JPH02199886A - 光混成集積回路 - Google Patents
光混成集積回路Info
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- JPH02199886A JPH02199886A JP1750989A JP1750989A JPH02199886A JP H02199886 A JPH02199886 A JP H02199886A JP 1750989 A JP1750989 A JP 1750989A JP 1750989 A JP1750989 A JP 1750989A JP H02199886 A JPH02199886 A JP H02199886A
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- Japan
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- light source
- semiconductor light
- optical waveguide
- optical
- integrated circuit
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-
- 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
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分針〉
本発明は、半導体光源と光導波路とを結合してなる光混
成集積回路に関する。
成集積回路に関する。
〈従来の技術〉
従来、半導体光源と光導波路とは第５図に示す方法によ
り結合されている。すなわち、半導体光源としての半導
体レーザ５１から出射した光５２をレンズ５３を用いて
集光させ、これを基板５４上の光導波路５５の端面に入
射させている。
り結合されている。すなわち、半導体光源としての半導
体レーザ５１から出射した光５２をレンズ５３を用いて
集光させ、これを基板５４上の光導波路５５の端面に入
射させている。
〈発明が解決しようとする課題〉
前述した結合方法によると、レンズ５３の焦点距離が一
定であることからも、各部品の位置及び角度を高精度に
調整しなければならないため、高度な位置合せ固定技術
が不可欠であり、コストもかさむという間哩がある。
定であることからも、各部品の位置及び角度を高精度に
調整しなければならないため、高度な位置合せ固定技術
が不可欠であり、コストもかさむという間哩がある。
このように従来の半導体光源と光導波路とを結合する技
術では、多自由度・高精度の位置合せを必要としている
。
術では、多自由度・高精度の位置合せを必要としている
。
本発明はこのような事情に艦み、位置合せの自由度を減
らし、位置合せ技術を容易にすることにより安価となっ
た光混成集積回路を提供することを目的とする。
らし、位置合せ技術を容易にすることにより安価となっ
た光混成集積回路を提供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
前記目的を達成する本発明にかかる光混成集積回路は、
活性層を含む多層構造を有する半導体光源の光を基板に
形成された先導波路に結合する光混成集積回路において
、 光波長をλ、半導体光源の等両局折率をｎ８、光導波路
の等両局折率をｎ２、回折次数をＮとするときに、光の
進行方向に平行な回折格子であってその周期Ａが次の関
係式、 を近似的に満たしている回折格子を、上記半導体光源又
は光導波路の内部又は表面に形成し、これら半導体光源
及び光導波路を両者の光の進行方向がほぼ一致するよう
表面同志を接合することにより半導体光源の光を光導波
路に導くようにしたことを特徴とする。
活性層を含む多層構造を有する半導体光源の光を基板に
形成された先導波路に結合する光混成集積回路において
、 光波長をλ、半導体光源の等両局折率をｎ８、光導波路
の等両局折率をｎ２、回折次数をＮとするときに、光の
進行方向に平行な回折格子であってその周期Ａが次の関
係式、 を近似的に満たしている回折格子を、上記半導体光源又
は光導波路の内部又は表面に形成し、これら半導体光源
及び光導波路を両者の光の進行方向がほぼ一致するよう
表面同志を接合することにより半導体光源の光を光導波
路に導くようにしたことを特徴とする。
く作 用〉
前記構成により、半導体光源と光導波路との光のモード
