JPH02292887A - 光導波路及びそれを用いた光アイソレータ - Google Patents
光導波路及びそれを用いた光アイソレータInfo
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- JPH02292887A JPH02292887A JP1113674A JP11367489A JPH02292887A JP H02292887 A JPH02292887 A JP H02292887A JP 1113674 A JP1113674 A JP 1113674A JP 11367489 A JP11367489 A JP 11367489A JP H02292887 A JPH02292887 A JP H02292887A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/09—Devices 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 based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/095—Devices 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 based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0955—Devices 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 based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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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。
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〕
本発明は半導体レーザーと一体化させて反射光が半導体
レーザーの活性層へ戻ることを防ぐための集積型光アイ
ソレータに関するものである。
レーザーの活性層へ戻ることを防ぐための集積型光アイ
ソレータに関するものである。
（従来の技術）
近年、情報量の急増に伴なって光通信の必要性が高まっ
てきている。光通信システムには １．３〜１．５μｍ
帯のレーザー光を用いる中．長距離伝送システムと０．
８μ信帯を用いるＬＡＮ （ローカルエリアネットワー
ク）等の近距離伝送システムが存在する。いずれの場合
にも半導体レーザーから出射した光を光ファイバ一端面
に集光させ、ファイバー中を導波させる。このとき、フ
ァイバ一端面や他の光学部品の端面で反射した光は半導
体レーザーの活性層に戻る。その結果、半導体レーザー
の発振が不安定になりパワー変動および波長変動が生ず
る。特にＤＢＲレーザー（分布反射型レーザー）に対し
ては単一・モードが多モードになる等の影響が大きい。
てきている。光通信システムには １．３〜１．５μｍ
帯のレーザー光を用いる中．長距離伝送システムと０．
８μ信帯を用いるＬＡＮ （ローカルエリアネットワー
ク）等の近距離伝送システムが存在する。いずれの場合
にも半導体レーザーから出射した光を光ファイバ一端面
に集光させ、ファイバー中を導波させる。このとき、フ
ァイバ一端面や他の光学部品の端面で反射した光は半導
体レーザーの活性層に戻る。その結果、半導体レーザー
の発振が不安定になりパワー変動および波長変動が生ず
る。特にＤＢＲレーザー（分布反射型レーザー）に対し
ては単一・モードが多モードになる等の影響が大きい。
また、将来の通信方式として注目されているコヒーレン
ト光通信は、光のＯＮ／ＯＦＦを行なうことなく位相を
変化させるのみであるため、特に戻り光の影響が大きい
。
ト光通信は、光のＯＮ／ＯＦＦを行なうことなく位相を
変化させるのみであるため、特に戻り光の影響が大きい
。
戻り光を除去するためには光アイソレータが必須である
。現在光アイソレータとして、ＹＩＧ（イットリウムー
鉄−ガーネット）単結晶や希土類イオンを添加した常磁
性ガラスが用いられている。第６図に現在実用化されて
いる磁気光学単結晶を用いた光アイソレータの構造を示
す。
。現在光アイソレータとして、ＹＩＧ（イットリウムー
鉄−ガーネット）単結晶や希土類イオンを添加した常磁
性ガラスが用いられている。第６図に現在実用化されて
いる磁気光学単結晶を用いた光アイソレータの構造を示
す。
６ｌはＹＩＧ単結晶で、その中を直線偏光のレーザー光
６５が透過すると偏光面が４５″回転するような長さ２
に設定されている。すなわち旦は単位長さぁたつのファ
ラデー回転角を０１とするとで与えられる。６３． ６
４は偏光板でその主軸は４５゜の角度を成す。６２は中
空円筒型永久磁石でＹＩＧ単結晶６ｌの磁化を飽和させ
るために、バイアス磁界を印加している。第７図は小型
化、低コスト化を目指した導波路構造の光アイソレータ
の一例である。
６５が透過すると偏光面が４５″回転するような長さ２
に設定されている。すなわち旦は単位長さぁたつのファ
ラデー回転角を０１とするとで与えられる。６３． ６
４は偏光板でその主軸は４５゜の角度を成す。６２は中
空円筒型永久磁石でＹＩＧ単結晶６ｌの磁化を飽和させ
るために、バイアス磁界を印加している。第７図は小型
化、低コスト化を目指した導波路構造の光アイソレータ
の一例である。
レーザー光７５は単結晶基板７２上に成長させた磁気光
学単結晶薄１ｉ７１の中を導波する際、ファラデー効果
