JPH063708A - 光スイッチとその製造方法 - Google Patents
光スイッチとその製造方法Info
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- JPH063708A JPH063708A JP16132692A JP16132692A JPH063708A JP H063708 A JPH063708 A JP H063708A JP 16132692 A JP16132692 A JP 16132692A JP 16132692 A JP16132692 A JP 16132692A JP H063708 A JPH063708 A JP H063708A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板（７）と基板上に形成したクラッド層
（６，１４）とコア層（５）とを有する少なくとも２本
の光導波路とコアの屈折率を制御するために少なくとも
コア（５１）の上側のクラッドの少なくとも一部を導電
性クラッド（１４）とするとともに、コア（５）の上側
のクラッドを領域選択成長技術により形成した光スイッ
チである。この光スイッチは導波光がおもに導波する領
域におけるコア（５）の上側の導電性クラッド（１６）
から、コア（５）までの距離がサイドクラッド（１０，
１１，１２）の厚みよりも短い。 【効果】 光スイッチにおいて光導波路の単一モード性
と低駆動電圧性を両立させるとともに、外部光ファイバ
との結合損失を低減させることができる。
（６，１４）とコア層（５）とを有する少なくとも２本
の光導波路とコアの屈折率を制御するために少なくとも
コア（５１）の上側のクラッドの少なくとも一部を導電
性クラッド（１４）とするとともに、コア（５）の上側
のクラッドを領域選択成長技術により形成した光スイッ
チである。この光スイッチは導波光がおもに導波する領
域におけるコア（５）の上側の導電性クラッド（１６）
から、コア（５）までの距離がサイドクラッド（１０，
１１，１２）の厚みよりも短い。 【効果】 光スイッチにおいて光導波路の単一モード性
と低駆動電圧性を両立させるとともに、外部光ファイバ
との結合損失を低減させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製作性がよく、駆動電
圧が低い低損失光スイッチとその製造方法に関するもの
である。
圧が低い低損失光スイッチとその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図１９に従来の光スイッチの斜視図を、
図２０（Ａ）にそのＡ−Ａ′に沿った断面図および
（Ｂ）に横方向屈折率の分布を示す。図１９においてＩ
とＩＩＩは光の入出力部、ＩＩはスイッチ部である。１
はｐ側電極、２はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ、３はｐ
−ＩｎＰクラッド、４はｉ−ＩｎＰサイドクラッドで厚
さは０．２５μｍである。５はｉ−ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＡｌＡｓＭＱＷコア、６はｎ−ＩｎＰクラッド、７はｎ
+ −ＩｎＰ基板、８はｎ側電極である。ここで、スイッ
チの動作波長を１．５５μｍとすると、ＭＱＷ層５のバ
ンドギャップ波長λｇは１．４４μｍ程度に設定してお
けばよい。図２０を用いてサイドクラッド４の役目につ
いて簡単に説明する。導波光はｐ−ＩｎＰクラッド３の
直下近傍のＭＱＷコア５近傍に伝搬するが、この時導波
光はＭＱＷコア５の上下にも漏れている。サイドクラッ
ド４が薄いとｐ−ＩｎＰクラッド３がない場所では導波
光は空気の低い屈折率（１．０）を感じその場所の等価
屈折率は下がる。一方、ｐ−ＩｎＰクラッド３がある場
所ではＭＱＷコア５の上に漏れた光はその高い屈折率
（３．１７）を感じ、等価屈折率が高くなり図２０
（Ｂ）に示したような横方向等価屈折率の分布が生じ
る。サイドクラッド４が薄いと横方向屈折率差が大きく
なり、光の閉じ込めが強くなりすぎる。従ってｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド３の幅Ｗ2 が３μｍから４μｍ程度と広い場
合には、光導波路は多モード光導波路となり易く特性上
好ましくない。そのため、サイドクラッド４の厚みを厚
くし、横方向屈折率差を制御し、単一モード伝搬を実現
する。
図２０（Ａ）にそのＡ−Ａ′に沿った断面図および
（Ｂ）に横方向屈折率の分布を示す。図１９においてＩ
とＩＩＩは光の入出力部、ＩＩはスイッチ部である。１
はｐ側電極、２はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ、３はｐ
−ＩｎＰクラッド、４はｉ−ＩｎＰサイドクラッドで厚
さは０．２５μｍである。５はｉ−ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＡｌＡｓＭＱＷコア、６はｎ−ＩｎＰクラッド、７はｎ
+ −ＩｎＰ基板、８はｎ側電極である。ここで、スイッ
チの動作波長を１．５５μｍとすると、ＭＱＷ層５のバ
ンドギャップ波長λｇは１．４４μｍ程度に設定してお
けばよい。図２０を用いてサイドクラッド４の役目につ
いて簡単に説明する。導波光はｐ−ＩｎＰクラッド３の
直下近傍のＭＱＷコア５近傍に伝搬するが、この時導波
光はＭＱＷコア５の上下にも漏れている。サイドクラッ
ド４が薄いとｐ−ＩｎＰクラッド３がない場所では導波
光は空気の低い屈折率（１．０）を感じその場所の等価
屈折率は下がる。一方、ｐ−ＩｎＰクラッド３がある場
