏡で拡大して観察することにより確認した。
この場合のBS直後の2つの光の界分布をBS入射前の
光の界分布と比較して示したのが図4である。従来例の
図18と比較すると、BS直後の導波光の界分布には対
称性が存在し、出力側の導波路の基本モードとの整合が
向上していることがわかる。実際、この場合のモード変
換損失を測定してみたところ、従来例の約50%と比較
して約20%まで向上した。
例を示す図で、導波光を全反射する深い溝の数をさらに
増加させた場合である。本実施例では用いる光の波長を
1.55μm帯としたため、InGaAsP系の材料を
用いて検討した。層構造については実施例1に類似して
いるため、ここでは図示はしていない。作製手順は以下
のとおりである。まず、InP基板上に1μm厚のIn
P第1光閉じ込め層、0.2μm厚のInGaAs/I
nGaAsP多重量子井戸(MQW)光導波層、1μm
厚のInP第2光閉じ込め層を有機金属熱分解(MOC
VD)法により成長させた。ここでは MQW層として
80ÅのInGaAsウエル層、150ÅのInGaA
sPバリア層(1.15μm組成)、ウエル数は4とし
た。
表面に、SiO2 膜を2000Åの厚さで形成した。そ
の上に電子ビーム露光用のレジストを1μm塗布し、電
子ビームを用いて深い溝205を形成するためのマスク
パターンをレジスト上に形成した。ここでは図に示すよ
うに反射部を多数形成するため、それぞれの反射部は長
さは0.5μm、幅が0.3μmで0.6μmピッチと
した。このパターンはCF4を用いたRIEでSiO2膜
に転写され、さらに塩素ガスとアルゴンの混合ガスを用
いたRIBE(Reactive Ion Beam Etching)によ
ってウエファに転写した。エッチング深さは3μmで、
この場合も実施例1と同様垂直断面を有し、かつ表面が
平滑なエッチングが実現できた。
るために、ウエファ上に通常のフォトリソグラフィによ
ってレジストパターンを形成した。この場合、ウエファ
表面の凹凸の存在はレジストパターンにはほとんど影響
しなかった。これは個々のエッチング領域が非常に小さ
い面積であるため、すぐにレジストで埋め込まれてしま
ったためと思われる。リッジ導波路の幅は5μmとした
ため、高次モードの存在するマルチモード導波路となっ
た。パターンは通常のアライナを用いて位置合わせを行
った。アライナの位置合わせ精度は1μmであった。パ
ターンは深い溝205を形成したときと同じRIBEを
用いたが、ここではエッチングMQW光導波層の上0.
2μmで停止させた。エッチング深さはRIBE装置の
イオン引き出し電極に流れる電流をモニタしながらエッ
チングを行うことで制御した。この電流は実際に基板に
照射されるイオン電流密度に比例する。エッチング深さ
はイオン電流密度、ガス圧力、チャンバの真空度、イオ
ン引き出し電圧によってきまる。ガス圧力、チャンバの
真空度、イオン引き出し電圧は直接観察できる。イオン
電流密度は直接はモニタできないが、イオン引き出し電
極に流れる電流をモニタすることによってエッチング深
さを±0.04μmの精度で制御することができ、光分
岐器が完成した。
用いて詳細に説明する。実施例1と同様に、信号光につ
いてのみ説明するが、局部発振光についても基本動作は
同じである。入力導波路200はマルチモード導波路で
あるが、入力導波路200に導かれた信号光は基本横モ
ードで導波路に侵入するため、導波路内ではその基本固
有モードで伝搬した。BSによって光が2個に分割され
る機構についても実施例1と同じであるが、この場合の
BS直後の2つの光の界分布をBS入射前の光の界分布
と比較して示したのが図6である。この場合、実施例1
よりもさらに出力側の導波路の基本モードとの整合が向
上していることがわかる。実際、この場合のモード変換
損失を測定してみたところ、従来例の約50%、実施例
1の約20%と比較し、約5%まで向上した。
所定の位置よりずれたが、それに起因すると思われる分
岐比の変動は約1%であった。深い溝205の形成領域
を、導波路の幅5μmより十分に広く取っていることに
より、このずれの影響が吸収されたものと考えられる。
これは従来例の25%と比較すると非常に小さいもので
あり、本特許の有効性が実証された。
る。
の導波光全体の断面積に占める割合いが光の分岐比を決
定するため、スリット状に加工された溝1005を形成
する位置がずれるとそれが分岐比の変動につながり、素
子の歩留まりを低下させる原因となる。
分岐部を形成した場合、スリット状に加工された溝10
05の位置が0.5μmずれると分岐比は3:7となっ
てしまう。用途によっては分岐比として厳密に1:1
(例えば許容誤差1%以内)が要求されることも考えら
れ、その場合にはこの構造では対応不可能である。光導
波路はリッジ導波路とすればその形成の際のエッチング
深さはスリット状に加工された溝1005のエッチング
深さより浅いため、両者は同時に形成することができ
ず、2回以上のフォトリソグラフィの工程を経ることに
なる。マスク合わせによる位置合わせの精度は通常のア
ライナを用いた場合、0.8〜1μm、ステッパを用い
ても0.2μm程度が限界であり、許容誤差1%以内で
1:1の分岐比を実現することは現在のフォトリソグラ