により偏光面が４５゜回転する。第６図に示したものと
同様に、偏光板７３． ７４の主軸は４５゜の角度を成
している。
学単結晶薄１ｉ７１の中を導波する際、ファラデー効果
により偏光面が４５゜回転する。第６図に示したものと
同様に、偏光板７３． ７４の主軸は４５゜の角度を成
している。
上述の導波型光アイソレータは他の光学素子（例えば半
導体レーザー）と集積化が容易である構造をしているた
めバルク型光アイソレータの将来型として注目されてお
り、ＯＥＩＣ（光電子集積回路）を作成する際のキーデ
バイスとして開発が進められている。
導体レーザー）と集積化が容易である構造をしているた
めバルク型光アイソレータの将来型として注目されてお
り、ＯＥＩＣ（光電子集積回路）を作成する際のキーデ
バイスとして開発が進められている。
しかしながら、上記導波型光アイソレータには次のよう
な欠点が存在する。
な欠点が存在する。
（１）現在開発が進められているものはＧＧＧ（ガドリ
ニウムーガリウムーガーネット）単結晶基板上にＢ？（
ビスマス》添加Ｙ Ｉ Ｇｌ膜をＬＰＥ（Ｌｉｑｕｉｄ
ｊ：ｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）もしくはスパッタ成
長させたものである。これに対してＯＥＩＣの基板とし
てはＧａＡｓ， ｌｎＰ等の化合物半導体が使われてい
る。ＧａＡｓ等の基板に酸化物であるＹ Ｉ Ｇｇをエ
ビタキシャル成長させることは格子定数、熱膨張係数の
違いから難しく、集積デバイスへ応用することは困難で
ある。
ニウムーガリウムーガーネット）単結晶基板上にＢ？（
ビスマス》添加Ｙ Ｉ Ｇｌ膜をＬＰＥ（Ｌｉｑｕｉｄ
ｊ：ｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）もしくはスパッタ成
長させたものである。これに対してＯＥＩＣの基板とし
てはＧａＡｓ， ｌｎＰ等の化合物半導体が使われてい
る。ＧａＡｓ等の基板に酸化物であるＹ Ｉ Ｇｇをエ
ビタキシャル成長させることは格子定数、熱膨張係数の
違いから難しく、集積デバイスへ応用することは困難で
ある。
（２）導波型光アイソレータを開発するためにはＴＥ波
とＴＭ波との位相整合を実現させることが必要である。
とＴＭ波との位相整合を実現させることが必要である。
第８図は位相整合のとり方を示す。第８図（ａ）のよう
にレーザー光を膜中に導波させるとき，第８図（ｂ）に
示すようにある有限の膜厚ｈ。においては形状複屈折の
ためＴＥ波に対する屈折率はＴＭ波に対するそれよりも
大きくなる。ＴＥ波とＴＭ波に対する伝播定数差Δβは ２π Δβ＝βＴｔ−βＴＭ＝ （ ｎＴＥ ｎＴＭ）
””■λ で与えられる。（λ：レーザー波長） 距離１だけ導波したとき、ＴＥ波からＴＭ波へのモード
変換効率Ｒは ・・・■ となる。ここで０１は単位長さ当たりのファラデ−回転
係数である。上式より分るようにモード変換効率を大き
くするためにはΔβ＝０、すなわちｎ ＴＥ” ｎ Ｔ
Ｍなる条件が必要となる。このため第８図（Ｃ）に示す
ように膜面垂直方向に何らかの手段で異方性を持たせて
ある膜厚でｎＴＥ”ｎＴＭを実現させようという努力が
続けられている。ガーネット膜の場合には基板と膜との
格子定数差を利用した歪み誘導複屈折や成長時の温度や
組成を制御して成長誘導複屈折をつけようという試みが
なされている。しかしこ．わらの複屈折性を利用して位
相整合を実現することは、成膜条件の厳密な制御が必要
で現実性に乏しい。
にレーザー光を膜中に導波させるとき，第８図（ｂ）に
示すようにある有限の膜厚ｈ。においては形状複屈折の
ためＴＥ波に対する屈折率はＴＭ波に対するそれよりも
大きくなる。ＴＥ波とＴＭ波に対する伝播定数差Δβは ２π Δβ＝βＴｔ−βＴＭ＝ （ ｎＴＥ ｎＴＭ）
””■λ で与えられる。（λ：レーザー波長） 距離１だけ導波したとき、ＴＥ波からＴＭ波へのモード
変換効率Ｒは ・・・■ となる。ここで０１は単位長さ当たりのファラデ−回転
係数である。上式より分るようにモード変換効率を大き
くするためにはΔβ＝０、すなわちｎ ＴＥ” ｎ Ｔ
Ｍなる条件が必要となる。このため第８図（Ｃ）に示す
ように膜面垂直方向に何らかの手段で異方性を持たせて
ある膜厚でｎＴＥ”ｎＴＭを実現させようという努力が
続けられている。ガーネット膜の場合には基板と膜との
格子定数差を利用した歪み誘導複屈折や成長時の温度や
組成を制御して成長誘導複屈折をつけようという試みが
なされている。しかしこ．わらの複屈折性を利用して位
相整合を実現することは、成膜条件の厳密な制御が必要
で現実性に乏しい。
（３）磁性ガーネットは０．８μｍ光に対して吸収が大
きいため、現在実用化されているものは１．３〜１．５
μｍ光に対する光アイソレータのみである。０．８μ…
光での透過率を上げることはガーネット膜では限界があ
り新しい材料の開発が望まれている。
きいため、現在実用化されているものは１．３〜１．５
μｍ光に対する光アイソレータのみである。０．８μ…
光での透過率を上げることはガーネット膜では限界があ
り新しい材料の開発が望まれている。
以上述べたように、磁性ガーネットｆｌｕを用いた導波
型光アイソレータは、レーザとの集積化が困難であり、
かつ、形状複Ｊｌ｛折のためにＴＥ波とＴＭ波に対する
屈折率が異なってしまい位相整合がとりにくいという欠
点を有している。また、０．８μｍ帯では吸収が大きい
ため、ｉ！通率をトげることができず、光アイソレータ
を構成することができないという欠点がある。
型光アイソレータは、レーザとの集積化が困難であり、
かつ、形状複Ｊｌ｛折のためにＴＥ波とＴＭ波に対する