所ではＭＱＷコア５の上に漏れた光はその高い屈折率
（３．１７）を感じ、等価屈折率が高くなり図２０
（Ｂ）に示したような横方向等価屈折率の分布が生じ
る。サイドクラッド４が薄いと横方向屈折率差が大きく
なり、光の閉じ込めが強くなりすぎる。従ってｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド３の幅Ｗ2 が３μｍから４μｍ程度と広い場
合には、光導波路は多モード光導波路となり易く特性上
好ましくない。そのため、サイドクラッド４の厚みを厚
くし、横方向屈折率差を制御し、単一モード伝搬を実現
する。
【０００３】図２１は図２０に示した光スイッチの製造
方法を説明する図である。図２１のようにｎ+ −ＩｎＰ
基板７の上にｎ−ＩｎＰクラッド６、ＭＱＷコア５、サ
イドクラッド４、ＳｉＯ2 膜９を順次堆積したのち、Ｓ
ｉＯ2 膜９に窓あけをし、図２０のようにｐ−ＩｎＰク
ラッド３、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ２を領域選択成
長技術により堆積したのち、ｐ側電極１とｎ側電極８を
形成する。これを実際に動作させるにはｐ側電極１とｎ
側電極８の間に逆バイアスを印加すればよく、これによ
り２本の光導波路の屈折率が量子閉じ込め効果（ＱＣＳ
Ｅ）に基づいて変化し、光スイッチング動作が生じるこ
とになる。領域選択成長技術はマスクの幅，形状または
膜質によってマスク近傍の堆積膜の厚さが異なることを
利用する技術であって、本発明者らによって、特願平３
−２４１５９０号として提案されている。
方法を説明する図である。図２１のようにｎ+ −ＩｎＰ
基板７の上にｎ−ＩｎＰクラッド６、ＭＱＷコア５、サ
イドクラッド４、ＳｉＯ2 膜９を順次堆積したのち、Ｓ
ｉＯ2 膜９に窓あけをし、図２０のようにｐ−ＩｎＰク
ラッド３、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ２を領域選択成
長技術により堆積したのち、ｐ側電極１とｎ側電極８を
形成する。これを実際に動作させるにはｐ側電極１とｎ
側電極８の間に逆バイアスを印加すればよく、これによ
り２本の光導波路の屈折率が量子閉じ込め効果（ＱＣＳ
Ｅ）に基づいて変化し、光スイッチング動作が生じるこ
とになる。領域選択成長技術はマスクの幅，形状または
膜質によってマスク近傍の堆積膜の厚さが異なることを
利用する技術であって、本発明者らによって、特願平３
−２４１５９０号として提案されている。
【０００４】さて、ｐ側電極１を形成するためにｐ+ −
ＩｎＧａＡｓキャップ２の幅Ｗ1 を１．８μｍとする
と、ｐ−ＩｎＰクラッド３の高さＨが１．５μｍの場
合、その底辺の幅Ｗ2 は３．９μｍとなる。このよう
に、リッジの底辺の幅が広くなると方向性結合器とし
て、低クロストークを実現するにはサイドクラッド４の
厚みＤが０．２μｍ以上と厚くなる（なぜなら、方向性
結合器として低クロストークであるためには、図２０の
構造において片側の光導波路が単一モード伝搬であるこ
とが不可欠であり、単一モード伝搬を実現するためには
サイドクラッド４の厚みＤをこの程度まで厚くする必要
がある）。その結果、ノンドープ層全体の厚み（この場
合には、ＭＱＷコア５の厚みとサイドクラッド４の厚み
の和）が厚くなり、光スイッチとしての駆動電圧が高く
なるという欠点があった。
ＩｎＧａＡｓキャップ２の幅Ｗ1 を１．８μｍとする
と、ｐ−ＩｎＰクラッド３の高さＨが１．５μｍの場
合、その底辺の幅Ｗ2 は３．９μｍとなる。このよう
に、リッジの底辺の幅が広くなると方向性結合器とし
て、低クロストークを実現するにはサイドクラッド４の
厚みＤが０．２μｍ以上と厚くなる（なぜなら、方向性
結合器として低クロストークであるためには、図２０の
構造において片側の光導波路が単一モード伝搬であるこ
とが不可欠であり、単一モード伝搬を実現するためには
サイドクラッド４の厚みＤをこの程度まで厚くする必要
がある）。その結果、ノンドープ層全体の厚み（この場
合には、ＭＱＷコア５の厚みとサイドクラッド４の厚み
の和）が厚くなり、光スイッチとしての駆動電圧が高く
なるという欠点があった。
【０００５】一方、図１９から推測できるように、光ス
イッチ部ＩＩと光入出力部Ｉ、ＩＩＩの断面構造はほぼ
同じである。従って、光入出力部の導波光のスポットサ
イズは約１μｍ程度ときわめて小さく、通常の単一モー
ド光ファイバ（スポットサイズ＝約５μｍ）を光入出力
部に直接接続するとスポットサイズのミスマッチのため
９ｄＢ程度の接続損失を生じるという欠点があった。
イッチ部ＩＩと光入出力部Ｉ、ＩＩＩの断面構造はほぼ
同じである。従って、光入出力部の導波光のスポットサ
イズは約１μｍ程度ときわめて小さく、通常の単一モー
ド光ファイバ（スポットサイズ＝約５μｍ）を光入出力
部に直接接続するとスポットサイズのミスマッチのため
９ｄＢ程度の接続損失を生じるという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、領域選
択成長技術を用いたこの従来の方向性結合器形光スイッ
チでは光導波路の単一モード伝搬（方向性結合器として
の低クロストーク性）と低駆動電圧性を両立することは
困難であるという問題があった。また、半導体光導波路
とファイバとのスポットサイズが異なっているため、光
入出力部における結合損失が大きく、その結果、挿入損
失が増大するという欠点があった。
択成長技術を用いたこの従来の方向性結合器形光スイッ
チでは光導波路の単一モード伝搬（方向性結合器として
の低クロストーク性）と低駆動電圧性を両立することは
困難であるという問題があった。また、半導体光導波路