フィ技術では不可能である。高精度のアライメントをす
る方法としては電子ビームリソグラフィを用いる方法も
考えられる。この場合0.1μm、或いはそれ以上の精
度での位置合わせは可能である。ただし、それには光干
渉計のような高価な位置ぎめ装置を用いる必要があり、
生産方法としては現実的でない。
て、分岐比を許容誤差1%以内で1:1或いはある所望
の値に制御することが可能である。
さくなり、厳密な位置合わせ精度が要求されなくなる。
る結合効率の変動の小さい素子を作成することができ
る。
の幅が導波路内の光の波長の10分の1以上となる個数
以下であれば、本発明の効果が得られることがわかっ
た。
く、光の垂直方向の界分布のピークよりも浅いときには
その領域においてもBSを透過する光の成分が存在し、
分岐比に影響を与える。従って、深い溝105は光の垂
直方向の界分布のピークをこえて十分に深く形成してお
くのが望ましい。本実施例の場合、この条件は満たされ
ており、BS入射前の横方向の導波光の広がりに対し
て、深い溝によって分割されたときのそれぞれの光の幅
(ここでは0.3μm)は十分に小さく、光の分岐比は
深い溝の存在する領域の全体に対する割合(ここでは5
0%)によって厳密に規定される。この値を変化させる
と分岐比も任意に変化させることが可能である。
他の実施例を示す図で、導波光を全反射する深い溝の形
を変化させたものである。本実施例では用いる光の波長
を780nm帯としたが、導波路としては、SiN/S
iO2を用いた。層構造については実施例1に類似して
おり、プラズマCVD法で形成した。それぞれの厚さ
は、SiN光導波層0.3μm、SiO2光閉じ込め層
1μmである。作製手順は実施例1とほぼ同じである
が、エッチングにはCF4のRIEを用いた。この場合
もモード変換損失の低減、分岐比の変動等は小さく、良
好な特性が実現できた。
用いて説明する。本実施例は先の実施例1にて説明した
方法により作製したもので、垂直方向の光閉じ込めのた
めの光導波層604と幅がそれぞれ4μmの導波路60
1、602、603と、反射面605と、それに沿った
溝606からなる。溝606は先の実施例1にて説明し
たCAIBE法により作製され、反射面に沿って光の垂
直方向の界分布のピークを越えて十分に深く形成するこ
とが望ましい。導波路601、602、603はその中
心軸が1.5μm程度ずれて配設されている。反射面6
05は導波路603を伝搬する光を半分だけ透過させ、
残り半分を90度進行方向を変えるように働き、それぞ
れ導波路601、602へと導く。
子は光分岐器であり、導波路603を伝搬する光を導波
路602と601へと分割するものである。この時、導
波路601に入射した光の電界分布は図18に示される
ように、半分だけの電界が入射することになる。ここで
導波路601の中心を電界の存在する方へ約1.5μm
程度ずらすことにより、導波路603と導波路601の
結合効率を56%改善することができた。導波路603
から602への結合も同様に改善された。本出願人らは
導波路中心のずれの大きさと結合効率を詳細に調べ、そ
の結果入力側導波路の幅(これは入力ビームの拡がりと
密接な関係がある。)の約20〜50%程度のずれを設
けることにより結合効率を従来例の48%から75%に
まで改善することができたものである(図11参照)。
明する。図9は2×2の光合分岐器を示す。この合分岐
器はとりわけコヒーレント処理を用いた光波検出に効力
を発揮する。
の幅は4μmの単一モード導波路である。この導波路を
伝搬し、BS705により分岐された光が導波路70
2、704より取り出せる。この時、導波路701より
導波路704へと進行する光波の結合効率を向上させる
ためには、先の実施例4に説明したように、導波路70
4と導波路701の中心軸を、図9にて導波路704を
左方向へ、一定距離ずらせば良い。しかしながら、この
場合、導波路703から導波路704へと進行する光波
の結合効率は、著しく劣化することになる。本実施例で
は、導波路702、704の中心軸を導波路701、7
03の交差部の中心に対して一定距離ずらすと共に、導
波路702と導波路704のBS部にテーパ構造を設け
たものである。
子として用いた場合について説明する。外部より導かれ
た信号光は導波路701中を伝搬し、BS705により
導波路702と704へと分割される。一方、局部発振
光は導波路703端面に突き合わせ接合された半導体レ
ーザ(図示せず)より導波路703へと入射する。局部
発振光も同じくBS705により導波路702、704
へと導かれる。導波路702、704からの出力光は何
れも受光素子にて、ビート信号として検出される。ビー
ト信号の雑音を減少させる目的においても信号光と局部
発振光のパワーの比は1:1に近いものが望ましい。ま
た、それぞれの受光素子で検出されたビート信号は同相
の雑音を減少させるためバランス受信される。この時、
BSの分割比は出来るだけ1:1に近いものがよい。本
実施例では、導波路702と、導波路704を、図9に
示すように、導波路702を下方へ、導波路704を左
方へずらして配したことにより信号光の導波路702、
704への結合効率を大きくし、一方で、局部発振光の
