JPH06294947A - 基板上のリブ形導波路から構成される光集積装置 - Google Patents

基板上のリブ形導波路から構成される光集積装置

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JPH06294947A
JPH06294947A JP6035249A JP3524994A JPH06294947A JP H06294947 A JPH06294947 A JP H06294947A JP 6035249 A JP6035249 A JP 6035249A JP 3524994 A JP3524994 A JP 3524994A JP H06294947 A JPH06294947 A JP H06294947A
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waveguide
shaped
waveguides
film
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Gustav Dr Mueller
ミユラー グスタフ
Lothar Stoll
シユトル ロタール
Ulrich Wolff
ウオルフ ウルリツヒ
Bruno Acklin
アクリン ブルーノ
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Siemens Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 公知の光集積装置よりも有利な光集積装置お
よびこの光集積装置をスイッチとして駆動する方法を提
供する。 【構成】 スイッチとして駆動可能な光集積装置は基板
１上に設けられた少なくとも３つのリブ形導波路１１、
１２、１３から構成される。電気的に接触されたｐｎま
たはｐｉｎ接合３をそれぞれ有する２つの平行なリブ形
導波路１１、１２間を、光波を入射させるために利用さ
れる第３のリブ形導波路１３が延びる。接合３を電気的
に非対称に駆動することによって光波は両外側リブ形導
波路１１、１２の一方または他方へ過結合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体材料から成る基
板上に設けられた第１および第２のストリップ状リブ形
導波路から構成され、これらの各リブ形導波路は基板上
または基板内に設けられたドーピングされていないまた
はｎドーピングされた半導体材料製導波膜とこの導波膜
上または導波膜の上方に形成されてストリップ状リブ形
導波路の幅を規定する半導体材料製ストリップ状リブと
によって規定され、第１のリブ形導波路のストリップ状
リブおよび第２のリブ形導波路のストリップ状リブは間
隙によって分離されて並んで延び、この各リブ形導波路
のストリップ状リブの領域には、このリブ形導波路の導
波膜の上方または下方に、ｐドーピングされた材料から
ｎドーピングされた材料へ至る外部から電気的に接触可
能な接合（ｐｎ接合）またはｐドーピングされた材料か
らドーピングされていない材料へ至りそしてドーピング
されていない材料からｎドーピングされた材料へ至る外
部から電気的に接触可能なｐｉｎ接合）が、ｐドーピン
グされた材料からｎドーピングされた材料またはドーピ
ングされていない材料へ至る接合は導波膜に対して或る
距離を持って配設されそしてｐドーピングされた材料は
この接合の導波膜とは反対側に配設されるように集積さ
れ、第１のリブ形導波路ならびに第２のリブ形導波路の
ｐｎまたはｐｉｎ接合が電気的に接触される光集積装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述した種類の光集積装置はヨーロッパ
特許出願公開第０４１５２２５号公報により公知であ
る。この公知の光集積装置の具体的実施例はスイッチと
して駆動されるＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ方向性結合器お
よびＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰマッハ・ツェンダー構造を
有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
ような公知の光集積装置よりも有利な光集積装置および
この光集積装置をスイッチとして駆動する方法を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】光集積装置に関する課題
は、本発明によれば、第１および第２のリブ形導波路の
リブ間の間隙には、基板上または基板内に設けられた導
波膜とこの導波膜上または導波膜の上方に形成されて第
３のリブ形導波路の幅を規定するストリップ状リブとに
よって規定された第３のリブ形導波路が配設され、この
第３のリブ形導波路のリブは、第１のリブ形導波路のリ
ブおよび第２のリブ形導波路のリブに対して、第３のリ
ブ形導波路のリブの下の導波膜内を案内された光モード
が第１のリブ形導波路および／または第２のリブ形導波
路のリブの下の導波膜内へ過結合することができ、およ
び／または、第１のリブ形導波路および／または第２の