屈折率が異なってしまい位相整合がとりにくいという欠
点を有している。また、０．８μｍ帯では吸収が大きい
ため、ｉ！通率をトげることができず、光アイソレータ
を構成することができないという欠点がある。
本発明はこれらの欠点を取り去り、レーザーとの集積化
が容易で位相整合しやすく、かつ０．８μｍ帯でも使用
可能な導波型光アイソレータを提供するものである。
が容易で位相整合しやすく、かつ０．８μｍ帯でも使用
可能な導波型光アイソレータを提供するものである。
（課題を解決するための手段）
本発明の集積型光アイソレータは、
半導体レーザー部と光アイソレータ部とが同一Ｊ工板上
に形成ざれている集積型光アイソレータにおいて、 半導体レーザー部には半導体レーザー部にて発生したレ
ーザー光を導波する第１の先導波路層が、光アイソレー
タ部には第２の光導波路層がそれぞれ設けられ、 第１の先導波路層と第２の光導波路層は連なる形態に設
けられ、また、第２の先導波路層は、少なくとも１つの
層が磁性イオンを含んでいる井戸層と障壁層にて構成さ
れた超格子構造のものとされ， 半導体レーザー部は、第２の光導波路層内を通るときの
レーザー光のエネルギーの強さが、第２の先導波路層内
に生じる、電子一重い正孔間の第１のエネルギーと、電
子一軽い正孔間の第２のエネルギーとの間のものとなる
ように作製されている。
に形成ざれている集積型光アイソレータにおいて、 半導体レーザー部には半導体レーザー部にて発生したレ
ーザー光を導波する第１の先導波路層が、光アイソレー
タ部には第２の光導波路層がそれぞれ設けられ、 第１の先導波路層と第２の光導波路層は連なる形態に設
けられ、また、第２の先導波路層は、少なくとも１つの
層が磁性イオンを含んでいる井戸層と障壁層にて構成さ
れた超格子構造のものとされ， 半導体レーザー部は、第２の光導波路層内を通るときの
レーザー光のエネルギーの強さが、第２の先導波路層内
に生じる、電子一重い正孔間の第１のエネルギーと、電
子一軽い正孔間の第２のエネルギーとの間のものとなる
ように作製されている。
この場合、磁性イオンを含んでいる層をＩｆ−ＶＩ族半
導体どｊノてもよい。
導体どｊノてもよい。
（イ乍用）
超格子構造とされた第２の先導波路層の状態密度は階段
状のものとなり、正孔は重い」Ｆ孔とｆ経い正孔とに分
離する。バンドギャ・ノブ付近の屈折率は、各正孔と電
子間の遷移によって支配されるものであるが、ＴＥ波に
対し゛Ｃは各正孔からの寄与が存在し、ＴＭ波に対して
は軽い正孔からのものしか存在１７ない。このため．該
超格子層の厚さを制御し、導波光（レーザ・一光）のエ
ネルキーの値を上述のものとすることによってＴＭ波に
対する屈折率とＴＥ波に対する屈折率とを等しくできる
。
状のものとなり、正孔は重い」Ｆ孔とｆ経い正孔とに分
離する。バンドギャ・ノブ付近の屈折率は、各正孔と電
子間の遷移によって支配されるものであるが、ＴＥ波に
対し゛Ｃは各正孔からの寄与が存在し、ＴＭ波に対して
は軽い正孔からのものしか存在１７ない。このため．該
超格子層の厚さを制御し、導波光（レーザ・一光）のエ
ネルキーの値を上述のものとすることによってＴＭ波に
対する屈折率とＴＥ波に対する屈折率とを等しくできる
。
（実施例〕
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
本実施例は、分布反射型レーザー（ＤＢＲレーザー）と
集積化した例を示すものである。
集積化した例を示すものである。
まずＤＢＦｔレーザー部の構造を説明する。
ｎｕ，ｇＧａＡｓ基板１１の上に、ｎ−Ａｌ０５ＧａＯ
． ＳＡＳクラット層１３を０．５μｍ、ｉ −ＧａＡ
ｓ／Ａ ＩＡｓ超格子活性層１４を ０１μｍ．ｐ−八
１。ｆｉ”’０５八Ｓクラッド層１５を ０．５μｍ順
にエビタキシャル成長させる。続いて、■・・Ａ！，
，Ｇａ。６７ｔＳの第１の先導波路層である光導波路層
ｌ６を０２μｍ ．ｐ−Ａｌｏ５Ｇａｏ５八Ｓクラッド
層ｌ７を０５μｍ．ｐ“−ＧａＡｓコンタクト層ｌ９を
順にエビタキシャル成艮させる。次に、クラッド層ｌ７
をリッシ９ ｒ．：エッチングした後、この上面にＤＢ
Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｌ）ｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌ
ｅｃｔｉｏｎ）用コラゲーションｌ． ８を２光束干渉
露光法により形成する。
． ＳＡＳクラット層１３を０．５μｍ、ｉ −ＧａＡ
ｓ／Ａ ＩＡｓ超格子活性層１４を ０１μｍ．ｐ−八
１。ｆｉ”’０５八Ｓクラッド層１５を ０．５μｍ順
にエビタキシャル成長させる。続いて、■・・Ａ！，
，Ｇａ。６７ｔＳの第１の先導波路層である光導波路層
ｌ６を０２μｍ ．ｐ−Ａｌｏ５Ｇａｏ５八Ｓクラッド
層ｌ７を０５μｍ．ｐ“−ＧａＡｓコンタクト層ｌ９を
順にエビタキシャル成艮させる。次に、クラッド層ｌ７
をリッシ９ ｒ．：エッチングした後、この上面にＤＢ
Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｌ）ｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌ
ｅｃｔｉｏｎ）用コラゲーションｌ． ８を２光束干渉
露光法により形成する。
０．８μｍ帯のレーザー光を用いる場合には２次のグレ
ーティング（ピッチ約０．２５μｍ）を作成する。
ーティング（ピッチ約０．２５μｍ）を作成する。
このように作成したチップの半分を、図示するようにレ
ーザー光の進行方向と垂直であり、かつ基板積層面と平
行な線分から数度（θ）傾けてＧａＡｓ基板までエッチ