導波路702、704への結合効率を抑さえ、雑音の少
ないビート信号を得ることができた。更に加えて、導波
路702、704はそのBSの接合部が幅8μmと広く
なっており、連続的にその幅が変化するテーパ構造とな
っている。これにより、BS部を形成する溝705の作
製精度が劣化した場合でも、導波路702、704への
結合効率、分岐比に大きな変化が生じず、素子の歩留り
向上となる。
702、704のテーパ部分の幅8μm、長さ500μ
mであり、テーパによるモード変換損失が充分小さくな
るようなテーパ長の素子を試作した。
光回路素子を用いた集積型光回路装置の例を図10に示
す。図10は光コヒーレント検波用集積型光回路装置で
ある。ここでは図9と同じ図番号を用いている。図10
で導波路703の端面にはDFBレーザ707が突き合
わせ接合され、局部発振光は導波路703へと導かれ
る。一方信号光は光ファイバー709を伝送し、その出
射端面からレンズ708を通じて導波路701の端面へ
と集光する。この時、レンズ708が作る集光点での光
の分布を導波路701の近視野像とほぼ一致させてお
く。
光は導波路703を伝搬し、溝705により導波路70
2、704へと分割される。導波路702、704の端
面には受光素子(図示せず)が配置してあり、それぞれ
でコヒーレント検波される。この時、それぞれの受光素
子で発生する局部発振光と自然放出光との雑音はバラン
ス受信することにより取り除くことができる。本実施例
では信号光を効率良く検出する事ができ、かつ、分割比
が溝705の形成時のプロセスの制御性に大きく依存し
ない光コヒーレント検波装置を作製した。
る。図13に示されるようにGaAs基板911上に、
AlGaAsを材料としてエッチストップ層912、光
閉じ込め層913、光導波層914、光閉じ込め層91
5、エッチストップ層916、さらに光閉じ込め層91
7を順次積層する。その後、エッチングにより面B−
B’が表出するようにし、エッチストップ層912でエ
ッチングを停止する。その後、光閉じ込め層921、光
導波層922、光閉じ込め層923、エッチストップ層
924、光閉じ込め層925を順次積層する。これらの
結晶成長においては、光導波層914、922は同じ厚
さ0.8μmで、層922が層914に対して0.4μ
mだけ上に作製される様に行なう。加えて、エッチスト
ップ層916と924の層厚、高さも一致させておく。
Vで表される部分をエッチングにより取り除き、光閉じ
込め層931、光導波層932、光閉じ込め層933、
エッチストップ層934、光閉じ込め層935を順次積
層する。これらの結晶成長においては、光導波層91
4、932は同じ厚さ0.4μmで、層932が層91
4に対して0.4μmだけ下に作製される様に行なう。
加えて、エッチストップ層916と934の層厚、高さ
も一致させておく。こうして作製された基板断面をP−
Q−R−Sで切断して観測したものが図15である。
チングにより作製する。この時、直交する2本の導波路
に対して面B−B’が45度の角度をなし、かつ交差部
の中心を通る様に行なう。更に、ドライエッチングによ
り、溝905を、2本の導波路の中心を通り、かつ、面
B−B’に直交する様に作製する。この時、エッチング
の深さが光導波層914のほぼ中央で停止するように制
御する。この時の制御性は実施例2に示されるようにお
よそ0.04μmで充分な制御性がある。また、エッチ
ングを行なう部分の長さは横方向の光の閉じ込めが行な
われる部分を越えて充分に大きくとれば問題ない。
より説明する。入射導波路は901と902である。こ
こでは、導波路901から入射した光について説明す
る。導波路902から入射した光も同様に扱える。導波
路901を伝搬する光のほぼ上半分は溝905により導
波路903へと反射される。一方、下半分の光は溝90
5の下部を通過し、導波路904へと入射する。ここ
で、既に図15にて説明したように、導波路901の光
導波層914に対して、導波路903の光導波層922
は0.4μmだけ上に作製されており、溝905で反射
された上半分の光を効率良く導波路903へと結合する
ことができる。一方、導波路904の光導波層932は
光導波層914に対して、0.4μmだけ下に作製され
ているので、同じく、溝905の下部を透過した下半分
の光を効率良く導波路904へと導くことができる。更
に、本実施例では、溝905の深さ方向の加工精度が
0.04μmであるので、極めて分割比の安定した光分
岐器、光合波器を得ることができた。また、深さを変え
ることにより任意の分割比の光合分岐器の作製も可能で
ある。
14のほぼ中央部までに深さに形成したが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、分岐比を変えたいとき、溝
の深さを変えることによって、所望の分岐比が得られる
ものである。
有する部位を複数個配置すると、その部位の数が多くな
ればなるほど光分岐部の光の界分布と出力側の導波路の
固有モードとの整合が良くなり、光分岐部から出力側の
導波路に至る間のモード変換損失が小さくなる。また、
位置ずれに対する分岐比の変動が小さくなり、厳密な位
置合わせ精度が要求されなくなる。