とファイバとのスポットサイズが異なっているため、光
入出力部における結合損失が大きく、その結果、挿入損
失が増大するという欠点があった。
【０００７】そこで、本発明の目的はこれらの問題を解
決し、光導波路の単一モード性すなわち低クロストーク
特性と低駆動電圧特性および挿入損失の点で優れた光ス
イッチとその製造方法を提供することにある。
決し、光導波路の単一モード性すなわち低クロストーク
特性と低駆動電圧特性および挿入損失の点で優れた光ス
イッチとその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光デバイスは、基板と該基板上
に形成したクラッド層とコア層とを有する少なくとも２
本の光導波路と前記コアの屈折率を制御するために少な
くとも前記コアの上側の前記クラッドの少なくとも一部
を導電性クラッドとするとともに、前記コアの上側の前
記クラッドを領域選択成長技術により形成した光スイッ
チにおいて、導波光がおもに導波する領域における前記
コアの上側の前記導電性クラッドから前記コアまでの距
離がサイドクラッドの厚みよりも短いことを特徴とす
る。
るために、本発明による光デバイスは、基板と該基板上
に形成したクラッド層とコア層とを有する少なくとも２
本の光導波路と前記コアの屈折率を制御するために少な
くとも前記コアの上側の前記クラッドの少なくとも一部
を導電性クラッドとするとともに、前記コアの上側の前
記クラッドを領域選択成長技術により形成した光スイッ
チにおいて、導波光がおもに導波する領域における前記
コアの上側の前記導電性クラッドから前記コアまでの距
離がサイドクラッドの厚みよりも短いことを特徴とす
る。
【０００９】ここで、光スイッチは、前記コアの上のい
ずれかの層がエッチストップ層であってもよい。
ずれかの層がエッチストップ層であってもよい。
【００１０】さらに、前記コアの上の前記導電性クラッ
ドが少なくとも２つの層からなっていてもよい。
ドが少なくとも２つの層からなっていてもよい。
【００１１】本発明による光スイッチの製造方法は、導
波光がおもに導波する領域のコア層の直上をウェットエ
ッチングもしくはドライエッチングの少なくとも一方を
用いてエッチングしたのち、前記コアの上側の前記導電
性クラッドを形成する工程を含むことを特徴とする。
波光がおもに導波する領域のコア層の直上をウェットエ
ッチングもしくはドライエッチングの少なくとも一方を
用いてエッチングしたのち、前記コアの上側の前記導電
性クラッドを形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】さらに、本発明による光スイッチの製造方
法は、光スイッチ部近傍における導波光のスポットサイ
ズよりも光入出力部における導波光のスポットサイズを
大きくするために、光入出力部のコアの厚みもしくは幅
の少なくとも一方を光スイッチ部のコアの厚みもしくは
幅よりも小さくすることにより、前記光入出力部におけ
る領域選択成長用マスクの幅を前記光スイッチ部におけ
る領域選択成長用マスクの幅よりも広く形成することに
より、光入出力部のクラッドの厚みを光スイッチ部の前
記コア部の上部の前記クラッドの厚みよりも厚く形成す
る工程を含むことを特徴とする。
法は、光スイッチ部近傍における導波光のスポットサイ
ズよりも光入出力部における導波光のスポットサイズを
大きくするために、光入出力部のコアの厚みもしくは幅
の少なくとも一方を光スイッチ部のコアの厚みもしくは
幅よりも小さくすることにより、前記光入出力部におけ
る領域選択成長用マスクの幅を前記光スイッチ部におけ
る領域選択成長用マスクの幅よりも広く形成することに
より、光入出力部のクラッドの厚みを光スイッチ部の前
記コア部の上部の前記クラッドの厚みよりも厚く形成す
る工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明によれば、サイドクラッドの厚みを導電
性クラッドとコアの距離より厚くするとともにコアの直
上まで導電性のクラッドを形成するため、製作性の再現
性がよい領域選択成長技術を用いてリッジを形成する場
合に、光導波路の単一モード性と低駆動電圧性を両立す
るとともに、光ファイバとの結合損失を低減した低損失
光スイッチを提供することができる。
性クラッドとコアの距離より厚くするとともにコアの直
上まで導電性のクラッドを形成するため、製作性の再現
性がよい領域選択成長技術を用いてリッジを形成する場
合に、光導波路の単一モード性と低駆動電圧性を両立す
るとともに、光ファイバとの結合損失を低減した低損失
光スイッチを提供することができる。
【００１４】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】ここで、光導波路が方向性結合器を構成す
る場合を例にとって本発明の光スイッチの製造、主とし
て手順を図１〜図４にもとづいて述べ、その説明の中で
本発明の構造について述べる。
る場合を例にとって本発明の光スイッチの製造、主とし
て手順を図１〜図４にもとづいて述べ、その説明の中で
本発明の構造について述べる。
【００１６】（実施例１） （１）図１のように、ｎ+ −ＩｎＰ基板７の上にｎ−Ｉ
ｎＰクラッド６、ＭＷコア５（例えば、λｇ＝１．３μ
ｍ、但しその他の波長でもよい）、厚さ０．１μｍのｉ
−ＩｎＰ層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層
１１、厚さ０．１４μｍのｉ−ＩｎＰサイドクラッド層
１０、ＳｉＯ2 膜９を順次堆積したのち、フォトレジス
ト１３をスピンコートする。
ｎＰクラッド６、ＭＷコア５（例えば、λｇ＝１．３μ