リブ形導波路のリブの下の導波膜内を案内された光モー
ドが第３のリブ形導波路のリブの下の導波膜内へ過結合
することができるような微小距離を有することによって
解決される。
【０００５】さらに、光集積装置をスイッチとして駆動
する方法に関する課題は、、本発明によれば、第１およ
び第２のリブ形導波路の電気的に接触されたｐｎまたは
ｐｉｎ接合が相対的に非対称に駆動され、その場合一方
の接合は順方向に駆動され、他方の接合は無電流にされ
るかまたは逆方向に駆動されることによって解決され
る。
【０００６】
【作用効果】本発明による光集積装置はスイッチとして
駆動され、公知の光集積装置、特に方向性結合器に比較
して、次の利点を有する。
【０００７】ａ）両スイッチング状態に完全な対称性が
得られる。それゆえ、マトリクススイッチの場合、異な
ったスイッチング状態への挿入損失に関して高い均一性
が得られる。
【０００８】ｂ）ディジタル的なスイッチング特性が得
られる。クロストークの減衰はスイッチング電流と共に
単調に増大する。従って、スイッチング電流の精密な値
は問題なしに調整することができる。
【０００９】ｃ）スイッチの出力導波路に高分離が得ら
れる。これによって損失の少ない短いマトリクススイッ
チを構成することができる。
【００１０】ｄ）スイッチング損失が僅小となる。
【００１１】ｅ）製造公差が大きくなり、偏光感度が減
少し、光帯域幅が高まる。
【００１２】本発明による光集積装置の優れた有利な実
施態様は請求項２ないし１６に記載されている。
【００１３】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
【００１４】図は実際の寸法通りに示されていない概略
図である。
【００１５】図１ないし図１１に示された全ての実施例
によれば、光集積装置は半導体材料から構成された基板
１上に設けられた第１のストリップ状リブ形導波路１１
および第２のストリップ状リブ形導波路１２から構成さ
れている。
【００１６】これらの各リブ形導波路１１、１２は、図
２に示されているように、基板１上または基板１内に設
けられた導波膜２と、この導波膜２上または導波膜２の
上方に形成されてストリップ状リブ形導波路１１、１２
の幅ｂ1 、ｂ2 を規定するストリップ状リブ１１０、１
２０とから構成されている。導波膜２はドーピングされ
ていないまたはｎドーピングされた半導体材料から構成
されている。ストリップ状リブ１１０、１２０も同様に
半導体材料から構成されている。幅ｂ1 は特に幅ｂ2 と
同じ幅に選定されている。
【００１７】第１のリブ形導波路１１のストリップ状リ
ブ１１０および第２のストリップ状リブ形導波路１２の
ストリップ状リブ１２０は間隙１１２によって分離さ
れ、特にそれらの長手軸線Ａ１、Ａ２が平行となるよう
に、互いに並んで延びている。
【００１８】各リブ形導波路１１、１２のストリップ状
リブ１１０、１２０の領域には、このリブ形導波路１
１、１２の導波膜２の上方または下方に、ｐドーピング
された材料からｎドーピングされた材料へ至る外部から
電気的に接触可能な接合３すなわちｐｎ接合が、また
は、ｐドーピングされた材料からドーピングされていな
い材料へ至りそしてドーピングされていない材料からｎ
ドーピングされた材料へ至る外部から電気的に接触可能
な接合３すなわちｐｉｎ接合が、ｐドーピングされた材
料からｎドーピングされた材料またはドーピングされて
いない材料へ至る接合は導波膜２に対して距離ｄで配設
され、そしてｐドーピングされた材料はこの接合３の導
波膜２とは反対側に配設されるように、集積されてい
る。
【００１９】一般に基板はｎドーピングされたＩｎＰか
ら構成され、導波膜２はドーピングされていないＩｎＧ
ａＡｓＰから構成され、各リブ１１０、１２０はｐドー
ピングされたＩｎＧａＡｓＰから構成されているものと
仮定する。さらに、リブ１１０、１２０と導波膜との間
にはｎドーピングされたＩｎから成る間隔を規定する間
隔膜４が配置されているものと仮定する。それゆえ、図
示された例では、ｎドーピングされた基板１からｐドー
ピングされたリブ１１０、１２０へ至るｐｉｎ接合３が
形成されることになる。導波膜２のギャップ波長は例え
ば１．３μｍであり、間隔膜４は１．０５μｍに選定さ
れる。
【００２０】第１のリブ形導波路１１および第２のリブ
形導波路１２のｐｎ接合またはｐｉｎ接合３は電気的に
接触されている。この電気的接触部はリブ１１０、１２
０上に設けられたｐ接触部６と、基板１の下側に設けら
れたｎ接触部７とから構成されている。なお、ｎ接触部
７は基板１のｎ+ ドーピングされたＩｎＰ膜５に設けら
れている。
【００２１】本発明によれば、第１のリブ形導波路１１
のリブ１１０と第２のリブ形導波路１２のリブ１２０と
の間の間隙１１２内には第３のストリップ状リブ形導波
路１３が配設されている。この第３のストリップ状リブ
形導波路１３は、基板１上または基板１内に設けられた
導波膜２と、この導波膜２上または導波膜２の上方に形
成されてこの第３のリブ形導波路１３の幅ｂ3 を規定す
るストリップ状リブ１３０とによって規定されている。
第３のストリップ状リブ形導波路１３の構造は図２に示
されている構造と同じであるが、ｐ接触部６がなく、符