ングして削除した。次に、エッチングして露出したＧａ
Ａｓ基板１１上にＣｄＴｅバッファ層２１を０．６μＩ
ｌｌ ．Ｃｄｏ， ．，Ｍｎｏ， ｓＴｅクラッド層２
２を０．５μｍ．磁性イオンを含む層としてｆ；ｄＭｎ
Ｔｅが用いられたＣｄＴｅ／Ｃ：ｄｏ， ，，Ｍｎｏ，
．，Ｔｅ Ｍｉ格子層（第２の光導波路層）の導波路
層２３を０．２μｒｎ， （：ｄ．５Ｍｎｏ． ６Ｔｅ
クラッド層２４を０，５μｍエビタキシャル成長させた
後、クラッド層２４をＤＢＲレーザー部のリッジと同し
形にエッチングして光アイソレータ部とした。その後、
ｐ電極（Ｃｒ／Ａｕ） ２０ ， ｎ電極（ＡｕＧｅ／
Ｎｉ／Ａｕ） １２をＤＢＲレーザー部に形成した。さ
らにＤＢＲレーザー部と光アイソレータの境界近くにモ
ード選択膜としてＡＩ金属膜２５をリッジ上に形成する
。
ーザー光の進行方向と垂直であり、かつ基板積層面と平
行な線分から数度（θ）傾けてＧａＡｓ基板までエッチ
ングして削除した。次に、エッチングして露出したＧａ
Ａｓ基板１１上にＣｄＴｅバッファ層２１を０．６μＩ
ｌｌ ．Ｃｄｏ， ．，Ｍｎｏ， ｓＴｅクラッド層２
２を０．５μｍ．磁性イオンを含む層としてｆ；ｄＭｎ
Ｔｅが用いられたＣｄＴｅ／Ｃ：ｄｏ， ，，Ｍｎｏ，
．，Ｔｅ Ｍｉ格子層（第２の光導波路層）の導波路
層２３を０．２μｒｎ， （：ｄ．５Ｍｎｏ． ６Ｔｅ
クラッド層２４を０，５μｍエビタキシャル成長させた
後、クラッド層２４をＤＢＲレーザー部のリッジと同し
形にエッチングして光アイソレータ部とした。その後、
ｐ電極（Ｃｒ／Ａｕ） ２０ ， ｎ電極（ＡｕＧｅ／
Ｎｉ／Ａｕ） １２をＤＢＲレーザー部に形成した。さ
らにＤＢＲレーザー部と光アイソレータの境界近くにモ
ード選択膜としてＡＩ金属膜２５をリッジ上に形成する
。
上述のように構成された本実施例のものにおいては、半
導体レーザー部にて発生した光は光アイソレータ部を通
って外部へ出射される。なお、出射部には偏光板２６が
配置され、 ＣｄＴｅ／Ｃｄｏ． ６Ｍｎｏ． ６Ｔｅ
超格子導波路層２３には、通過光が４５″回転するよう
な外部磁界Ｈが加えられている。次に、ＣｄＴｅ／Ｃｄ
ＭｎＴｅ超格子導波路層２３によってどのように位相整
合がとられるかについて説明する。
導体レーザー部にて発生した光は光アイソレータ部を通
って外部へ出射される。なお、出射部には偏光板２６が
配置され、 ＣｄＴｅ／Ｃｄｏ． ６Ｍｎｏ． ６Ｔｅ
超格子導波路層２３には、通過光が４５″回転するよう
な外部磁界Ｈが加えられている。次に、ＣｄＴｅ／Ｃｄ
ＭｎＴｅ超格子導波路層２３によってどのように位相整
合がとられるかについて説明する。
第２図（ａ）はＣｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ導波路層２３の
状態密度を示す図である。
状態密度を示す図である。
ハルクの状態では放物線状の状態密度が、本実施例のも
のにおいては、膜厚方向の閉じ込めのために階段状とな
り、正孔は、重い正孔（ｈｈ）と軽い正孔（ＩＬｈ）の
２つの階段状エネルギーレベルに分離する。バンドギャ
ップ付近の屈折率は、ｑ１子べ峻位Ｎ＝１の電子一重い
正孔、電ｆ一軽い正札間の遷移によって支配される。こ
こで、ＴＥ波に対しては重い正孔、軽い正孔からの寄与
が両方とも存在するが、ＴＭ波に対しては重い正孔一電
子間の遷移が禁止されるため、波動関数の対称性から軽
い正孔からの寄与しか存在しない。したがってバンドギ
ャップ付近の屈折率は第２図（ｂ）に示すようになり、
屯い正孔（ｈｈ）と軽い正孔Ｂｈ）間のエネルギーでは
、ＴＭ波に対する屈折率がＴＥ波に対する屈折率よりも
大きくなる。
のにおいては、膜厚方向の閉じ込めのために階段状とな
り、正孔は、重い正孔（ｈｈ）と軽い正孔（ＩＬｈ）の
２つの階段状エネルギーレベルに分離する。バンドギャ
ップ付近の屈折率は、ｑ１子べ峻位Ｎ＝１の電子一重い
正孔、電ｆ一軽い正札間の遷移によって支配される。こ
こで、ＴＥ波に対しては重い正孔、軽い正孔からの寄与
が両方とも存在するが、ＴＭ波に対しては重い正孔一電
子間の遷移が禁止されるため、波動関数の対称性から軽
い正孔からの寄与しか存在しない。したがってバンドギ
ャップ付近の屈折率は第２図（ｂ）に示すようになり、
屯い正孔（ｈｈ）と軽い正孔Ｂｈ）間のエネルギーでは
、ＴＭ波に対する屈折率がＴＥ波に対する屈折率よりも
大きくなる。
この結果、このエネルギー範囲内の波長光に対しては第
８図（Ｃ）に示したようなｎＴＥ＝ｎＴＭとなる超格子
膜厚が存在することになる。この膜厚においては前述し
たようにΔβ＝０となるので、 １００％のＴＥ−ＴＭ
モード変換が実現できることになり、本実施例のものも
このように構成されている。
８図（Ｃ）に示したようなｎＴＥ＝ｎＴＭとなる超格子
膜厚が存在することになる。この膜厚においては前述し
たようにΔβ＝０となるので、 １００％のＴＥ−ＴＭ
モード変換が実現できることになり、本実施例のものも
このように構成されている。
一方、導波路層２３を構成するＣｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ
超格子膜はＭｎ”＋イオンの持つ磁性スピンと伝導電子
スピンとの相互作用によって大きな磁気光学効果を示す
ことが知られている。ファラデー回転角は第３図に示す
ような波長分散を示し、重い正孔（ｈｈ）と軽い正孔Ｂ
ｈ）とのエネルキー範囲で極大値（θＦ〜１０００度／
ｃｍ）を持つ。したがって、この極大値に対応する波長
光において，位相整合がとれる（Δβ＝０）ある一定の
膜圧が存在することが分る。偏光面が４５度回転したと
き、ＴＥ−ＴＭモード変換効率が５０％となるためには