ｍ、但しその他の波長でもよい）、厚さ０．１μｍのｉ
−ＩｎＰ層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層
１１、厚さ０．１４μｍのｉ−ＩｎＰサイドクラッド層
１０、ＳｉＯ2 膜９を順次堆積したのち、フォトレジス
ト１３をスピンコートする。
【００１７】（２）図２に示すようにフォトレジスト１
３をパターニングしたのち、図のようにＳｉＯ2 マスク
とサイドクラッド層１０をエッチングする。この時、サ
イドクラッド層１０のエッチングについては、ドライエ
ッチングでもよいが、ここで説明している長波長系半導
体の場合には、塩酸系のエッチストップを用いることに
より、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１１をエッチングを止める
エッチストップ層として機能させ、ｉ−ＩｎＰサイドク
ラッド層１０のみをウェットエッチングし、正確に除去
することができる。また、この場合、エッチストップ層
１１はその厚みが１０ｎｍ程度であるため、これを次
に、硫酸系のエッチャントでエッチングし、除去しても
特性上問題ない。
３をパターニングしたのち、図のようにＳｉＯ2 マスク
とサイドクラッド層１０をエッチングする。この時、サ
イドクラッド層１０のエッチングについては、ドライエ
ッチングでもよいが、ここで説明している長波長系半導
体の場合には、塩酸系のエッチストップを用いることに
より、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１１をエッチングを止める
エッチストップ層として機能させ、ｉ−ＩｎＰサイドク
ラッド層１０のみをウェットエッチングし、正確に除去
することができる。また、この場合、エッチストップ層
１１はその厚みが１０ｎｍ程度であるため、これを次
に、硫酸系のエッチャントでエッチングし、除去しても
特性上問題ない。
【００１８】（３）フォトレジスト１３を再度露光し、
図３のようにフォトレジストの窓を少し広くあける。フ
ォトレジスト１３をマスクにして、このあけた窓の形状
にＳｉＯ2 マスク９をエッチングする。
図３のようにフォトレジストの窓を少し広くあける。フ
ォトレジスト１３をマスクにして、このあけた窓の形状
にＳｉＯ2 マスク９をエッチングする。
【００１９】（４）フォトレジスト１３を除去したの
ち、工程（３）で形成したＳｉＯ2 マスクパターンに沿
って、導電性のｐ−ＩｎＰクラッド１４、ｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓキャップ２を領域選択成長技術により形成したの
ち、ｐ側電極１とｎ側電極８を形成すれば、本発明の方
向性結合器形光スイッチができあがる。実際にはｐ側電
極１−ｎ側電極８間に逆バイアスを印加すればＱＣＳＥ
により屈折率が変化して光スイッチングが生じる。
ち、工程（３）で形成したＳｉＯ2 マスクパターンに沿
って、導電性のｐ−ＩｎＰクラッド１４、ｐ+ −ＩｎＧ
ａＡｓキャップ２を領域選択成長技術により形成したの
ち、ｐ側電極１とｎ側電極８を形成すれば、本発明の方
向性結合器形光スイッチができあがる。実際にはｐ側電
極１−ｎ側電極８間に逆バイアスを印加すればＱＣＳＥ
により屈折率が変化して光スイッチングが生じる。
【００２０】図５に本発明の第１の実施例の斜視図であ
って、表面のＳｉＯ2 マスクは除去されている。ここ
で、Ｉ、ＩＩＩは各々光の入出力部、ＩＩは光スイッチ
部である。図４は図５のＡ−Ａ′での断面図に相当す
る。
って、表面のＳｉＯ2 マスクは除去されている。ここ
で、Ｉ、ＩＩＩは各々光の入出力部、ＩＩは光スイッチ
部である。図４は図５のＡ−Ａ′での断面図に相当す
る。
【００２１】従来例である図２０と本発明の実施例であ
る図４を比較するとわかるように、サイドクラッドの全
厚み（図２０ではサイドクラッド層４の厚み０．２５μ
ｍ、図４ではサイドクラッド層１０、エッチストップ層
１１、ｉ−ＩｎＰ層１２の厚みの和０．２５μｍ）は同
じである。従って、ｐ−ＩｎＰクラッド１４の幅は広い
にも関わらず、光導波路としては単一モード伝搬が実現
できる。しかしながら、本発明では従来例と比較して、
サイドクラッド層１０の厚み分（エッチストップ層１１
を除去していれば、エッチストップ層の厚みの分も入
る）だけ、サイドクラッドとして機能するノンドープ層
の厚みが薄い。換言すれば、導電性クラッド１４とコア
５の距離はサイドクラッド（サイドクラッド層１０，エ
ッチストップ層１１およびｉ−ＩｎＰ層１２を含むノン
ドープ層）の厚みより短い。従って、従来例と比較して
本発明ではＭＱＷ層５内の内部電界強度が高くなり駆動
電圧を低くできることになる。また、光スイッチ部ＩＩ
におけるＭＱＷコア５のバンドギャップ波長よりも光入
出力部Ｉ、ＩＩＩのバンドギャップ波長を短く設定すれ
ば、光の入出力部における光の基礎吸収を抑圧でき、低
損失な光スイッチを実現できる。
る図４を比較するとわかるように、サイドクラッドの全
厚み（図２０ではサイドクラッド層４の厚み０．２５μ
ｍ、図４ではサイドクラッド層１０、エッチストップ層
１１、ｉ−ＩｎＰ層１２の厚みの和０．２５μｍ）は同
じである。従って、ｐ−ＩｎＰクラッド１４の幅は広い
にも関わらず、光導波路としては単一モード伝搬が実現
できる。しかしながら、本発明では従来例と比較して、
サイドクラッド層１０の厚み分（エッチストップ層１１
を除去していれば、エッチストップ層の厚みの分も入
る）だけ、サイドクラッドとして機能するノンドープ層
の厚みが薄い。換言すれば、導電性クラッド１４とコア
５の距離はサイドクラッド（サイドクラッド層１０，エ
ッチストップ層１１およびｉ−ＩｎＰ層１２を含むノン