として、その領域における光の界分布のピークをこえて
深い溝を形成することにより、その領域における光の透
過は無視できることになり、マスクパターンのみで規定
される光の分岐比が得られる。
側の光導波路の中心軸より所定の距離だけずらすことに
より、やはり光分岐部の光の界分布と出力側の導波路の
固有モードとの整合が良くなり、光分岐部から出力側の
導波路に至る間のモード変換損失が小さくなる。
たは、断続的に変化させたことにより、モード変換損失
を抑え、かつ素子作成時のマスクあわせの精度の変化に
対する光結合効率、分岐比の変動を抑え、歩留りの向上
になる。
路の各層に平行な方向)の光強度分布である。
BS入射前の光の界分布を示した図である。
図である。
BS入射前の光の界分布を示した図である。
図である。
図である。
図である。
用例である。
効果を示す図である。
器の斜視図である。
製手順を示す図である。
型光合波器の作製手順を示す図である。
面図である。
面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 光導波路に溝を形成することによって、
該光導波路を導波する光を分岐する際、 前記溝が複数個形成されて1つの分岐器を成すことを特
徴とする光回路素子。 - 【請求項2】 前記溝は、光導波路の分岐面両端部に形
成されてなることを特徴とする請求項1に記載の光回路
素子。 - 【請求項3】 前記溝は、その幅が前記光導波路内を導
波する光の波長の10分の1以上となるようその個数を
備えてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の光
回路素子。 - 【請求項4】 前記溝は、その形成領域が溝上方からみ
てほぼ一直線の形状に形成されてなることを特徴とする
請求項3に記載の光回路素子。 - 【請求項5】 前記溝は、その形成領域が溝上方からみ
てほぼ三角形状に形成されてなることを特徴とする請求
項3に記載の光回路素子。 - 【請求項6】 前記溝は、その深さが光の界分布のピー
クを越して深く形成されてなることを特徴とする請求項
1〜請求項5のいずれかに記載の光回路素子。 - 【請求項7】 光導波路に溝を形成することによって、
該光導波路を導波する光を分岐する際、 分岐前の入射側光導波路の光軸と、分岐後の出射側光導
波路の光軸とが、ずれるよう形成されてなることを特徴
とする光回路素子。 - 【請求項8】 前記入射側光導波路の光軸は、ほぼ前記
溝に達し、 一方、前記出射側光導波路の光軸は、前記溝による分岐
光の内部に位置するよう形成されてなることを特徴とす
る請求項7に記載の光回路素子。 - 【請求項9】 光導波路に溝を形成することによって、
該光導波路を導波する光を分岐する際、 分岐前の入射側光導波路の幅と、分岐後の出射側光導波
路の幅とが異なっていることを特徴とする請求項7又は
請求項8に記載の光回路素子。 - 【請求項10】 前記出射側光導波路の幅は、少なくと
も前記溝近傍において、前記入射側光導波路の幅より広
くなっていることを特徴とする請求項9に記載の光回路
素子。 - 【請求項11】 光導波路に溝を形成することによっ
て、該光導波路を導波する光を分岐する際、前記溝は、
その幅が光のピークを挟み、かつ光の界分布より充分大
きく形成されてなることを特徴とする光回路素子。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれかの光回路素
子を備えた集積型光回路装置において、 前記光回路素子の入射側光導波路が複数個あって、それ
ぞれの入射側光導波路に対応して1つずつ配置される入
射光発振源は、複数種類であることを特徴とする集積型
光回路装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28717695A JP3943615B2 (ja) | 1995-11-06 | 1995-11-06 | 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 |
US08/742,494 US5825952A (en) | 1995-11-06 | 1996-11-01 | Optical circuit element and an integrated type optical circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28717695A JP3943615B2 (ja) | 1995-11-06 | 1995-11-06 | 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004129230A Division JP2004258677A (ja) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09127349A true JPH09127349A (ja) | 1997-05-16 |
JP3943615B2 JP3943615B2 (ja) | 2007-07-11 |
Family
