JPH02139985A - 光集積装置とその製造方法 - Google Patents

光集積装置とその製造方法

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JPH02139985A
JPH02139985A JP29393588A JP29393588A JPH02139985A JP H02139985 A JPH02139985 A JP H02139985A JP 29393588 A JP29393588 A JP 29393588A JP 29393588 A JP29393588 A JP 29393588A JP H02139985 A JPH02139985 A JP H02139985A
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JP
Japan
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cladding layer
optical
light emitting
layer
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JP29393588A
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Yoshitaka Furutsu
古津 美貴
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 [概要] 異なるバンドギャップの半導体活性層を有する複数の光
学的素子を集積した光集積装置とその製造方法に関し、 組成の興なる複数の活性層が隣接配置された光集積装置
において、複数の活性層間に形成された光学的界面での
光散乱による結合効率の低下を減じ、光利用率を高く、
光雑音成分を低くできる光集積装置を提供することを目
的とし、 同一基板上に発光素子と他の光学的素子とを集積した光
集積装置であワて、 該発光素子は、基板上の第1の下側クラッド層と、その
上の第1の半導体で形成された第1の活性層と、その上
の第1の上側クラッド層とを有し、該他の光学的素子は
、該第1の下側クラッド層の延長部である第2の下側ク
ラッド層と該第1の活性層に隣接して配置し、該第1の
半導体より広いバンドギャップを有する第2の半導体で
形成された第2の活性層とその上の第2の上側クラッド
層とを含み、該第2の活性層は第1の活性層と接する部
分で第2の下側クラッド層側に増加した厚みを有するよ
うに構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は光集積装置とその製造方法に関し、特に興なる
バンドギャップの半導体活性層を有する複数の光学的素
子を集積した光集積装置とその製造方法に関する。
光通信において、変調光を得ようとする場合等、半導体
レーザ等の発光素子と変調器等の他の光学的素子を用い
る。これらの複数の光学的素子は同一の基板上に集積す
るのが便宜であり、光集積装置化が研究されている。°
シかじ、発光素子の活性層と変調素子の活性層とは一般
的にバンドギャップが異なる。このような複数の異なる
バンドギャップの活性層を含む光集積装置において、発
光素子からの光を効率よく他の光学的素子に結合させる
ことが望まれる。
[従来の技術] 従来、半導体レーザ等の発光素子と光変調器とを集積化
する方法の一つは同一の基板上の同一平面上に半導体レ
ーザの活性層と光変調器の活性層とを隣接して形成しス
トライプ状に整形することである。
第4図に、この様な従来技術による半導体レーザ発光素
子70と電界吸収型光変調素子80との光集積装置の例
を示す0図において、51は例えばn形1nPの基板、
52は例えばn型1nPの下側クラッド層、52aはn
型下側クラッド層52の延在部である光変調素子のn型
クラッド領域、53は例えばInGaASPの半導体レ
ーザ素子の活性層、57は組成の異なるInGaAsP
の光変調素子の活性層、54はたとえばp型1nPの半
導体レーザ素子の上側クラッド層、58は例えばp型1
nPの光変調素子のp型クラッド領域、60は共通のn
1lll電極、61は半導体レーザ素子70のpil!