ドープ層）の厚みより短い。従って、従来例と比較して
本発明ではＭＱＷ層５内の内部電界強度が高くなり駆動
電圧を低くできることになる。また、光スイッチ部ＩＩ
におけるＭＱＷコア５のバンドギャップ波長よりも光入
出力部Ｉ、ＩＩＩのバンドギャップ波長を短く設定すれ
ば、光の入出力部における光の基礎吸収を抑圧でき、低
損失な光スイッチを実現できる。
【００２２】（実施例２）図６は本発明の第２の実施例
の断面図である。製造工程は実施例１とほぼ同じである
が、上記の工程（２）において、サイドクラッド層１５
にエッチストップ層を設けていないので、ドライエッチ
ングもしくはウェットエッチングにより、サイドクラッ
ド層１５をある程度エッチングする。その他の工程は導
電性のｐ−ＩｎＰクラッド１４の形成法を含め同じであ
る。
の断面図である。製造工程は実施例１とほぼ同じである
が、上記の工程（２）において、サイドクラッド層１５
にエッチストップ層を設けていないので、ドライエッチ
ングもしくはウェットエッチングにより、サイドクラッ
ド層１５をある程度エッチングする。その他の工程は導
電性のｐ−ＩｎＰクラッド１４の形成法を含め同じであ
る。
【００２３】（実施例３）図７は本発明の第３の実施例
の斜視図であり、図８は図７のＡ−Ａ′に沿った断面図
である。ここで１７は導電性のｐ−ＩｎＰクラッドであ
り、１６はノンドープのｉ−ＩｎＰである。この実施例
ではクラッドの一部であるｉ−ＩｎＰ１６は導電媒質を
含まないために、フリーキャリアによる吸収を抑えるこ
とができ、導波光の伝搬損失を小さくすることができ
る。
の斜視図であり、図８は図７のＡ−Ａ′に沿った断面図
である。ここで１７は導電性のｐ−ＩｎＰクラッドであ
り、１６はノンドープのｉ−ＩｎＰである。この実施例
ではクラッドの一部であるｉ−ＩｎＰ１６は導電媒質を
含まないために、フリーキャリアによる吸収を抑えるこ
とができ、導波光の伝搬損失を小さくすることができ
る。
【００２４】（実施例４）図９は本発明の第４の実施例
の斜視図であり、図１０は図９のＡ−Ａ′に沿う断面図
である。図中、ＩとＩＩＩが光の入出力部、ＩＶの部分
すなわち１８は３ｄＢカップラ部、ＩＩはスイッチ部で
あり、マッハツェンダ干渉系形の光スイッチである。ス
イッチ部ＩＩにおいては、２本の光導波路が互いに結合
しないように、２本のリッジ１４間の距離を離してい
る。この動作原理について簡単に述べる。入力部Ｉから
入った導波光は３ｄＢカップラ部１８で等しいパワーに
等分される。次に、２本のスイッチ部を伝搬したのち、
出力側の３ｄＢカップラ部で合波され、出力部ＩＩＩの
光導波路から出射される。この時、スイッチ部において
伝搬する光の位相が互いに同相である場合と電界を印加
したことにより逆相となった場合とで出力部ＩＩＩの出
射ポートを異ならしめることができ、スイッチング動作
が可能となる。
の斜視図であり、図１０は図９のＡ−Ａ′に沿う断面図
である。図中、ＩとＩＩＩが光の入出力部、ＩＶの部分
すなわち１８は３ｄＢカップラ部、ＩＩはスイッチ部で
あり、マッハツェンダ干渉系形の光スイッチである。ス
イッチ部ＩＩにおいては、２本の光導波路が互いに結合
しないように、２本のリッジ１４間の距離を離してい
る。この動作原理について簡単に述べる。入力部Ｉから
入った導波光は３ｄＢカップラ部１８で等しいパワーに
等分される。次に、２本のスイッチ部を伝搬したのち、
出力側の３ｄＢカップラ部で合波され、出力部ＩＩＩの
光導波路から出射される。この時、スイッチ部において
伝搬する光の位相が互いに同相である場合と電界を印加
したことにより逆相となった場合とで出力部ＩＩＩの出
射ポートを異ならしめることができ、スイッチング動作
が可能となる。
【００２５】（実施例５）基板として半絶縁性基板を用
いることにより、フリーキャリアによる吸収を抑えるこ
とができ、光の伝搬損失を低減することができる。図１
１および図１２は本発明の第５の実施例の斜視図および
そのＡ−Ａ′に沿った断面図である。この実施例は基板
として半絶縁性ＩｎＰ基板１９を第１の実施例に適用し
たものである。なお、半絶縁性ＩｎＰ基板は上記のその
他の実施例に適用することも可能である。
いることにより、フリーキャリアによる吸収を抑えるこ
とができ、光の伝搬損失を低減することができる。図１
１および図１２は本発明の第５の実施例の斜視図および
そのＡ−Ａ′に沿った断面図である。この実施例は基板
として半絶縁性ＩｎＰ基板１９を第１の実施例に適用し
たものである。なお、半絶縁性ＩｎＰ基板は上記のその
他の実施例に適用することも可能である。
【００２６】（実施例６）また、光の入出力部のコア層
に光スイッチ部のバンドギャップ波長よりも短い材料
（例えばλｇ＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ）をＢＵＴ
Ｔ−ＪＯＩＮＴする、あるいは光入出力部における領域
選択成長用マスクの幅を狭くすることにより、光入出力
部のＭＱＷコアのバンドギャップ波長を光スイッチ部の
ＭＱＷコアのバンドギャップ波長よりも短波長化するこ
とにより挿入損失を低減した光スイッチを実現できる。
に光スイッチ部のバンドギャップ波長よりも短い材料
（例えばλｇ＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ）をＢＵＴ
Ｔ−ＪＯＩＮＴする、あるいは光入出力部における領域
選択成長用マスクの幅を狭くすることにより、光入出力
部のＭＱＷコアのバンドギャップ波長を光スイッチ部の
ＭＱＷコアのバンドギャップ波長よりも短波長化するこ
とにより挿入損失を低減した光スイッチを実現できる。
【００２７】次に、本発明の第６の実施例の製造法を図
１３〜図１７にもとづいて説明する。
１３〜図１７にもとづいて説明する。
【００２８】（１）まず、ｎ+ −ＩｎＰ基板７の上に、
ｎ−ＩｎＰクラッド層６、ｉ−ＭＱＷ層５、ｉ−ＩｎＰ
層１２を順次結晶成長させたのちＳｉＯ2 マスク９を堆
積させ、そののちフォトレジスト１３をチップ上面の全
面にスピンコートする。
ｎ−ＩｎＰクラッド層６、ｉ−ＭＱＷ層５、ｉ−ＩｎＰ
層１２を順次結晶成長させたのちＳｉＯ2 マスク９を堆
積させ、そののちフォトレジスト１３をチップ上面の全
面にスピンコートする。
【００２９】（２）図１３のようにフォトレジスト１３
をパターニングし、ＳｉＯ2 マスク９、ｉ−ＩｎＰ層１
２、ｉ−ＭＱＷ層５をエッチングし、除去する。
をパターニングし、ＳｉＯ2 マスク９、ｉ−ＩｎＰ層１
２、ｉ−ＭＱＷ層５をエッチングし、除去する。
【００３０】（３）フォトレジスト１３を除去したの
ち、図１４のようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層２０、ｉ−Ｉ
ｎＰ層１２をＭＱＷ層５とその直上のｉ−ＩｎＰ層１２
にＢＵＴＴ−ＪＯＩＮＴする。
ち、図１４のようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層２０、ｉ−Ｉ
ｎＰ層１２をＭＱＷ層５とその直上のｉ−ＩｎＰ層１２
にＢＵＴＴ−ＪＯＩＮＴする。
【００３１】（４）次に、ＳｉＯ2 マスク９を除去し、
図１５のようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層
１、ｉ−ＩｎＰサイドクラッド層１０を堆積したのち、
フォトレジスト２１をチップ上面にスピンコートしたの
ち、図１５のようにパターニングする。
図１５のようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層
１、ｉ−ＩｎＰサイドクラッド層１０を堆積したのち、
フォトレジスト２１をチップ上面にスピンコートしたの
ち、図１５のようにパターニングする。
【００３２】（５）このフォトレジスト２１をマスクと
して、図１６のようにエッチングする。ここで、Ｉは光
の入力部、ＩＩはスイッチ部、ＩＩＩは光の出力部に対
応する。なお、導波光のスポットサイズを広げるため、
Ｉ，ＩＩＩの領域におけるｉ−ＩｎＧａＡｓ層２０の先
端の幅はＩＩの近傍の幅よりも狭くしている。ここで。
さらに図４に示した本発明の第１の実施例と同様に、駆
動電圧を低減するため、光スイッチ部のサイドクラッド
層１０をエッチングしておく。
して、図１６のようにエッチングする。ここで、Ｉは光
の入力部、ＩＩはスイッチ部、ＩＩＩは光の出力部に対
応する。なお、導波光のスポットサイズを広げるため、
Ｉ，ＩＩＩの領域におけるｉ−ＩｎＧａＡｓ層２０の先
端の幅はＩＩの近傍の幅よりも狭くしている。ここで。
さらに図４に示した本発明の第１の実施例と同様に、駆
動電圧を低減するため、光スイッチ部のサイドクラッド
層１０をエッチングしておく。
【００３３】（６）スイッチ部に電圧を印加するための
ＩｎＰクラッドと光入出力部のＩｎＰクラッドを形成す
るための領域選択成長用のＳｉＯ2 マスクを図１６のチ
ップを形成した場合の上面図を図１７に示す。領域選択
成長においては、ＳｉＯ2 マスク２２のない場所にＩｎ
Ｐクラッドが成長するが、ＳｉＯ2 マスク上に来たＩｎ
Ｐ原子はＳｉＯ2 マスクの上には付着せず、ＳｉＯ2 マ
スクのない場所へと移動する。従って、図１７のよう
に、光スイッチ部ＩＩのＳｉＯ2 マスク２２の幅Ｗ11よ
りも光入出力端におけるマスク幅Ｗ1 、Ｗ111 を極めて
広くしておけば、光スイッチ部のＩｎＰクラッド１４の
厚みよりも、光入出力端のＩｎＰクラッド２３の厚みを
数倍（３から４倍）厚く形成できる。つまり、スイッチ
部でのＩｎＰクラッド１４の厚みを１．５μｍとする
と、光入出力部では４．５〜６μｍとなる。光入出力部
Ｉ，ＩＩＩにおいては、導波光のスポットサイズが約５
μｍ程度と大きいので、厚いクラッドが必要となるが、
この製造方法により１回のＩｎＰクラッドの結晶成長で
光スイッチ部と光入出力部のクラッドを形成できる。も
ちろん、光スイッチ部ＩＩと光入出力部Ｉ，ＩＩＩのＩ
ｎＰクラッドを２回に分けて成長してもよく、この場合
には光入出力部にはノンドープあるいはＦｅドープのＩ
ｎＰを成長でき、フリーキャリアによる吸収損失を低減
できる。このあと、ｐ+ −ＩｎＰＧａＡｓキャップ層２
を成長するとともに、ｐ側とｎ側の電極１、８を形成し
て低光結合損失光スイッチが実現される（但し、光入出
力部Ｉ、ＩＩＩ部のキャップ層は除去している）。その
構造の斜視図を図１８に示す。なお、図１７からわかる
ように、ＳｉＯ2 マスクの外側にもＩｎＰクラッドが成
長するが、光入出力部や、光スイッチ部を導波する導波
光には影響しない程度に離れるように設計しているの
で、図１８ではそのクラッドは省略して図示している。
ＩｎＰクラッドと光入出力部のＩｎＰクラッドを形成す
るための領域選択成長用のＳｉＯ2 マスクを図１６のチ
ップを形成した場合の上面図を図１７に示す。領域選択
成長においては、ＳｉＯ2 マスク２２のない場所にＩｎ
Ｐクラッドが成長するが、ＳｉＯ2 マスク上に来たＩｎ
Ｐ原子はＳｉＯ2 マスクの上には付着せず、ＳｉＯ2 マ
スクのない場所へと移動する。従って、図１７のよう
に、光スイッチ部ＩＩのＳｉＯ2 マスク２２の幅Ｗ11よ
りも光入出力端におけるマスク幅Ｗ1 、Ｗ111 を極めて
広くしておけば、光スイッチ部のＩｎＰクラッド１４の
厚みよりも、光入出力端のＩｎＰクラッド２３の厚みを
数倍（３から４倍）厚く形成できる。つまり、スイッチ