号１２０、１２が１３０、１３に置き換わっただけであ
る。
【００２２】第３のリブ形導波路１３のリブ１３０は、
第１のリブ形導波路１１のリブ１１０および第２のリブ
形導波路１２のリブ１２０に対して、この第３のリブ形
導波路１３のリブ１３０の下に位置する導波膜２内を第
３のリブ形導波路１３の長手軸線Ａ３の方向へ導かれた
光モードが第１のリブ形導波路１１のリブ１１０および
第２のリブ形導波路１２のリブ１２０の下に位置する導
波膜２内へ過結合しそしてこのリブ形導波路１１、１２
の長手軸線Ａ１、Ａ２の方向へ導かれるような微小距離
ｄ1 、ｄ2 を有している。同様に、第１のリブ形導波路
１１および第２のリブ形導波路１２内を導かれたモード
は第３のリブ形導波路１３内へ過結合することができ
る。
【００２３】全ての実施例において、製造技術上の理由
から、ｐｎ接合もしくはｐｉｎ接合は各リブ形導波路内
を中断なく広がっている。第１リブ形導波路１１および
第２リブ形導波路１２のｐｎ接合もしくはｐｉｎ接合３
の電気的接触部は特に３つのリブ形導波路１１、１２、
１３の共通の長手セクション１２３だけに設けられる。
この共通の長手セクション１２３では３つのリブ形導波
路１１、１２、１３は同時に並んで延びている。
【００２４】図１に示された実施例および図６ないし図
９に示された実施例においては、３つのリブ形導波路１
１、１２、１３はこの長手セクション１２３において一
様な幅を有しており、特にｂ1 ＝ｂ2 ＝ｂ3 に選定され
ている。距離ｄ1 、ｄ2 は特に等しく選定される。
【００２５】図１ないし図９に示された光集積装置をス
イッチとして駆動する際、第１および第２のリブ形導波
路１１、１２の電気的に接触されたｐｎまたはｐｉｎ接
合３は、両導波路１１、１２の内の一方の導波路の接合
３が順方向に駆動され、それに対して他方の導波路１２
もしくは１１の接合３は無電流にされるかまたは逆方向
に駆動されるように非対称に駆動される。第３のリブ形
導波路１３内に入射しこの導波路１３の長手軸線Ａ３の
長手方向、例えば長手方向ｒへ伝播する光波は、第１の
リブ形導波路１１の接合３が順方向に駆動されそして第
２のリブ導波路１２の接合３が無電流にされるかまたは
逆方向に駆動される場合、長手セクション１２３におい
て第１のリブ形導波路１１内へ過結合する。このこと
は、第１のリブ形導波路１１の接合３を通って電流Ｉ1
＞０が流れそして電荷キャリヤの注入が行われ、一方第
２のリブ形導波路１２の接合３には電流が流れないこと
を意味している。それに対して、第３のリブ形導波路１
３内に入射する光波は、第２のリブ形導波路１２の接合
３が順方向に駆動されそして第１のリブ導波路１１の接
合３が無電流にされるかまたは逆方向に駆動される場
合、第２のリブ形導波路１２内へ過結合する。この場合
には第２のリブ形導波路１２の接合３を通って電流Ｉ2
＞０が流れそして電荷キャリヤの注入が行われ、一方第
１のリブ形導波路１１の接合３には電流は流れない。電
流Ｉ1 、Ｉ2 は接触部６、７間に電圧差のある電圧を印
加することによって発生させることができる。
【００２６】電荷キャリヤの注入は光波から空間的に分
離して行われ、それによってプラズマの減衰は僅少にな
る。スイッチとして駆動される光集積装置のクロストー
クは、方向性結合器スイッチにおいて出現するようなモ
ード干渉によってではなく、リブ形導波路１１、１２の
電流により惹き起こされた非対称性によって決定され
る。そのために、クロストークの減衰はスイッチング電
流に応じて単調に増大し、“ディジタル的”なスイッチ
ング特性が得られる。さらに、偏光感度が減少し、光帯
域幅が高まり、製造公差が大きくなる。
【００２７】全ての実施例において、本来の光集積装置
は長さＬの長手セクション１２３の領域に延在してい
る、即ち、この光集積装置は長手セクション１２３の端
部で終了している。この端部におけるモードは個々の導
波路１１、１２、１３のモードに厳密に整合しないの
で、ここで放射損失が発生する。この放射損失はモード
を断熱的に入り混じり合って伝送させる場合には減少さ
せることができる。
【００２８】このことは例えば、図４に示されているよ
うに、共通の長手セクション１２３において第３リブ形
導波路１３のリブ１３０が長手方向へ向けて、例えば方
向ｒへ向けてテーパー状拡大部１３１を有し、そして第
１のリブ形導波路１１のリブ１１０および第２のリブ形
導波路１２のリブ１２０がこの方向へ向けてテーパー状
縮小部１１１、１２１を有するか、または、図５に示さ
れているように、共通の長手セクション１２３において
第３のリブ形導波路１３のリブ１３０が長手方向へ向け
て、例えば方向ｒへ向けてテーパー状縮小部１３２を有
し、そして第１のリブ形導波路１１のリブ１１０および
第２のリブ形導波路１２のリブ１２０がこの方向へ向け
てテーパー状拡大部１１２、１２２を有することによっ
て達成される。これらの各テーパー状拡大部または縮小
部は特に幅を拡張することまたは幅を収縮することによ
って形成される。
【００２９】光集積装置をこのように形成すると、過結
合がモード干渉だけでなくモード変換によっても達成さ
れる“断熱的”結合器が得られる（刊行物「ＩＥＥＥ
Ｐｈｏｔｏｎ． Ｔｅｃｈｎ． Ｌｅｔｔ．」（１９９
２年２月発行、第４巻、第２号、第１６６頁〜第１６９
頁）に掲載されたクジー（Ｓ．Ｘｉｅ）等著「テーパー
状速度およびテーパー状結合を有するキャリヤ注入形Ｇ
ａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ方向性結合器光スイッチ（Ｃａｒ
ｒｉｅｒｉｎｊｅｃｔｅｄ ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ ｏｐｔｉｃ
ａｌ ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ ｂｏｔｈ ｔａｐｅｒ
ｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｔａｐｅｒｅｄ ｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ」参照）。
【００３０】モードを断熱的に入り混じり合って伝送す
ることは、同様に、第１、第２および／または第３のリ
ブ形導波路１１、１２および／または１３が端部セクシ
ョン１０１および／または１０２を有し、この端部セク
ション１０１および／または１０２においてこれらのリ
ブ形導波路１１、１２および／または１３のリブ１１
０、１２０および／または１３０が特にテーパー状幅拡
張部を有することによって達成される。図６ないし図８
にはこのための例が示されている。
【００３１】図６に示された例では、第１のリブ形導波
路１１および第２のリブ形導波路１２は長手セクション
１２３の左側に接続されている端部セクション１０１に
それぞれテーパー状幅拡張部２１１、２２１を有してい
る。さらに、これらの両リブ形導波路１１、１２は長手
セクション１２３の右側に接続されている端部セクショ
ン１０２にそれぞれテーパー状幅拡張部２１２、２２２
を有している。テーパー状幅拡張部２１１、２１２、２
２１、２２２は導波路１１、１２の長手軸線Ａ１、Ａ２
に対してそれぞれ非対称に形成されている。
【００３２】図７に示された例では、第１のリブ形導波
路１１および第２のリブ形導波路１２は左側の端部セク
ション１０１に長手軸線Ａ１、Ａ２に対して対称的に形
成された幅拡張部２１１、２２１を有し、一方第３のリ
ブ形導波路１３は長手セクション１２３の右側に接続さ
れている端部セクション１０２にこの導波路１３の長手
軸線Ａ３に対して対称的に形成されたテーパー状幅拡張
部２３２を有している。
【００３３】図８に示された例では、第３のリブ形導波
路１３のリブ１３０は長手セクション１２３の左側に接
続されている端部セクション１０１にこのリブ形導波路
１３の長手軸線Ａ３に対して対称的に形成されたテーパ
ー状幅拡張部２３１を有し、一方第１のリブ形導波路１
１および第２のリブ形導波路１２は長手セクション１２
３の右側に接続されている端部セクション１０２にそれ
ぞれこれらの導波路１１、１２の長手軸線Ａ１、Ａ２に
対して対称的に形成された幅拡張部２１２、２２２を有
している。
【００３４】図６ないし図８に示された３つの全ての実
施例において、３つの全ての導波路１１〜１３は、この
ようなリブ形導波路のリブの幅拡張部が存在しない場合
にも、端部セクション１０１、１０２の少なくとも端部
まで延ばされる。
【００３５】クロストークの減衰を改善するために、光
集積装置は図９に示されたパターンへ拡張される。第１
のリブ形導波路１１と第２のリブ形導波路１２との間の
間隙１１２の外では、第１のリブ形導波路１１および第
２のリブ形導波路１２の電気的に接触されたｐｎまたは
ｐｉｎ接合３を有する長手セクション１１７、１１８と
並んで、導波膜２とこの導波膜２上または導波膜２の上
方に配置されたストリップ状リブ１７０、１８０とによ
ってそれぞれ規定された隣接するリブ形導波路１７、１
８がそれぞれ設けられている。そのリブ１７０、１８０
は、隣接する第１のリブ形導波路１１および第２のリブ
形導波路１２のリブ１１０、１２０に対して、第１のリ
ブ形導波路１１とこれに隣接するリブ形導波路１７との
間もしくは第２のリブ形導波路１２とこれに隣接するリ
ブ形導波路１８との間で光モードが第３のリブ形導波路
１３と第１のリブ形導波路１１または第２のリブ形導波
路１２との間と同じように過結合し得るような微小距離
ｄ7 、ｄ8 を有している。長手セクション１１７、１１
８は長手セクション１２３の外に位置していると有利で
ある。図９に示された光集積装置では有効信号およびク
ロストーク信号の過結合は２倍で行われ、それゆえクロ
ストーク値は二乗になる。さらに、導波路でのプラズマ
の減衰はクロストークの減衰を高める。従って、このパ
ターンでは図１に示されたパターンに比較して同じクロ
ストーク間隔の場合にはスイッチング電流が僅少にな
る。図４ないし図８に示された手段は図９に示された光
集積装置にも適用することができる。
【００３６】図示された全ての実施例において、光入射
または光出射が行われる導波路には、導波膜２とこの導
波膜２の上方に配置されたストリップ状リブ１４０とに
よって規定されたストリップ状リブ形導波路１４が端面
に光学的に結合される。リブ形導波路１４の幅ｂ4 を規
定するリブ１４０はこのリブ形導波路１４が結合されて