!電極、62は光変調素子80のp側電極である。光変
調素子80の活性層57は、無電界時には半導体レーザ
素子70の活性層53から発したレーザ光を透過させ、
電界印加時には活性層53からの光を吸収するようなバ
ンドギャップを持つように、その組成を選択されている
。このため、半導体レーザ素子の活性層53と光変調素
子80の活性層57とは興なる組成を有する必要があり
、別個に形成される1例えば、半導体レーザ素子の構造
を形成後、エツチングにより光変調素子を形成する領域
を活性層まで除去し、部分的エピタキシャル成長を行っ
て、光変調素子の構造を形成する。
[発明が解決しようとする課題] このようなバンドギャップの興なる複数の活性層が隣接
配置された光集積装置においては、複数の活性層間に光
学的界面が形成され、この界面が光散乱の原因となる。
このため、半導体発光素子と他の光学的素子との結合効
率が低下し、光利用率が低く、光雑音成分が高くなる。
本発明の目的は、バンドギャップの興なる複数の活性層
が隣接配置された光集積装置において、複数の活性層間
に形成された光学的界面での光散乱による結合効率の低
下を減じ、光利用率を高く、光9!音成分を低くできる
光集積装置を提供することである。
本発明の他の目的は、バンドギャップの興なる複数の活
性層を隣接配置し、その間に光学的界面を形成し、かつ
光学的界面での光散乱による結合効率の低下を減じ、光
利用率を高く、光雑音成分を低くできる光集積装置を容
易に製造できる光集積装置の製造方法を提供することで
ある。
[課題を解決するための手段] 第1図(A)、(B)に本発明の光集積装置の原理説明
図を示す、第1図(A>は発光素子20と光変調素子3
0とを含む光集積装置を示し、第1図(B)は発光素子
20と導波素子30aとを含む光集積装置を示す。
第1図(A)において、基板1上に第1下側クラッド層
2が形成され、その上に発光素子20の第1活性層3、
第1上側クラッド層4が形成されている。第1活性層は
バンドギャップ波長λ1と屈折率n1とを有し、上下の
クラッド層2.4は、波長λ1では透明でnlより小さ
い屈折率を有する。下側クラッド層2の延長部分は発光
素子と隣接する部分で凹部6を有し、光変調素子30の
n型領域である第2下側クラッド層2aを形成している
。この上に光変調素子20の第2活性層7が形成され、
凹部6上で他の部分より大きい厚さを有している。その
上には光変調素子30のp型領域である第2上側クラッ
ド層8が形成され、第1上側クラッド層4とほぼ同一の
上平面を形成している。第2活性層7は、λ1に近いが
λ1より短いバンドギャップ波長λ2 (くλ1)を有
し、その屈折率n2もnlと異なる。第2活性層7の上
下のクラッド層2a、8はnlよりも小さい屈折率を有
する。基板1上に共通電極10、第1上側クラッド層4
上に発光素子のp側電極11、第2上側クラッド層8上
に光変調素子のpill電極12が形成される。
第1図(B)においては、第1図(A)と同様の発光素
子20に隣接して導波路として働く導波素子30aが形
成されている0発光素子20の第1下側クラッド層2の
延在部は発光素子と隣接する部分で凹部6を有し、導波
素子30aの第2下側クラツド2aを形成している。こ
の上に導波素子30aの第2活性層7aが形成されほぼ
平坦な平面を形成している。すなわち第2活性層7aは
発光素子20に隣接する部分で部分的に増大した厚さを
有する。第2活性層7a上には第2上側クラッド層8a
が形成され、第1上側クラッド層4とほぼ同一の上平面
を形成している。第2活性層7aの凹部6は−様な深さ
を有するものに限らす゛、図中破線で示すように次第に
深さが変わるものなどであっても良い、導波素子30a
の他端にはさらに第3下側クラッド層2b、第3活性層
7b、第3上側クラッド層8bを含む他の光学的素子3
0b(例えば分岐素子)を設けることができる。
このように本発明によれば、発光素子との結合部分で他
の光学的素子の活性層が一部太くされている。
[作用] 発光素子との結合部において、他の光学的素子の活性層
の幅が大きくなっているため、発光素子の活性層と他の
光学的素子の活性層との界面で光散乱が生じても他の光
学的素子の活性層に取り込まれる確率が増える。従って
、発光素子と他の光学的素子との結合効率が向上し、光
利用率が向上し、光雑音成分が低下する。