ID=17714068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28717695A Expired - Fee Related JP3943615B2 (ja) | 1995-11-06 | 1995-11-06 | 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5825952A (ja) |
JP (1) | JP3943615B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4902044B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2012-03-21 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置、光伝送装置、光伝送システム、電子機器、制御装置、接続コネクタ、通信装置、ならびに光伝送方法、データ送受信方法 |
JP3862995B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2006-12-27 | 富士通株式会社 | 光スイッチモジュール |
GB2373343A (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-18 | Bookham Technology Plc | Rib waveguide for connection to an optical component |
US6646747B2 (en) * | 2001-05-17 | 2003-11-11 | Sioptical, Inc. | Interferometer apparatus and associated method |
US6614952B2 (en) * | 2001-10-19 | 2003-09-02 | Agilent Technologies, Inc. | Programmable optical cross-connector using an array of intersecting waveguides |
JP2003248204A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子、半導体光変調素子、及び半導体光受光素子 |
JP3666463B2 (ja) * | 2002-03-13 | 2005-06-29 | 日本電気株式会社 | 光導波路デバイスおよび光導波路デバイスの製造方法 |
JP4445270B2 (ja) | 2002-03-28 | 2010-04-07 | 富士通株式会社 | レーザアレー装置及びレーザアレー制御方法 |
DE10260819A1 (de) * | 2002-12-23 | 2004-07-01 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren zur Herstellung von mikrostrukturierten optischen Elementen |
US7957618B2 (en) * | 2005-03-31 | 2011-06-07 | Syntune Ab | Integrated photonic circuit |
CN102144179B (zh) * | 2008-09-04 | 2013-06-12 | 惠普开发有限公司 | 损耗得以减少的介电波导相交点 |
WO2010030295A1 (en) * | 2008-09-15 | 2010-03-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | In-plane optical wave guide with area based splitter |
JP5946611B2 (ja) * | 2011-07-15 | 2016-07-06 | 株式会社エンプラス | 光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール |
CN102879859A (zh) * | 2012-08-20 | 2013-01-16 | 东南大学 | 集成型光分路器 |
CN106125198A (zh) * | 2014-02-21 | 2016-11-16 | 杭州天野通信设备有限公司 | 用于对全通信波段进行分光优化的光分路结构及制备方法 |
CN107678091A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-02-09 | 中山大学 | 一种紧凑的光波导交叉耦合器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2842535A1 (de) * | 1978-09-29 | 1980-05-29 | Siemens Ag | Abzweigelement |
JPH04151886A (ja) * | 1990-10-15 | 1992-05-25 | Canon Inc | 光半導体素子 |
JP3019284B2 (ja) * | 1992-08-10 | 2000-03-13 | シャープ株式会社 | 空間光伝送装置 |