結合が生じ、半導体光源の光は回折格子を介して光導波
路に導かれるが、該回折格子の周期式が前述の式をほぼ
満足することにより両モード間の位相整合条件がほぼ満
たされ、結合係数の大きな結合が実現されろ。
結合が生じ、半導体光源の光は回折格子を介して光導波
路に導かれるが、該回折格子の周期式が前述の式をほぼ
満足することにより両モード間の位相整合条件がほぼ満
たされ、結合係数の大きな結合が実現されろ。
く夾
施 例〉
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第１図は一実施例にかかる光混成集積回路の断面図、第
２図及び第３図はその半導体光源及び基板に形成された
光導波路をそれぞれ示す斜視図である。
２図及び第３図はその半導体光源及び基板に形成された
光導波路をそれぞれ示す斜視図である。
まず、第２図を参照しながら半導体光源１００の構成を
説明する。同図中、ｌはｎ−１ｎＰ基板）２はｎ−１ｎ
Ｐクラッド層、３はＩ ｎＧａＡｇＰ活性層、４はｐ−
１ｎＰクラッド層、５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層、６はｐ−１ｎＰ埋め込み層、７はｎ−１ｎＰ埋め込
み層、８及び９は電極であり、電極９に形成した窓９ａ
内のｐ−１ｎＧａＡｓＰ：２ンタクト４５上には回折格
子２００が設けられている。
説明する。同図中、ｌはｎ−１ｎＰ基板）２はｎ−１ｎ
Ｐクラッド層、３はＩ ｎＧａＡｇＰ活性層、４はｐ−
１ｎＰクラッド層、５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層、６はｐ−１ｎＰ埋め込み層、７はｎ−１ｎＰ埋め込
み層、８及び９は電極であり、電極９に形成した窓９ａ
内のｐ−１ｎＧａＡｓＰ：２ンタクト４５上には回折格
子２００が設けられている。
かかる素子を実現するためには、まず、ｎ−Ｉ ｎ Ｐ
基板１上に、液相成長法等により、ｎ−Ｉ ｎ Ｐクラ
ッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ１性層３、ｐ−１ｎＰクラッ
ド層４及びｐ−１ｎＧａＡｓＰ＝＋ンタクト層５を順次
成長させた後、フォトエツチング技術を用い、スパッタ
Ｓ ｉ ０ｇｌ膜をマスクとして各成長膜にストライブ
を形成し、次いでその側面にｐ−１ｎＰ埋め込み層６及
びｎ−１ｎＰ埋め込みＮ７を液相成長法等により順次成
長させる。次に、５ｉｎ２膜除去後、基板１側にｎ形電
極８としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金を、結晶成長相側にｐ
形電極９としてＡｕ−Ｚｎ合金を蒸着する。そして、こ
の電８１１９の一部をフォトエツチングにより除去して
窓９ａ内のｐ−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層５上に、二
光束干渉法、電子ビーム露光法等のフォトリソグラフを
用いたエツチングによ塾回折格子２００を形成する。な
お、この回折格子２００を先に形成しておき、その上に
一部重なるように電沌９を形成してもよい。
基板１上に、液相成長法等により、ｎ−Ｉ ｎ Ｐクラ
ッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ１性層３、ｐ−１ｎＰクラッ
ド層４及びｐ−１ｎＧａＡｓＰ＝＋ンタクト層５を順次
成長させた後、フォトエツチング技術を用い、スパッタ
Ｓ ｉ ０ｇｌ膜をマスクとして各成長膜にストライブ
を形成し、次いでその側面にｐ−１ｎＰ埋め込み層６及
びｎ−１ｎＰ埋め込みＮ７を液相成長法等により順次成
長させる。次に、５ｉｎ２膜除去後、基板１側にｎ形電
極８としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金を、結晶成長相側にｐ
形電極９としてＡｕ−Ｚｎ合金を蒸着する。そして、こ
の電８１１９の一部をフォトエツチングにより除去して
窓９ａ内のｐ−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層５上に、二
光束干渉法、電子ビーム露光法等のフォトリソグラフを
用いたエツチングによ塾回折格子２００を形成する。な
お、この回折格子２００を先に形成しておき、その上に
一部重なるように電沌９を形成してもよい。
かかる構造を有する半導体光源は、端面を反射器とする
半導体レーザとして動作するが、回折格子２００を介し
て後述する光導波路と接合することにより、その光の一