部でのＩｎＰクラッド１４の厚みを１．５μｍとする
と、光入出力部では４．５〜６μｍとなる。光入出力部
Ｉ，ＩＩＩにおいては、導波光のスポットサイズが約５
μｍ程度と大きいので、厚いクラッドが必要となるが、
この製造方法により１回のＩｎＰクラッドの結晶成長で
光スイッチ部と光入出力部のクラッドを形成できる。も
ちろん、光スイッチ部ＩＩと光入出力部Ｉ，ＩＩＩのＩ
ｎＰクラッドを２回に分けて成長してもよく、この場合
には光入出力部にはノンドープあるいはＦｅドープのＩ
ｎＰを成長でき、フリーキャリアによる吸収損失を低減
できる。このあと、ｐ+ −ＩｎＰＧａＡｓキャップ層２
を成長するとともに、ｐ側とｎ側の電極１、８を形成し
て低光結合損失光スイッチが実現される（但し、光入出
力部Ｉ、ＩＩＩ部のキャップ層は除去している）。その
構造の斜視図を図１８に示す。なお、図１７からわかる
ように、ＳｉＯ2 マスクの外側にもＩｎＰクラッドが成
長するが、光入出力部や、光スイッチ部を導波する導波
光には影響しない程度に離れるように設計しているの
で、図１８ではそのクラッドは省略して図示している。
【００３４】以上の説明においてクラッドとしてＩｎＰ
を用いた例について説明したが、例えばＩｎＡｌＡｓな
どのその他の材料でもよいし、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＰな
ど異種材料の組合わせでもよい。また、ＭＱＷ層として
はＩｎＧａＡｓをウェルに、ＩｎＡｌＡｓをバリアに用
いた例について説明したが、その他の材料でもよいこと
は言うまでもない。さらに、順バイアスを印加すること
により、電流を注入して屈折率を変化させても、光スイ
ッチングを行うことができる。さらに光スイッチ部ＩＩ
と光入出力部Ｉ、ＩＩＩのクラッドはその間に分離溝を
設けるなどにより、互いに電気的に分離してもよいこと
は言うまでもない。
を用いた例について説明したが、例えばＩｎＡｌＡｓな
どのその他の材料でもよいし、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＰな
ど異種材料の組合わせでもよい。また、ＭＱＷ層として
はＩｎＧａＡｓをウェルに、ＩｎＡｌＡｓをバリアに用
いた例について説明したが、その他の材料でもよいこと
は言うまでもない。さらに、順バイアスを印加すること
により、電流を注入して屈折率を変化させても、光スイ
ッチングを行うことができる。さらに光スイッチ部ＩＩ
と光入出力部Ｉ、ＩＩＩのクラッドはその間に分離溝を
設けるなどにより、互いに電気的に分離してもよいこと
は言うまでもない。
【００３５】なお、導波路の曲がり部においては、領域
選択成長により形成するクラッドの幅を広くすることに
より光の横方向の閉じ込めを強くする、あるいはクラッ
ドを互いにオフセットさせるなどにより曲げ損失を低減
できることは言うまでもない。なお、これらは領域選択
成長用マスクにおいて、クラッドを成長させるためのパ
ターンを広くする、あるいはオフセットさせるなどによ
り容易に実現することができる。
選択成長により形成するクラッドの幅を広くすることに
より光の横方向の閉じ込めを強くする、あるいはクラッ
ドを互いにオフセットさせるなどにより曲げ損失を低減
できることは言うまでもない。なお、これらは領域選択
成長用マスクにおいて、クラッドを成長させるためのパ
ターンを広くする、あるいはオフセットさせるなどによ
り容易に実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、製作の再現性がよい
領域選択成長技術を用いてリッジを形成する場合に、光
導波路の単一モード性と低駆動電圧性を両立するととも
に外部光ファイバとの結合損失を低減した低損失光スイ
ッチを提供することができる。
領域選択成長技術を用いてリッジを形成する場合に、光
導波路の単一モード性と低駆動電圧性を両立するととも
に外部光ファイバとの結合損失を低減した低損失光スイ
ッチを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の製作を説明するための
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の製作を説明するための
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の製作を説明するための
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の製作を説明するための
断面図である。
断面図である。
【図５】第１の実施例の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施例の断面図である。
【図７】第３の実施例の斜視図である。
【図８】第３の実施例の断面図である。
【図９】第４の実施例の斜視図である。
【図１０】第４の実施例の断面図である。
【図１１】第５の実施例の斜視図である。
【図１２】第５の実施例の断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施例の製造法を説明する断
面図である。
面図である。
【図１４】本発明の第６の実施例の製造法を説明する断
面図である。
面図である。
【図１５】本発明の第６の実施例の製造法を説明する斜
視図である。
視図である。
【図１６】本発明の第６の実施例の製造法を説明する斜
視図である。
視図である。
【図１７】本発明の第６の実施例の製造法を説明する部
分平面図である。
分平面図である。
【図１８】本発明の第６の実施例の斜視図である。
【図１９】従来例の斜視図である。
【図２０】（Ａ）は従来例の断面図、（Ｂ）は屈折率分
布図である。
布図である。
【図２１】従来の実施例の製造法を説明する断面図であ
る。
る。
１ ｐ側電極 ２ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ ３ ｐ−ＩｎＰクラッド ４ ｉ−ＩｎＰサイドクラッド ５ ｉ−ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷコア ６ ｎ−ＩｎＰクラッド ７ ｎ+ −ＩｎＰ基板 ８ ｎ側電極 ９ ＳｉＯ2 膜 １０ ｉ−ＩｎＰサイドクラッド層 １１ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層 １２ ｉ−ＩｎＰ層 １３ フォトレジスト １４ ｐ−ＩｎＰクラッド １５ ｉ−ＩｎＰサイドクラッド １６ ｉ−ＩｎＰクラッド １７ ｐ−ＩｎＰクラッド １８ ３ｄＢカプラを構成するためのＩｎＰリッジ １９ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ２０ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰコア ２１ フォトレジスト ２２ フォトレジスト ２２ ＳｉＯ2 膜 ２３ ＩｎＰクラッド
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と該基板上に形成したクラッド層と
コア層とを有する少なくとも２本の光導波路と前記コア
の屈折率を制御するために少なくとも前記コアの上側の
前記クラッドの少なくとも一部を導電性クラッドとする
とともに、前記コアの上側の前記クラッドを領域選択成
長技術により形成した光スイッチにおいて、導波光がお
もに導波する領域における前記コアの上側の前記導電性
クラッドから前記コアまでの距離がサイドクラッドの厚
みよりも短いことを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光スイッチにおいて、
前記コアの上のいずれかの層がエッチストップ層である
ことを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の光スイッチに
おいて、前記コアの上の前記導電性クラッドが少なくと
も２つの層からなることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の光
スイッチを製造する方法において、導波光がおもに導波
する領域のコア層の直上の一部をエッチングしたのち、
前記コアの上側の前記導電性クラッドを形成する工程を
含むことを特徴とする光スイッチの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の光
スイッチを製造する方法において、光スイッチ部近傍に
おける導波光のスポットサイズよりも光入出力部におけ
る導波光のスポットサイズを大きくするために、光入出
力部のコアの厚みもしくは幅の少なくとも一方を光スイ
ッチ近傍のコアの厚みもしくは幅よりも小さく形成する
工程と、前記光入出力部における領域選択成長用マスク
の幅を前記光スイッチ部近傍における領域選択成長用マ
スクの幅よりも広く形成することにより、光入出力部の
クラッドの厚みを光スイッチ部近傍の前記コア部の上部
の前記クラッドの厚みよりも厚く形成する工程を含むこ
とを特徴とする光スイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16132692A JPH063708A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光スイッチとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16132692A JPH063708A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光スイッチとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063708A true JPH063708A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=15732967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16132692A Pending JPH063708A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光スイッチとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063708A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024252534A1 (ja) * | 2023-06-06 | 2024-12-12 | 日本電信電話株式会社 | 光変調器 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP16132692A patent/JPH063708A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024252534A1 (ja) * | 2023-06-06 | 2024-12-12 | 日本電信電話株式会社 | 光変調器 |
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