US5432876C1 (en) * | 1992-10-19 | 2002-05-21 | Minnesota Mining & Mfg | Illumination devices and optical fibres for use therein |
-
1995
- 1995-11-06 JP JP28717695A patent/JP3943615B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-11-01 US US08/742,494 patent/US5825952A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5825952A (en) | 1998-10-20 |
JP3943615B2 (ja) | 2007-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3943615B2 (ja) | 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 | |
US5233187A (en) | Multi-wavelength light detecting and/or emitting apparatuses having serially arranged grating directional couplers | |
JP3751052B2 (ja) | 集積型光制御素子およびその作製方法、並びにそれを備えた光集積回路素子および光集積回路装置 | |
US20100284019A1 (en) | Semiconductor integrated optical device and method of making the same | |
JPH0720329A (ja) | 光合分波器 | |
JP3284994B2 (ja) | 半導体光集積素子及びその製造方法 | |
EP0481464B1 (en) | Integrated optical branching/combining coupler and method of manufacturing such coupler | |
JP2001148531A (ja) | 半導体光デバイス | |
JP2606078B2 (ja) | 半導体レーザアレイおよびその製造方法 | |
JP2008198944A (ja) | 半導体光集積素子 | |
JP3920164B2 (ja) | 半導体受光装置及びその製造方法 | |
US5787105A (en) | Integrated semiconductor laser apparatus | |
US6097865A (en) | Design and method for planar coupled waveguide filter | |
JPH0618737A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
JPH10142434A (ja) | 光合波素子 | |
JP2001185805A (ja) | 光半導体装置 | |
JP2004258677A (ja) | 光回路素子およびそれを用いた集積型光回路装置 | |
JPH08255949A (ja) | 集積型半導体レーザ装置 | |
JPH11307867A (ja) | 半導体光集積素子の作製方法及び半導体光集積素子 | |
JPH06268316A (ja) | 半導体光素子 | |
JP3104817B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
JPH04151886A (ja) | 光半導体素子 | |
JP3104801B2 (ja) | 集積型光カップラ | |
JPH063542A (ja) | 集積型光カップラ及びその使用方法 | |
JP2004071875A (ja) | 集積型半導体モード同期レーザ、タイミング抽出装置、及び、波長変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041115 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041207 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050207 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050317 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050323 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050408 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070406 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |