JPH01285919A - 半導体光導波路型偏光素子 - Google Patents

半導体光導波路型偏光素子

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JPH01285919A
JPH01285919A JP11629888A JP11629888A JPH01285919A JP H01285919 A JPH01285919 A JP H01285919A JP 11629888 A JP11629888 A JP 11629888A JP 11629888 A JP11629888 A JP 11629888A JP H01285919 A JPH01285919 A JP H01285919A
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intensity modulator
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Hiroaki Takeuchi
博昭 竹内
Kunishige Oe
尾江 邦重
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/21Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference
    • G02F1/225Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  by interference in an optical waveguide structure

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信、光信号処理に適用可能な偏波面選択
性を有する半導体光導波路型偏光素子に関するものであ
る。
(従来の技術〕 従来、この種の導波路型偏光素子として金属タラッディ
ング偏光子がある。この金属タラッディング偏光子は光
導波路表面に直接金属をクラツデイングすることによっ
て、TMモードを吸収しTEモードのみを透過するとい
う特徴をもっている。
この従来例としては、文献(Y、 Suematsu、
 M。
Hakuta、 K、 Furuya、 K、 Chi
ba、 and R,Hasumtらにより ^ppl
、 Phys、 I、ett、、 vol、 21+ 
No、ら、 pp。
291−293.5ept、 1972)に記載された
ものがある。
このような従来例を第4図に基づいて説明する。
第4図は従来例の構成図である。基板11の上にそれよ
り屈折率の大きい薄膜12を設け、光導波層とする。薄
膜■2の一部には金属(アルミニウム)膜13が設けら
れている。光はプリズム14によりA→B−1C−Dの
ように伝搬し、BC間を伝搬する間に7Mモードのみが
減衰し、DからはTEモードだけが出射する。
(発明が解決しようとする課題) 第4図に示すような従来例では、TEモードだけを透過
することができるが、TEあるいはTMいずれかの偏波
モードを選択的に透過することはできない。また、先導
波層12は1次元的な光閉じ込めを持つだけで、光が光
導波層12を伝搬する間に広がるため、信号光の強度が
減衰する。従って、光信号処理等を目的とした導波路型
素子として従来例を適用することはできない。
導波路型素子を用いて光信号処理を行う場合、導波路型
素子はTEあるいはTMのいずれかの偏光に対してのみ
動作することが多く、したがってTEと7Mモードのい
ずれかを選択することが要求される。本発明は上記の要
望に沿うため提案されたもので、TEと7Mモードをい
ずれかを選択的に除去し、一方の偏波モードのみを選択
的に透過する半導体光導波路型偏光素子を提供すること
を目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明は2次元的な光閉じ
込めを有する1本の半導体光導波路を2本に分岐した後
、再び1本にすることによって構成される干渉型光強度
変調器を、縦列に2個以上接続する半導体光導波路型素
子であって、縦列に接続される2個以上の干渉型光強度
変調器は、その干渉型光強度変調器を構成する光導波路
の方向が、半導体の(100)面内で(OT 1 )方
位あるいは(011)方位と平行である第1の干渉型光
強度変調器と、前記第1の干渉型光強度変調器とのなす
角度の大きさが45度である第2の干渉型光強度変調器
とに区別され、前記第1の干渉型光強度変調器を構成す
る半導体光導波路には・′v:′)光導波路を中心にし
て(100)方向に互いに対向する電極が設けられ、前
記第1の干渉型光強度変調器とのなす角度の大きさが4
5度である第2の干渉型光強度変調器を構成する半導体
光導波路には、光導波路を中心にして前記第1の干渉型
光強度変調器を構成する半導体光導波路に設けられた、
互いに対向する電極の方向と直角をなす方向に、互いに
対向する電極が設けられることを特徴とする半導体光導
波路型偏光素子を発明の要旨とするものである。
しかして、本発明は導波路型素子を用いた光信号処理を
有効に行うために、電圧を印加することによってTEあ
るいはTMの偏波モードのいずれか一方だけを選択的に
透過することを最も主要な特徴とする。従来の導波路型
偏光子では、透過する偏波モードは予め定められており
、任意の偏波モードだけを選択的に透過することは不可
能であった。一方、本発明においては、電圧印加により
透過する偏波モードを選択できる点が従来の技術とは著
しく異なる。更に従来技術の金属タラッディング偏光子
は1次元的な光閉し込めしか持たず、光導波路素子へ応
用することは困難である。一方、本発明の偏光素子は2
次元的な光閉じ込めを持つ半導体光導波路によって構成
されており、光導波路素子として光集積回路への応用も
十分可能である。
(作用) 本発明は2次元的な光閉じ込めを存する半導体光導波路
によって構成される2つの干渉型光強度変調器を縦列接
続して構成されているので、電極に印加する電圧によっ
てTEあるいはTMのいずれかの偏波モードを選択的に
透過させることができる。
次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでも
ない。
(実施例) 第1図は本発明の半導体光導波路型偏光素子の実施例を
示す。この図において信号光は2次元的な光間し込めを
有する半導体光導波路中をA−+B→C−+D−+E−
+Fと伝搬する。四角形PQR3はGaAsあるいはI
nP等の43mの対称性をもつジンクブレンド型半導体
結晶の(100)面であり、PQとR3とは<011>
に垂直なへき開面であり、QRとSPは〈0丁1〉に垂
直なへき開面である。■と2はそれぞれ光導波路の上と
光導波路の両側に設けられた電極を表す。
BとCの間は1本の光導波路を2本の直線光導波路に分
岐した後、再び1本に戻す第1の干渉型光強度変調器を
形成している。BC間の光導波路の長さはいずれの経路
をとっても等しい。AとBとCで構成される直線はPQ
に平行すなわち〈01■〉方向の直線となる。DE間は
BC間と同一の第2の干渉型光強度変調器である。BC
間とDE間の第1及び第2の干渉型光強度変調器は互い
に角度θを形成するように、光導波路CDを介して滑ら
かに接続される。光導波路EFは、SPと平行なへき開
面QRから信号光を出射させるために滑らかな曲線を形
成する。la、lbは第1の干渉型光強度変調器の電極
、2a、2bは第2の干渉型光強度変調器の電極を示す
第2.第3図はそれぞれBC間(第1)とDE間(第2
)の干渉型光強度変調器のに−L及びM−Nに沿う断面
図である。第2図及び第3図において、4は(100)
面をもつ半導体基板、6は半導体基板4上のエピタキシ
ャル成長した膜であり、5はエピタキシャル膜6の中に
形成され、かつ膜6より大きな屈折率を有する半導体光
導波路である。7と9と10とは夫々電極8又は11と
オーミック接合を得るための高キ+リア濃度領域である
と同時に、領域7は光導波路5に(100)面と垂直方
向に電圧を印加し、領域9と10とは光導波路5に(1
00)面と平行方向に電圧を印加する働きをもつ。3と
8と11とはオーミック電極である。
次に動作について説明する。
第1図のAから偏波方向が(100)面と平行なTEと
偏波方向が(100)面と垂直な7Mモードの混在した
楕円偏光が入射するとする。BC間の第1の干渉型光強
度変調器を構成する2本の平行な光導波路のうちの一方
の光導波路に(100)面と垂直方向に第2図の電極3
と8を介して電圧を印加すると、光導波路を伝搬するT
Eと7Mモードのうちの、TEモードだけの位相を変化
させることができる。このとき7Mモードの位相はまっ
たく変化しない。印加する電圧を適当に選ぶことによっ
てTEモードの位相変化量を半波長分すなわちπとする
ことができ、この場合TEモードはCにおいて、第1の
干渉型光強度変調器の他方の光導波路を伝搬してきたT
Eモードと逆相となり、C以降の光導波路を伝搬するT
Eモードの光強度は消滅する。次にBC間とDE間との
第1及び第2の干渉型光強度変調器のなす角度θが±4
5度となるように製作された第1図の実施例において、
DE間の第2の干渉型光強度変調器を構成する2本の平
行な光導波路のうちの一方の光導波路に(100)面と
平行方向に第3図の電極11を介して電圧を印加すると
、光導波路を伝搬するTEと7Mモードのうちの7Mモ
ードだけの位相を変化させることができる。
印加する電圧を適当に選ぶことによって、7Mモードの
位相変化量をπとすることができ、Eにおいて他方の光
導波路を伝搬してきた7Mモードと逆相の関係にできる
。したがって、E以降の光導波路を伝搬する7Mモード
の光強度は消滅する。
この場合にはTEモードの伝搬光はDE間では何らの位
相変化も受けない。
このようなTEと7Mモードに対する変調特性を有する
2つの干渉型光強度変調器を縦列に接続した第1図の実
施例においては、TF、と7Mモードの混在する信号光
をAから入力し、BC間の干渉型光強度変調器の一方の
光導波路に適当な電圧を印加し、さらにDE間の干渉型
光強度変調器には電圧を印加しない場合にはFから7M
モードのみを出力させることができる。また、BC間の
干渉型光強度変調器には電圧を印加せず、DE間の干渉
型光強度変調器の一方の光導波路に適当な電圧を印加す
る場合にはFからTEモードのみを出力させることがで
きる。
この結果から明らかなように、2次元的な光閉じ込めを
有する半導体光導波路によって構成される2つの干渉型
光強度変調器を縦列接続した本発明の偏光素子は、電極
に印加する電圧によってTEあるいはTMいずれかの偏
波モードを選択的に透過させることができるという特長
を有する。
(発明の効果) 軟土のように本発明による半導体偏光素子は、透過させ
る偏光モードを電圧印加呻vり選択でき、かつ2次元的
な光閉じ込めを有する光導波路によって構成されるため
に、光通信あるいは光信号処理を目的とした光導波路型
素子としての応用が可能である効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体光導波路型偏光素子の実施例、
第2図及び第3図は第1図においてに−L及びM−N線
に沿う断面図、第4図は従来例を示す。 1.2・・・・変調用電極 3.8.11・・電極 4・・・・・・半導体基板 5・・・・・・光導波路 6・・・・・・光導波路5より屈折率の小さいエピタキ
シャル成長膜 7.9.10・・高キヤリア濃度領域 第2図 第3図 第4図 3.8.11−m−電極 4− 半導体を坂

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 2次元的な光閉じ込めを有する1本の半導体光導波路を
    2本に分岐した後、再び1本にすることによって構成さ
    れる干渉型光強度変調器を、縦列に2個以上接続する半
    導体光導波路型素子であって、縦列に接続される2個以
    上の干渉型光強度変調器は、その干渉型光強度変調器を
    構成する光導波路の方向が、半導体の{100}面内で
    〔o@1@1〕方位あるいは〔011〕方位と平行であ
    る第1の干渉型光強度変調器と、前記第1の干渉型光強
    度変調器とのなす角度の大きさが45度である第2の干
    渉型光強度変調器とに区別され、前記第1の干渉型光強
    度変調器を構成する半導体光導波路には、その光導波路
    を中心にして〔100〕方向に互いに対向する電極が設
    けられ、前記第1の干渉型光強度変調器とのなす角度の
    大きさが45度である第2の干渉型光強度変調器を構成
    する半導体光導波路には、光導波路を中心にして前記第
    1の干渉型光強度変調器を構成する半導体光導波路に設
    けられた、互いに対向する電極の方向と直角をなす方向
    に、互いに対向する電極が設けられることを特徴とする
    半導体光導波路型偏光素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07318986A (ja) * 1994-05-25 1995-12-08 Nec Corp 導波路型光スイッチ
JP2007134480A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長可変光源
JP2007133286A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長合分波器
JP2007133287A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長合分波器
JP2008282937A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長可変光源

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