、前述の■式よりＲ＝５０％，Δβ＝０，θ２＝１００
０゜／ｃｍを満たす導波路長２はｆｉ＝４５０μｍとな
る。
超格子膜はＭｎ”＋イオンの持つ磁性スピンと伝導電子
スピンとの相互作用によって大きな磁気光学効果を示す
ことが知られている。ファラデー回転角は第３図に示す
ような波長分散を示し、重い正孔（ｈｈ）と軽い正孔Ｂ
ｈ）とのエネルキー範囲で極大値（θＦ〜１０００度／
ｃｍ）を持つ。したがって、この極大値に対応する波長
光において，位相整合がとれる（Δβ＝０）ある一定の
膜圧が存在することが分る。偏光面が４５度回転したと
き、ＴＥ−ＴＭモード変換効率が５０％となるためには
、前述の■式よりＲ＝５０％，Δβ＝０，θ２＝１００
０゜／ｃｍを満たす導波路長２はｆｉ＝４５０μｍとな
る。
次に、本実施例の動作原理を述べる。
ＤＢＲレーザー部にて発振した光は、モード選択膜であ
る金属膜２５の下を通過するが、ＴＥ光で？るため減衰
はない。そしてＡＩ■， ２Ｇａｏ， ａ八ｓ導波路１
６からＣｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ導波路層２３ヘと入射す
るとき、屈折率の差から反射光が生ずる。しかし、この
接続面は、図示するように光の進行方向に数度の角を成
すため、反射光はリッジの外へ放射してしまい，レーザ
ー発振部に戻ることはない。（；ｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ
導波路層２３中を伝播して４５度偏光した光は、その方
向に主軸を持つ偏光板２６を通過して出射する。出射光
のうちのいろいろな端面で反射してきた戻り光は、偏光
板２６によって４５度の偏光のみが通過するが、ＣｄＴ
ｅ／ｆ’：ｄＭｎＴｅ導波路層２３を逆方向に導波する
際、磁気光学効果の非相反性によりさらにモード変換さ
れアイソレータとレーザーの境界面でＴＭ波となる。そ
の結果、金属膜２５によって吸収されレーザーに戻るこ
とはない。第４図は、上記の集積化されたチップをバッ
ケージングした例を示す図である。チップ４１はボンデ
イングされ、リング状永久磁石イ２の中に納められてい
るため、一定のバイアス磁界が印加されている。
る金属膜２５の下を通過するが、ＴＥ光で？るため減衰
はない。そしてＡＩ■， ２Ｇａｏ， ａ八ｓ導波路１
６からＣｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ導波路層２３ヘと入射す
るとき、屈折率の差から反射光が生ずる。しかし、この
接続面は、図示するように光の進行方向に数度の角を成
すため、反射光はリッジの外へ放射してしまい，レーザ
ー発振部に戻ることはない。（；ｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ
導波路層２３中を伝播して４５度偏光した光は、その方
向に主軸を持つ偏光板２６を通過して出射する。出射光
のうちのいろいろな端面で反射してきた戻り光は、偏光
板２６によって４５度の偏光のみが通過するが、ＣｄＴ
ｅ／ｆ’：ｄＭｎＴｅ導波路層２３を逆方向に導波する
際、磁気光学効果の非相反性によりさらにモード変換さ
れアイソレータとレーザーの境界面でＴＭ波となる。そ
の結果、金属膜２５によって吸収されレーザーに戻るこ
とはない。第４図は、上記の集積化されたチップをバッ
ケージングした例を示す図である。チップ４１はボンデ
イングされ、リング状永久磁石イ２の中に納められてい
るため、一定のバイアス磁界が印加されている。
偏光板４３は少し斜めにセットされ、不用な反射光がチ
ップ４１に戻ることを防いでいる。
ップ４１に戻ることを防いでいる。
第５図は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
第１の実施例ではＣｄＴｅ／ＣｄＭｎＴｅ Ｍ１格子導
波路層を調整して位相整合を実現したが、本実施例では
逆バイアス電圧印加によるＱＣＳＥ効果（ＱｕａｎＬｕ
ｍＣｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋ Ｅｆｆｅｃｔ ）を
用いている。
波路層を調整して位相整合を実現したが、本実施例では
逆バイアス電圧印加によるＱＣＳＥ効果（ＱｕａｎＬｕ
ｍＣｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋ Ｅｆｆｅｃｔ ）を
用いている。
本実施例のものにおいては、レーザー部とアイソレータ
部との間に絶縁部５１を設けて各部を電気的に絶縁し、
アイソレータ部は第１図に示したものと層構成は同じで
あるが、逆バイアスを導波路層５４に印加できるように
クラッド層５３． ５５およびバッファ層５７をｐ−ｉ
−ｎ構造として、コンタクト層５６を介して電Ｊ．５５
２に負電圧を印加できるようにしたものである。その他
の構成は第１図に示したものと同様であり説明は省略す
る。
部との間に絶縁部５１を設けて各部を電気的に絶縁し、
アイソレータ部は第１図に示したものと層構成は同じで
あるが、逆バイアスを導波路層５４に印加できるように
クラッド層５３． ５５およびバッファ層５７をｐ−ｉ
−ｎ構造として、コンタクト層５６を介して電Ｊ．５５
２に負電圧を印加できるようにしたものである。その他
の構成は第１図に示したものと同様であり説明は省略す
る。
次に、本実施例の動作について説明すると、逆バイアス
印加電圧によって超格子層５４の重い正孔（ｈｈ）と軽
い正孔（ト１のエネルギーレベルかシフトされ、ｎＴＥ
”ｎＴＭなる位相整合条件を容易に実現することかでき
た。
印加電圧によって超格子層５４の重い正孔（ｈｈ）と軽
い正孔（ト１のエネルギーレベルかシフトされ、ｎＴＥ