部が回折格子により光導波路へ導かれる。なお、本実施
例では光導波路との結合係数を大きくするため、Ｉ）Ｉ
ｎＰｎチクド層４は通常のクラッド層の厚み、約２．５
声に比べ、約１声と薄くしている。
半導体レーザとして動作するが、回折格子２００を介し
て後述する光導波路と接合することにより、その光の一
部が回折格子により光導波路へ導かれる。なお、本実施
例では光導波路との結合係数を大きくするため、Ｉ）Ｉ
ｎＰｎチクド層４は通常のクラッド層の厚み、約２．５
声に比べ、約１声と薄くしている。
次に第３図を参照しながら光導波路の構成を説明する。
同図中、１１はＬ ｉ Ｎ ｂ ０３基板、１２は光導
波路のコア、１３は上記半導体光源を接続するための電
極であり、コア１２はＴｉを熱拡散して形成し、又、電
極１３はＣｒとＡ ｕ −Ｓ ｎ合金とを連続蒸着して
形成したものである。
波路のコア、１３は上記半導体光源を接続するための電
極であり、コア１２はＴｉを熱拡散して形成し、又、電
極１３はＣｒとＡ ｕ −Ｓ ｎ合金とを連続蒸着して
形成したものである。
以上説明した半導体光源１００と光導波路とを接合する
ためには、第１図に示すように、半導体光源１００をひ
っくり返し、両者の光の進行方向が一致するように基板
１１上に乗せ、光導波路からの出射光が最大になるよう
に軸調整した後、加熱により電ｆＭ９と電極１３とを接
着する。これにより、回折格子２００を介して半導体光
源１００と光導波路とはモード結合され、半導体光源１
００中の前進波１４及び後進波１５の一部が光導波路中
の前進波１６及び後進波１７として出射する。
ためには、第１図に示すように、半導体光源１００をひ
っくり返し、両者の光の進行方向が一致するように基板
１１上に乗せ、光導波路からの出射光が最大になるよう
に軸調整した後、加熱により電ｆＭ９と電極１３とを接
着する。これにより、回折格子２００を介して半導体光
源１００と光導波路とはモード結合され、半導体光源１
００中の前進波１４及び後進波１５の一部が光導波路中
の前進波１６及び後進波１７として出射する。
ここで、半導体光１１１１００の等両局折率をｎ８、光
導波路の等両局折率をｎ２とすると、回折格子２０００
周期Ａは次式をほぼ満たしている。
導波路の等両局折率をｎ２とすると、回折格子２０００
周期Ａは次式をほぼ満たしている。
したがって、半導体光源１００と光導波路とのモード間
の位相整合条件がほぼ満たされ、結合係数の大きな結合
が実現されろことになる。
の位相整合条件がほぼ満たされ、結合係数の大きな結合
が実現されろことになる。
一般に、半導体光源と光導波路との伝撮ベクトルをそれ
ぞれβ５．β、とすると、この２波が結合するためには
、次式（２） ％式％（２） Ｋは格子ベクトル を満足しなければならないが、 βｂ ＝ｎ ｔ ２ ｘ ／λ、β、＝ｎ ２２ ｒ
／λ、に＝２ｙｒ／λ。
ぞれβ５．β、とすると、この２波が結合するためには
、次式（２） ％式％（２） Ｋは格子ベクトル を満足しなければならないが、 βｂ ＝ｎ ｔ ２ ｘ ／λ、β、＝ｎ ２２ ｒ
／λ、に＝２ｙｒ／λ。
ｑ＝Ｎを、式（２）に代入すると、
Ａ＝Ｎλ／ （ｎ −ｎ ）
また、β、＝ｎ、２＋ｒ／λ、β、＝ｎ ２２ ｘ ／
λ、に＝２π／λｐ ｑ＝Ｎを１式（２）に代入すると
、Ａ＝Ｎλ／（ｎ＋ｎ） となる。
λ、に＝２π／λｐ ｑ＝Ｎを１式（２）に代入すると
、Ａ＝Ｎλ／（ｎ＋ｎ） となる。
したがって、半導体光源と先導波路とのモード間の位相
整合条件がほぼ満たされ、結合係数の大きな結合が実現
されることになる。
整合条件がほぼ満たされ、結合係数の大きな結合が実現
されることになる。
なお、回折格子２００の周期Ａが式（１）の条件から多
少ずれた場合にも結合係数が小きくなるだけであゆ、両
者の結合は可能である。
少ずれた場合にも結合係数が小きくなるだけであゆ、両
者の結合は可能である。
このように本発明によれば、平面内での位置合せｔ！げ
により、半導体光源と光導波路との結合が可能である。
により、半導体光源と光導波路との結合が可能である。
すなわち、従来のように自由度が多い結合方法に比べて
本発明では自由度が２と大幅に少なく、位置合せが非常
に簡単になる。
本発明では自由度が２と大幅に少なく、位置合せが非常
に簡単になる。
第４図には他の実施例にかかる光混成集積回路を示す。
同図に示すように、本実施例の半導体光源１１０は上記
実施例の半導体回路１００とほぼ同様であゆ、同様な部
材には同符号を付して重複した説明は省略するが、回折