いるリブ形導波路よりも幅広である。それゆえ、光入射
が行われる第３のリブ形導波路１３には、幅広のリブ１
４０を備えて図３に断面を示されたリブ形導波路１４が
結合される。図１ないし図８に示された例では、光出射
が行われるリブ形導波路１１、１２には、幅広のリブ１
４０を備えたリブ形導波路１４がそれぞれ結合されてい
る。図９に示された実施例では、光出射が行われるリブ
形導波路１７、１８には、幅広のリブ１４０を備えたリ
ブ形導波路１４がそれぞれ結合されている。
【００３７】光集積装置に接続された幅広のリブ形導波
路１４を使用することによって、放射損失が少なくなる
と共に小さい曲率半径を実現することができるという利
点が得られる。その際、強い横方向の光波案内路を有す
る幅広の導波路を使用することは有利である（ペニング
ス Ｅ．Ｃ．Ｍ「リッジ形光導波路における曲がり（Ｂ
ｅｎｄｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｒｉｄｇｅ ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅｓ」ＣＩＰ王立図書館、ハーグ、１９９０
年参照）。この幅広の導波路は光出射が行われる導波路
の方向性結合器に比較して二倍にされた分離により光集
積装置に非常に損失少なく接続することができる。
【００３８】原理的には光波も同様に導波路１１、１２
もしくは１７、１８を介して入射し、そして第３のリブ
形導波路１３を介して出射することができる。
【００３９】図１０に示された実施例は図１の実施例と
は、第３のリブ形導波路１３の幅ｂ3 が第１のリブ形導
波路１１の幅ｂ1 より大きく、また第２のリブ形導波路
１２の幅ｂ2 より大きい点で異なっている。この処置は
電流により貫流される接触部による横方向の荷電キャリ
アの拡散により惹き起される屈折率の低下を補償するも
のである。これにより、第１のリブ形導波路１１または
第２のリブ形導波路１２のｐｉｎまたはｐｎ接合３が順
方向に駆動される電流により貫流される駆動状態におい
て、ｂ1 ＝ｂ2 である対称形結合器における同期結合が
達成され、モードの両偏光に対する完全な過結合が可能
になる。図１０の実施例は図１の実施例に限定されるも
のではなく、図２ないし図９の実施例の特殊性をも有す
る。図１ないし図９の実施例に対する図１０の実施例の
利点は、偏光依存性の減少、良好な通過損失、クロスト
ークの低減、装置の出力側における第１および第２のリ
ブ形導波路１１、１２の間隔の増大にある。
【００４０】図１１に示された実施例は図１の実施例と
は、第１および第２のリブ形導波路１１、１２間の間隙
１１２とは反対側の第１および第２のリブ形導波路（１
１、１２）の側にそれぞれもう１つのリブ形導波路２１
ないし２２が配設される点で異なっている。これらのリ
ブ形導波路は有利には第１、第２および第３のリブ形導
波路１１、１２、１３の共通の長手セクション１２３の
全長Ｌにわたって延在し、また有利にはこの長手セクシ
ョン１２３の全長Ｌにわたって延在し電気的に接触され
また第１および第２のリブ形導波路１１、１２のｐｎま
たはｐｉｎ接合３と同様に構成されるｐｎまたはｐｉｎ
接合を有する。各リブ形導波路２１、２２のリブ２１
０、２２０の幅ｂ5 により規定される幅は、有利には第
１または第２のリブ形導波路１１、１２の幅ｂ1 または
ｂ2 と同じである。各リブ形導波路２１、２２のそれぞ
れ第１または第２のリブ形導波路１１、１２からの距離
はｄ9 で示され、有利には両リブ形導波路２１、２２と
も同じである。リブ形導波路２１、２２の電極はそれぞ
れ２１１、２１２で示され、有利にはそのｐｎまたはｐ
ｉｎ接合全長にわたって延在している。この実施例では
第３のリブ形導波路１３の幅ｂ3 は第１および第２のリ
ブ形導波路１１、１２の幅ｂ1 、ｂ2 と等しく選定され
る。図１１の実施例は図１の実施例に制限されずに、図
２ないし図１０の実施例の特殊性をも有するものであ
る。
【００４１】図１１の実施例の駆動は有利には、第１の
リブ形導波路１１のｐｎまたはｐｉｎ接合および第２の
リブ形導波路１２の間隙１１２とは反対側に配設された
リブ形導波路２２が順方向に、および同時に第２のリブ
形導波路１２のｐｎまたはｐｉｎ接合および第１のリブ
形導波路１１の間隙１１２とは反対側に配設されたもう
１つのリブ形導波路２１のｐｎまたはｐｉｎ接合が無電
流にまたは阻止方向に駆動されるようにするか、または
第２のリブ形導波路１２のｐｎまたはｐｉｎ接合および
第１のリブ形導波路１１の間隙１１２とは反対側に配設
されたもう１つのリブ形導波路２１のｐｎまたはｐｉｎ
接合が順方向に、および同時に第１のリブ形導波路１１
のｐｎまたはｐｉｎ接合および第２のリブ形導波路２２
の間隙１１２とは反対側に配設されたもう１つのリブ形
導波路２２のｐｎまたはｐｉｎ接合が無電流にまたは阻
止方向に駆動されるようにして行われる。
【００４２】このためには第１のリブ形導波路１１の電
極６およびリブ形導波路２２の電極２２１が互いに電気
的に、例えば導線３１を介して接続されると好適であ
る。また同様に、第２のリブ形導波路１２の電極６およ
びリブ形導波路２１の電極２１１が互いに電気的に、例
えば導線３２を介して接続されると好適である。