”ｎＴＭなる位相整合条件を容易に実現することかでき
た。
なお、各実施例においては、超格子層を構成するものと
して ＣｄＴｃ／［；ｄ．Ｍｎ，−．Ｔｅ （ ０ ＜
ｘ≦０．７）を用いて説明したが、この他にも同じＩ
Ｉ−”ｉ’［族半導体であるＺｒ＋，−．ＭｎＸＳｅ
（ ０ ＜ ｘ≦０．６）等も用いてもよい。
して ＣｄＴｃ／［；ｄ．Ｍｎ，−．Ｔｅ （ ０ ＜
ｘ≦０．７）を用いて説明したが、この他にも同じＩ
Ｉ−”ｉ’［族半導体であるＺｒ＋，−．ＭｎＸＳｅ
（ ０ ＜ ｘ≦０．６）等も用いてもよい。
（発明の一効果）
以上説明したように本発明によれば、導波層に超格子構
造を用いることによって、位相整合が図られモード変換
効率が増大することによって伝播距姻を短くでき、伝播
損失を低減できる効果がある。また、半導体レーザー部
と光アイソレータ部とが同一基板上に形成されるため、
両者間の光軸合せを行なう必要がなく、加えて半導体レ
ーザー部の導波路と光アイソレータ部導波路が連続的に
形成されるため、結合損失を低減できる効果がある。
造を用いることによって、位相整合が図られモード変換
効率が増大することによって伝播距姻を短くでき、伝播
損失を低減できる効果がある。また、半導体レーザー部
と光アイソレータ部とが同一基板上に形成されるため、
両者間の光軸合せを行なう必要がなく、加えて半導体レ
ーザー部の導波路と光アイソレータ部導波路が連続的に
形成されるため、結合損失を低減できる効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図、第２図
（ａ）は第１図中の導波路層２３の状想密度を示す図、
第２図（ｂ）はそのバンドギャップ付近の屈折率を示す
図、第３図は導波路層２３のファラデー回転角を示す図
、第４図は第１の実施例をパッケージングした状態を示
す図、第５図は本発明の第２の実施例の構成を示す図、
第６図，第７図は従来例の構造を示す図、第８図（ａ）
． （ｂ） ， （ｃ）はその構成および特性を説明
するための図である。 １１・・・基板、 ｌ２・・・ｎ電極、
１３・・・クラッド層、 ｌ４・・・活性層、
１５， ＋７． ２２， ２４． ５２． ５３・・・
クラッド層、ｌ６・・・先導波路層、 Ｉｌｌ
・・・コラゲーション５１９， ５６・・・コンタクト
層、 ２Ｇ・・・ｐ電極、２１．５７・・・バッファ層
、 ２：Ｉ， ５４・・・導波路層５４ｌ・・・チッ
プ、 ４２・・・永久磁石、４３・・・偏
光板、 ５Ｎ・・・絶縁部、５２・・・電極
。 第３図 特許出願人 キヤノン株式会社
（ａ）は第１図中の導波路層２３の状想密度を示す図、
第２図（ｂ）はそのバンドギャップ付近の屈折率を示す
図、第３図は導波路層２３のファラデー回転角を示す図
、第４図は第１の実施例をパッケージングした状態を示
す図、第５図は本発明の第２の実施例の構成を示す図、
第６図，第７図は従来例の構造を示す図、第８図（ａ）
． （ｂ） ， （ｃ）はその構成および特性を説明
するための図である。 １１・・・基板、 ｌ２・・・ｎ電極、
１３・・・クラッド層、 ｌ４・・・活性層、
１５， ＋７． ２２， ２４． ５２． ５３・・・
クラッド層、ｌ６・・・先導波路層、 Ｉｌｌ
・・・コラゲーション５１９， ５６・・・コンタクト
層、 ２Ｇ・・・ｐ電極、２１．５７・・・バッファ層
、 ２：Ｉ， ５４・・・導波路層５４ｌ・・・チッ
プ、 ４２・・・永久磁石、４３・・・偏
光板、 ５Ｎ・・・絶縁部、５２・・・電極
。 第３図 特許出願人 キヤノン株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザー部と光アイソレータ部とが同一基板
上に形成されている集積型光アイソレータにおいて、 前記半導体レーザー部には半導体レーザー部にて発生し
たレーザー光を導波する第１の光導波路層が、前記光ア
イソレータ部には第２の光導波路層がそれぞれ設けられ
、 前記第１の光導波路層と前記第２の光導波路層は連なる
形態に設けられ、また、前記第２の光導波路層は、少な
くとも１つの層が磁性イオンを含んでいる井戸層と障壁
層にて構成された超格子構造のものとされ、 前記半導体レーザー部は、前記第２の光導波路層内を通
るときのレーザー光のエネルギーの強さが、第２の光導
波路層内に生じる、電子−重い正孔間の第１のエネルギ
ーと、電子−軽い正孔間の第２のエネルギーとの間のも
のとなるように作製されていることを特徴とする集積型
光アイソレータ。 ２、請求項１記載の集積型光アイソレータにおいて、 第２の光導波路層である超格子層がII−VI族半導体にて
形成されていることを特徴とする集積型光アイソレータ
。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1113674A JP2719187B2 (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | 光導波路及びそれを用いた光アイソレータ |
| US07/519,178 US5101469A (en) | 1989-05-08 | 1990-05-04 | Light isolator of waveguide type |
| DE69022877T DE69022877T2 (de) | 1989-05-08 | 1990-05-07 | Lichtisolator vom Wellenleitertyp. |
| EP90108592A EP0397089B1 (en) | 1989-05-08 | 1990-05-07 | Light isolator of waveguide type |