格子２１０は電極９の一部をフォトエツチング又はリフ
トオフすることにより形成されている。このように、回
折格子を電極などの金属に形成することにより、製造コ
ストを低減することができる。
実施例の半導体回路１００とほぼ同様であゆ、同様な部
材には同符号を付して重複した説明は省略するが、回折
格子２１０は電極９の一部をフォトエツチング又はリフ
トオフすることにより形成されている。このように、回
折格子を電極などの金属に形成することにより、製造コ
ストを低減することができる。
一方、先導波路は石英基板１８上にコーニング７０５９
ガラスからなるコア層１９及びＳｉＯのクラッド層２０
を順次スパッタしたものであり、半導体光源１１０との
結合係数を大きくするために、半導体光源１１０を接合
する部分のクラッド層２０を薄くしている。
ガラスからなるコア層１９及びＳｉＯのクラッド層２０
を順次スパッタしたものであり、半導体光源１１０との
結合係数を大きくするために、半導体光源１１０を接合
する部分のクラッド層２０を薄くしている。
また、半導体光源１１０の一方の端面には、Ｗｓ電体多
層膜又は金属等からなる高反射膜２１が形成され、この
端面での光損失をほぼ無くしている。なお、このような
高反射膜は半導体光源の両端面に設けてもよい。
層膜又は金属等からなる高反射膜２１が形成され、この
端面での光損失をほぼ無くしている。なお、このような
高反射膜は半導体光源の両端面に設けてもよい。
なお、一般に半導体光源は両端面の反射膜の作用によし
ＴＥモードだけが発振されるようになっているが１、上
述したように高反射膜を設けた場合には、半導体光源の
クラッド上に金属を装荷して、例えば７Ｍモードの不要
モードを減衰除去するようにすればよい。実施例では回
折格子２１０を形成した部分以外電極９がＴＥモード透
過フィルタとして動作している。
ＴＥモードだけが発振されるようになっているが１、上
述したように高反射膜を設けた場合には、半導体光源の
クラッド上に金属を装荷して、例えば７Ｍモードの不要
モードを減衰除去するようにすればよい。実施例では回
折格子２１０を形成した部分以外電極９がＴＥモード透
過フィルタとして動作している。
また、本実施例においては、先導波路２１０の一方の端
面２２に高反射率膜を形成することにより結合効率を上
げることもできる。
面２２に高反射率膜を形成することにより結合効率を上
げることもできる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、勿論、Ｔ
ＪＳレーザ、ＤＢＲレーザ、ＤＦＢレーザなどと光導波
路とを同様に回折格子を介して結合することにより、光
混成集積回路とすることができる。
ＪＳレーザ、ＤＢＲレーザ、ＤＦＢレーザなどと光導波
路とを同様に回折格子を介して結合することにより、光
混成集積回路とすることができる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明にかかる光混成集積回路は
半導体光源と光導波路とを直接回折格子を介して結合す
ることにより、非常に簡単な位置合せたけで高い結合係
数の結合を得ることができるという効果を奏する。
半導体光源と光導波路とを直接回折格子を介して結合す
ることにより、非常に簡単な位置合せたけで高い結合係
数の結合を得ることができるという効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例にかかる光屁成集積回路の断
面図、第２図はその半導体光源の斜視図、第３図は光導
波路の斜視図、第４図は他の実施例にかかる光混成＃Ｓ
積回路の断面図、第５図は従来技術にかかる半導体光源
と光導波路との結合方法を示す説明図である。 図 面 中、 １００．１１０は半導体光源、 ２００．２１０は回折格子、 １はＢ−１ｎＰ基板、 ２はｎ−夏ｎＰクラッド層、 ３はＩｎＧａＡＳＰ活性層、 ４はｐ−１ｎ Ｐクラッド層、 ５はｐ−［ｎＧａＡｓＰコニｚタクト層、６はｐ−１ｎ
Ｐ埋め込み層、 ７はｎ−１ｎＰ埋め込み層、 ８．９は電極、 １１は基板、 １２は光導波路のコア、 １３は電極、 １４は半導体光源中の前進波、 １５は半導体光源中の後進波、 １６は光導波路中の前進波、 １７は光導波路中の後進波、 １８は基板、 １９はコア層、 ２０はクラッド層、 ２１は高反射膜、 ２２は端面である。
面図、第２図はその半導体光源の斜視図、第３図は光導
波路の斜視図、第４図は他の実施例にかかる光混成＃Ｓ
積回路の断面図、第５図は従来技術にかかる半導体光源