このため、例えば、光変調器と結合する場合、変調効率
を向上することができる。
[実施例] 本発明の実施例による光集積装置を第2図(A)、(B
)、(C)に示す、(A)が斜視図、(B)が断面図、
(C)が平面図である。
第2図(A)、(B)、(C)において、n型InP基
板1の上に、発光波長1.55μmのレーザ発光素子2
0と電界吸収型光変調素子30とが形成されている。レ
ーザ発光素子20は、lnP基板1上のn型1nPで形
成された第1下側クラブド層2、発光波長1.55μm
のノンドー11nGaASPで形成された第1の活性層
3、p型1nPで形成された第1上側クラッド層4を含
む、電界吸収型光変調素子30は、基本的に逆バイアス
のダイオード構造を有し、InP基板1ユのn型1nP
で形成された第2下側クラッド層2a、無電界印加時に
は1.55μmで透明であり、電界印加時に1゜55μ
mで吸収性となるバンドギャップを有するノンドーグI
nGaAsPで形成された第2の活性層7、P型1nP
で形成された第2上側クラッド層8を含む。
第2下側クラッド層2aは第1下側クラッド層2と連続
したn型1nPの領域であるが、レーザ発光素子20と
接する部分で下に掘り下げられた凹部6を有している。
このため、活性層7は凹部6の上で増加した厚さを有し
ている。
たとえば、レーザ発光素子20の長さは300μm、電
界吸収型光変調素子30の長さは250μm、下側クラ
ッド層2.2aの厚さtlは2゜0μm、活性層3.7
の厚さtlは0.2μm、上側クラッド層4.8の厚さ
t3は2.0μmであり、凹部6は長さQが約50μm
、深さdが約0.5μmである。このため第2店性鳩7
は凹部6上で約0.7μmの厚さを有している。第2活
性層7はレーザ発光素子20と隣接する部分で少なくと
も2倍の厚さを持つ(tl +d≧2t2)ことが好ま
しい。
レーザ発光素子20と電界吸収型光変調素子30とは第
2図(A)、(C)に示すようにメサストライプ状に整
形され、第2図(A)に破線で示すように側方クラッド
領域9によって埋め込まれる。ストライプの幅は例えば
約2μmである。
レーザ発光素子20には順方向バイアス+v1を印加し
て、順方向電流を流してレーザ発振させ、電界吸収型光
変調素子30には逆バイアス電圧−v2と変調信号を重
畳して印加し、レーザ発光素子20から入射するレーザ
光を変調する。
次に、第2図(A)、(B)、(C)に示すような光集
積装置の製造方法を第3図(A>、(B)(C)を参照
して説明する。
第3図(A)はエピタキシャル成長の工程を示す、n型
1nPの基板1上に、n型1nPの下側クラッド層2と
レーザ発光素子20用のInGaASPの第1の活性層
3を例えば液晶エピタキシャル成長で、続けて成長する
第3図(B)は選択エツチングの工程を示す。
例えばマスク14を形成して、ウェットなケミカルエツ
チングにより第1の活性層3の一部を選択的に除去する
。ここで、ケミカルエツチングによって、なだらかな斜
面を得ることができる4次に、露出した第2下側クラッ
ド層2aの1部上にもマスク16を設け、レーザ発光素
子と隣接する部分を露出する。更に露出部分で選択的エ
ツチングを行って、第2下側クラッド層2aをその一部
厚さのみ除去して凹部6を形成する。
第3図(C)はその後のエピタキシャル成長工程を示す
、まず、露出した第2下側クラッド層2aの上に1、光
−変調素子30の1nGaAsP ノ第2の活性層7を
選択的にエピタキシャル成長する。第1の活性層3とほ
ぼ同一面となるまで第2の活性層7を成長した後、p型
1nPの上側クラッド層4.8を成長する。この後、電
極を形成して、レーザ発光素子20と光変調素子30と
を含む光集積装置を作成する。
なお、先に第1活性層までエピタキシャル成長した後、
選択的エツチングを行う場合を説明したが、第1上側ク
ラッド層4まで先にエピタキシャル成長した後選択的エ
ツチングを行ってもよい。
レーザ発光素子と光変調素子とを含む光集積装置の実施
例について説明したが、同様にしてレーザ発光素子と導
波素子ないしはさらに他の光学的素子を含む光集積装置
を構成することができることは当業者に自明であろう。
また、上述の実施例は同等制限的意味を有するものでは
なく、種々の変形、修正、組合わせ等が可能であること
も自明であろう4 [発明の効果] 光集積装置におい−て、発光素子と他の光学的素子の間
の光学的結合が改良され、光利用率を高く、光雑音成分
を低くすることができる0例えば、他の光学的素子が光
変調素子の場合、変調特性を向上できる。
また、上記のような光集積装置を容易に製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、(B)は本発明の光集積装置の原理説明
図、 第2図(A)、(B)、(C)は本発明の実施例による
光集積装置の概略的な斜視図、断面図、平面図、 第3図(A>、(B)、(C)は本発明の実施例により
第2図に示す光集積装置を製造する工程を示す断面図、 第4図は従来例による光集積装置の例を示す断面図であ
る。  a 7.7a 8.8a 10、11、12 第1下側クラッド層 第2下側クラッド層 第1活性層 第1上側クラッド層 凹部 第2活性層 第2上側クラッド層 電極 図において、 基板 (A)発光素子と光変調素子 (A) it略斜視図 (B)概s所面図 CB)発光素子と導波素子 第1図 <c>tpus平面区 本発明の実施例による光集積河路装置 第2図 (A)エピタキシャル成長 (B)選択的エツチング 、(C)エピタキシャル成長。 第2図の光集M河路装置の製造工程 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、同一基板(1)上に発光素子(20)と他の光
    学的素子(30、30a)とを集積した光集積装置であ
    って、 該発光素子(20)は、基板(1)上の第1の下側クラ
    ッド層(2)と、その上の第1の半導体で形成された第
    1の活性層(3)と、その上の第1の上側クラッド層(
    4)とを有し、該他の光学的素子(30、30a)は、
    該第1の下側クラッド層(2)の延長部である第2の下
    側クラッド層(2a)と、該第1の活性層(3)に隣接
    して配置し、該第1の半導体より広いバンドギャップを
    有する第2の半導体で形成された第2の活性層(7、7
    a)と、その上の第2の上側クラッド層(8、8a)と
    を含み、該第2の活性層(7、7a)は第1の活性層(
    3)と接する部分で第2の下側クラッド層(2a)側に
    増加した厚みを有することを特徴とする光集積装置。
  2. (2)、発光素子と他の光学的素子とを含む光集積装置
    の製造方法であって、 第1の下側クラッド層(2)、第1の活性層(3)を含
    む積層構造を基板(1)上にエピタキシャル成長する工
    程と、 該積層構造の上にマスクを形成し、露出部分の第1の活
    性層(3)を除去して発光素子の活性層を残す工程と、 発光素子と隣接する第1の下側クラッド層 (2)の一部についてその厚さの一部を除去して凹部を
    形成し、一部厚さが薄くされた第2の下側クラッド層(
    2a)を形成する工程と、該凹部を含む第2の下側クラ
    ッド層(2a)の上に第1の活性層(3)より広いバン
    ドギャップを有する第2の活性層(7、7a)を選択的
    にエピタキシャル成長する工程と を含むことを特徴とする光集積装置の製造方法。
JP29393588A 1988-11-21 1988-11-21 光集積装置とその製造方法 Pending JPH02139985A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008291627A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Riichiro Nishino 尿飛散防止洋式トイレ
JP2020500332A (ja) * 2016-11-23 2020-01-09 ロックリー フォトニクス リミテッドRockley Photonics Limited 光電気デバイス

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JP2008291627A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Riichiro Nishino 尿飛散防止洋式トイレ
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