| US07/658,328 US5173955A (en) | 1989-05-08 | 1991-02-20 | Magnetooptic device and its driving method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1113674A JP2719187B2 (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | 光導波路及びそれを用いた光アイソレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02292887A true JPH02292887A (ja) | 1990-12-04 |
| JP2719187B2 JP2719187B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=14618293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1113674A Expired - Fee Related JP2719187B2 (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | 光導波路及びそれを用いた光アイソレータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5101469A (ja) |
| EP (1) | EP0397089B1 (ja) |
| JP (1) | JP2719187B2 (ja) |
| DE (1) | DE69022877T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5245465A (en) * | 1990-08-04 | 1993-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical polarization-state converting apparatus for use as isolator, modulator and the like |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3825079A1 (de) * | 1988-07-23 | 1990-02-01 | Philips Patentverwaltung | Optischer isolator, zirkulator, schalter oder dergleichen mit einem faraday-rotator |
| DE69017852T2 (de) * | 1989-12-04 | 1995-08-10 | Canon Kk | Optisches Kopplergerät mit wellenlängeselektivem optischem Koppler. |
| DE69130816T2 (de) * | 1990-08-04 | 1999-07-08 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Optische Polarisationswandlervorrichtung zum Gebrauch als Isolator, Modulator und dergleichen |
| US5172385A (en) * | 1991-03-05 | 1992-12-15 | University Of Southern California | Polarization-selective integrated optoelectronic devices incorporating crystalline organic thin films |
| DE69228422T2 (de) * | 1992-11-24 | 1999-09-30 | International Business Machines Corp., Armonk | Optischer Isolator für Wellenleiter |
| US5408565A (en) * | 1993-02-22 | 1995-04-18 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Thin-film magneto-optic polarization rotator |
| JP2565099B2 (ja) * | 1993-08-09 | 1996-12-18 | 日本電気株式会社 | 光非相反回路 |
| US5640021A (en) * | 1995-08-25 | 1997-06-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Faraday-stark magneto-optoelectronic (MOE) devices |
| JP3141854B2 (ja) * | 1998-09-28 | 2001-03-07 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| JP2003248126A (ja) * | 2002-02-26 | 2003-09-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路グレーティング、光源ユニットおよび光システム |