と光導波路との結合方法を示す説明図である。 図 面 中、 １００．１１０は半導体光源、 ２００．２１０は回折格子、 １はＢ−１ｎＰ基板、 ２はｎ−夏ｎＰクラッド層、 ３はＩｎＧａＡＳＰ活性層、 ４はｐ−１ｎ Ｐクラッド層、 ５はｐ−［ｎＧａＡｓＰコニｚタクト層、６はｐ−１ｎ
Ｐ埋め込み層、 ７はｎ−１ｎＰ埋め込み層、 ８．９は電極、 １１は基板、 １２は光導波路のコア、 １３は電極、 １４は半導体光源中の前進波、 １５は半導体光源中の後進波、 １６は光導波路中の前進波、 １７は光導波路中の後進波、 １８は基板、 １９はコア層、 ２０はクラッド層、 ２１は高反射膜、 ２２は端面である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 活性層を含む多層構造を有する半導体光源の光を基板に
形成された光導波路に結合する光混成集積回路において
、 光波長をλ、半導体光源の等価屈折率をｎ＿１、光導波
路の等価屈折率をｎ＿２、回折次数をＮとするときに、
光の進行方向に平行な回折格子であってその周期Λが次
の関係式、 Λ＝Ｎλ／｜ｎ＿１±ｎ＿２｜ を近似的に満たしている回折格子を、上記半導体光源又
は光導波路の内部又は表面に形成し、これら半導体光源
及び光導波路を両者の光の進行方向がほぼ一致するよう
表面同志を接合することにより半導体光源の光を光導波
路に導くようにしたことを特徴とする光混成集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1750989A JPH02199886A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 光混成集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1750989A JPH02199886A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 光混成集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199886A true JPH02199886A (ja) | 1990-08-08 |
Family
ID=11945946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1750989A Pending JPH02199886A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 光混成集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199886A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715095A (ja) * | 1993-05-06 | 1995-01-17 | Cselt Spa (Cent Stud E Lab Telecomun) | 水平放射による半導体レーザー及びそのレーザーの光導波管への接続 |
| JP2012151327A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016164630A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 富士通株式会社 | 光デバイス及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1750989A patent/JPH02199886A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715095A (ja) * | 1993-05-06 | 1995-01-17 | Cselt Spa (Cent Stud E Lab Telecomun) | 水平放射による半導体レーザー及びそのレーザーの光導波管への接続 |
| JP2012151327A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016164630A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 富士通株式会社 | 光デバイス及びその製造方法 |
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