【００４３】このような処置により、各駆動状態におい
て対称形屈折率プロフィルおよび完全に対称形の同期出
力結合器を作ることが可能となり、両偏光に対する電流
に依存した完全な過結合が達成される。
【００４４】図１ないし図９の実施例に比較した図１１
の実施例の利点は、偏光依存性の減少、良好な通過損
失、クロストークの低減、ディジタル的即ち大幅に電流
に依存しないスイッチング特性、並びに装置の出力側に
おける第１および第２のリブ形導波路１１、１２の間隔
の一層の増大にある。
【００４５】本発明による光集積装置は全ての実施例に
おいてヨーロッパ特許出願公開第０４１５２２５号公報
に記載されているのと同じ層順でかつ同じ材料で製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光集積装置の第１の実施例の平面
図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断されたリブ形
導波路およびその下に位置する基板の断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断された幅
拡張のリブ形導波路およびその下に位置する基板の断面
図。
【図４】３つのリブ形導波路が共通の長手セクションに
おいてテーパー状に形成されている本発明による光集積
装置の第２の実施例の平面図。
【図５】３つのリブ形導波路が共通の長手セクションに
おいてテーパー状に形成されている本発明による光集積
装置の第３の実施例の平面図。
【図６】リブ形導波路が端部セクションを有しこの端部
セクションにリブ形導波路のリブが幅拡張部を有してい
る本発明による光集積装置の第４の実施例の平面図。
【図７】リブ形導波路が端部セクションを有しこの端部
セクションにリブ形導波路のリブが幅拡張部を有してい
る本発明による光集積装置の第５の実施例の平面図。
【図８】リブ形導波路が端部セクションを有しこの端部
セクションにリブ形導波路のリブが幅拡張部を有してい
る本発明による光集積装置の第６の実施例の平面図。
【図９】第１のリブ形導波路と第２のリブ形導波路との
間の間隙の外でそれぞれ隣接するリブ形導波路が第１の
リブ形導波路および第２のリブ形導波路に結合されてい
る本発明による光集積装置の第７の実施例の平面図。
【図１０】第３のリブ形導波路が第１および第２のリブ
形導波路より大きな幅を有する本発明による光集積装置
の第８の実施例の平面図。
【図１１】第１および第２のリブ形導波路間の間隙とは
反対側の両リブ形導波路の側にそれぞれもう１つのリブ
形導波路が配設される本発明による光集積装置の第９の
実施例の平面図。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 導波膜 ３ ｐｎまたはｐｉｎ接合 ４ 間隔膜 ５ ｎ+ ドーピングされた膜 ６ ｐ接触部 ７ ｎ接触部 １１ 第１のストリップ状リブ形導波路 １２ 第２のストリップ状リブ形導波路 １３ 第３のストリップ状リブ形導波路 １４、２１、２２ リブ形導波路 １１０、１２０、１３０ ストリップ状リブ １１２ 間隙 １２３ 長手セクション １４０ 幅広のリブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリツヒ ウオルフ ドイツ連邦共和国 81477 ミユンヘン ガイゲンベルガーシユトラーセ 35／５ (72)発明者 ブルーノ アクリン ドイツ連邦共和国 80993 ミユンヘン フエルトモヒンガーシユトラーセ 41デー

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体材料から成る基板（１）上に設け
    られた第１および第２のストリップ状リブ形導波路（１
    １、１２）から構成され、これらの各リブ形導波路（１
    １、１２）は基板（１）上または基板（１）内に設けら
    れたドーピングされていないまたはｎドーピングされた
    半導体材料製導波膜（２）とこの導波膜（２）上または
    導波膜（２）の上方に形成されてストリップ状リブ形導
    波路（１１、１２）の幅（ｂ1 、ｂ2 ）を規定する半導
    体材料製ストリップ状リブ（１１０、１２０）とによっ
    て規定され、第１のリブ形導波路（１１）のストリップ
    状リブ（１１０）および第２のリブ形導波路（１２）の
    ストリップ状リブ（１２０）は間隙（１１２）によって
    分離されて並んで延び、この各リブ形導波路（１１、１
    ２）のストリップ状リブ（１１０、１２０）の領域に
    は、このリブ形導波路（１１、１２）の導波膜（２）の
    上方または下方に、ｐドーピングされた材料からｎドー
    ピングされた材料へ至る外部から電気的に接触可能な接
    合（ｐｎ接合）（３）またはｐドーピングされた材料か
    らドーピングされていない材料へ至りそしてドーピング
    されていない材料からｎドーピングされた材料へ至る外
    部から電気的に接触可能な接合（ｐｉｎ接合）（３）
    が、ｐドーピングされた材料からｎドーピングされた材
    料またはドーピングされていない材料へ至る接合は導波
    膜（２）に対して或る距離（ｄ）を持って配設されそし
    てｐドーピングされた材料はこの接合（３）の導波膜
    （２）とは反対側に配設されるように集積され、第１の
    リブ形導波路（１１）ならびに第２のリブ形導波路（１
    ２）のｐｎまたはｐｉｎ接合（３）が電気的に接触され
    る光集積装置において、第１および第２のリブ形導波路
    （１１、１２）のリブ（１１０、１２０）間の間隙（１
    １２）には、基板（１）上または基板（１）内に設けら
    れた導波膜（２）とこの導波膜（２）上または導波膜
    （２）の上方に形成されて第３のリブ形導波路（１３）
    の幅（ｂ3）を規定するストリップ状リブ（１３０）と
    によって規定された第３のリブ形導波路（１３）が配設
    され、この第３のリブ形導波路（１３）のリブ（１３
    ０）は、第１のリブ形導波路（１１）のリブ（１１０）
    および第２のリブ形導波路（１２）のリブ（１２０）に
    対して、第３のリブ形導波路（１３）のリブ（１３０）
    の下の導波膜（２）内を案内された光モードが第１のリ
    ブ形導波路（１１）および／または第２のリブ形導波路
    （１２）のリブ（１１０、１２０）の下の導波膜（２）
    内へ過結合することができ、および／または、第１のリ
    ブ形導波路（１１）および／または第２のリブ形導波路
    （１２）のリブ（１１０、１２０）の下の導波膜（２）
    内を案内された光モードが第３のリブ形導波路（１３）
    のリブ（１３０）の下の導波膜（２）内へ過結合するこ
    とができるような微小距離（ｄ1 、ｄ2 ）を有すること
    を特徴とする光集積装置。
  2. 【請求項２】 第１のリブ形導波路（１１）のｐｎまた
    はｐｉｎ接合（３）および第２のリブ形導波路（１２）
    のｐｎまたはｐｉｎ接合（３）は、第１のリブ形導波路
    （１１）、第２のリブ形導波路（１２）および第３のリ
    ブ形導波路（１３）が同時に並んで延びている３つのリ
    ブ形導波路（１１、１２、１３）の少なくとも共通の長
    手セクション（１２３）に広がり、第１および第２のリ
    ブ形導波路（１１、１２）のｐｎまたはｐｉｎ接合
    （３）はその長手セクション（１２３）の全長（Ｌ）で
    電気的に接触されることを特徴とする請求項１記載の光
    集積装置。
  3. 【請求項３】 共通の長手セクション（１２３）では、
    第３のリブ形導波路（１３）のリブ（１３０）がこの第
    ３のリブ形導波路（１３）の長手方向（ｒ）へ向けてテ
    ーパー状拡大部（１３１）または縮小部（１３２）を有
    し、第１および／または第２のリブ形導波路（１１、１
    ２）のリブ（１１０、１２０）はこの長手方向（ｒ）へ
    向けてテーパー状縮小部（１１１、１２１）または拡大
    部（１１２、１２２）を有することを特徴とする請求項
    ２記載の光集積装置。
  4. 【請求項４】 第１、第２および第３のリブ形導波路
    （１１、１２、１３）のリブ（１１０、１１２、１３
    ０）の拡大部（１１２、１２２、１３１）および／また
    は縮小部（１１、１２１、１３２）は共通の長手セクシ
    ョン（１２３）ではリブ（１１０、１１２、１３０）の
    幅拡張部もしくは幅収縮部であることを特徴とする請求
    項３記載の光集積装置。
  5. 【請求項５】 第１および／または第２および／または
    第３のリブ形導波路（１１、１２、１３）はこれらのリ
    ブ形導波路（１１、１２、１３）のリブ（１１０、１１
    ２、１３０）が幅拡張部（２１１、２１２；２２１、２
    ２２；２３１、２３２）を有する少なくとも１つの端部
    セクション（１０１、１０２）を有することを特徴とす
    る請求項１ないし４の１つに記載の光集積装置。
  6. 【請求項６】 幅拡張部（２１１、２１２；２２１、２
    ２２；２３１、２３２）はテーパー状に形成されている
    ことを特徴とする請求項５記載の光集積装置。
  7. 【請求項７】 幅拡張部（２１１、２１２；２２１、２
    ２２；２３１、２３２）は電気的に接触された共通の長
    手セクション（１２３）の外に配置されていることを特
    徴とする請求項２ないし６の１つに記載の光集積装置。
  8. 【請求項８】 第３のリブ形導波路（１３）には、導波
    膜（２）とこの導波膜（２）の上方に配置されたストリ
    ップ状リブ（１４０）とによって規定されたストリップ
    状リブ形導波路（１４）が端面に光学的に結合され、そ
    の幅（ｂ4 ）を規定するリブ（１４０）は第３のリブ形
    導波路（１３）のリブ（１３０）よりも幅広であること
    を特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の光集積装
    置。
  9. 【請求項９】 第１および／または第２のリブ形導波路
    （１１、１２）には、導波膜（２）とこの導波膜（２）
    上または導波膜（２）の上方に配置されたストリップ状
    リブ（１４０）とによって規定されたストリップ状リブ
    形導波路（１４）が端面に光学的に結合され、その幅
    （ｂ4 ）を規定するリブ（１４０）はこのリブ（１４
    ０）が結合された第１または第２のリブ形導波路（１
    １、１２）のリブ（１１０、１２０）よりも幅広である
    ことを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の光集
    積装置。
  10. 【請求項１０】 第３のリブ形導波路（１３）の幅
    （（ｂ3 ）が第１のリブ形導波路（１１）の幅（ｂ1 ）
    より大きくまた第２のリブ形導波路（１２）の幅
    （ｂ2 ）より大きいことを特徴とする請求項１ないし９
    の１つに記載の光集積装置。
  11. 【請求項１１】 第１および第２のリブ形導波路（１
    １、１２）間の間隙（１１２）の外では、第１および／
    または第２のリブ形導波路（１１、１２）の電気的に接
    触されたｐｎまたはｐｉｎ接合（３）を有する長手セク
    ション（１１７、１１８）と並んで、導波膜（２）とこ
    の導波膜（２）上または導波膜（２）の上方に配置され
    たストリップ状リブ（１７０、１８０）とによってそれ
    ぞれ規定された隣接するリブ形導波路（１７、１８）が
    延び、そのリブ（１７０、１８０）は、隣接する第１も
    しくは第２のリブ形導波路（１１、１２）のリブ（１１
    ０、１２０）に対して、第１のリブ形導波路（１１）と
    これに隣接するリブ形導波路（１７）との間もしくは第
    ２のリブ形導波路（１２）とこれに隣接するリブ形導波
    路（１８）との間で光モードが過結合し得るような微小
    距離（ｄ7 、ｄ8 ）を有することを特徴とする請求項２
    ないし１０の１つに記載の光集積装置。
  12. 【請求項１２】 間隙（１１２）の外では隣接するリブ
    形導波路（１７、１８）が第１および／または第２のリ
    ブ形導波路（１１、１２）と並んで延びており、その第
    １および／または第２のリブ形導波路（１１、１２）の
    長手セクション（１１７、１１８）は第３のリブ形導波
    路（１３）が第１および第２のリブ形導波路（１１、１
    ２）の間を延びている長手セクション（１２３）の外に
    設けられていることを特徴とする請求項１１記載の光集
    積装置。
  13. 【請求項１３】 隣接するリブ形導波路（１７、１８）
    には、導波膜（２）とこの導波膜（２）上または導波膜
    （２）の上方に配置されたストリップ状リブ（１４０）
    とによって規定されたストリップ状リブ形導波路（１
    ４）が端面に光学的に結合され、その幅（ｂ4 ）を規定
    するリブ（１４０）は隣接するリブ形導波路（１７、１
    ８）のリブ（１７０、１８０）の幅（ｂ7 、ｂ8 ）より
    も大きいことを特徴とする請求項１１または１２記載の
    光集積装置。
  14. 【請求項１４】 隣接するリブ形導波路（１７、１８）
    の導波膜（２）はドーピングされていないまたはｎドー
    ピングされた半導体材料から構成され、この隣接するリ
    ブ形導波路（１７、１８）のリブ（１７０、１８０）は
    半導体材料から構成されることを特徴とする請求項１３
    記載の光集積装置。
  15. 【請求項１５】 第１、第２および第３のリブ形導波路
    （１１、１２、１３）の共通の長手セクション（１２
    ３）の領域内で第１および第２のリブ形導波路（１１、
    １２）間の間隙（１１２）とは反対側の第１および第２
    のリブ形導波路（１１、１２）の側にそれぞれもう１つ
    のリブ形導波路（２１、２２）が配設され、それぞれｐ
    ｎまたはｐｉｎ接合を有することを特徴とする請求項２
    ないし９の１つに記載の光集積装置。
  16. 【請求項１６】 第３のリブ形導波路（１３）の導波膜
    （２）はドーピングされていないまたはｎドーピングさ
    れた半導体材料から構成され、この第３のリブ形導波路
    （１３）のリブ（１３０）は半導体材料から構成される
    ことを特徴とする請求項１ないし１５の１つに記載の光
    集積装置。
  17. 【請求項１７】 第１および第２のリブ形導波路（１
    １、１２）の電気的に接触されたｐｎまたはｐｉｎ接合
    （３）は相対的に非対称に駆動され、その場合一方の接
    合（３）は順方向に駆動され、他方の接合は無電流にさ
    れるかまたは逆方向に駆動されることを特徴とする請求
    項１ないし１６の１つに記載された光集積装置をスイッ
    チとして駆動する方法。
JP6035249A 1993-02-12 1994-02-09 基板上のリブ形導波路から構成される光集積装置 Pending JPH06294947A (ja)

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DE4304272 1993-02-12
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