| AU2003303601A1 (en) * | 2003-01-02 | 2004-07-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnetically active semiconductor waveguides for optoelectronic integration |
| US7877016B2 (en) * | 2004-10-28 | 2011-01-25 | Infinera Corporation | Photonic integrated circuit (PIC) transceivers for an optical line terminal (OLT) and an optical network unit (ONU) in passive optical networks (PONs) |
| FR2888410B1 (fr) * | 2005-07-08 | 2007-08-24 | Alcatel Sa | Dispositif optique a source laser semi-conducteur et isolateur optique integres |
| RU2329537C1 (ru) * | 2006-11-08 | 2008-07-20 | Владимир Николаевич Бичигов | Способ фильтрации дактилоскопического изображения |
| JP2020198595A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 株式会社フジクラ | モード変換器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5286093A (en) * | 1976-01-12 | 1977-07-16 | Hitachi Ltd | Striped semiconductor laser |
| JPS6110293A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-17 | Sharp Corp | 光半導体装置 |
| JPS6215875A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JPS63205983A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | Nec Corp | 光アイソレ−タ付半導体発光装置 |
| FR2613843B1 (fr) * | 1987-04-07 | 1991-07-26 | Thomson Csf | Guide d'onde isolateur monomode integre et application a un laser a semiconducteurs |
| JPH01134430A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 分布結合形光スイッチ |
| JP2671391B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1997-10-29 | ブラザー工業株式会社 | 光アイソレータ |
| US4919507A (en) * | 1989-05-10 | 1990-04-24 | General Electric Company | Semiconductor radiation coupling system |
-
1989
- 1989-05-08 JP JP1113674A patent/JP2719187B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-04 US US07/519,178 patent/US5101469A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-07 DE DE69022877T patent/DE69022877T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-07 EP EP90108592A patent/EP0397089B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5245465A (en) * | 1990-08-04 | 1993-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical polarization-state converting apparatus for use as isolator, modulator and the like |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69022877D1 (de) | 1995-11-16 |
| EP0397089B1 (en) | 1995-10-11 |
| US5101469A (en) | 1992-03-31 |
| JP2719187B2 (ja) | 1998-02-25 |
| DE69022877T2 (de) | 1996-04-04 |
| EP0397089A1 (en) | 1990-11-14 |
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| JPS6343725B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |