JPH06507273A - 金属的に負荷された縦型偏光スプリッタおよび偏光多様化光学レシーバ - Google Patents

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】 金属的に負荷任丸た縦型偏光スプリッタおよび偏光多様化光学レシーノ〈ような 光学偏光スプリッタ、また光年検知器およびレシーノくに関する。

長さしは通常１〜５ｍｍであり、２つの導波管１２および１６の間に存する通’ ｔ２　ｐ　ｍの最小限のギャップＳによって限定される。このサイズは、曲がり による放射損を極小化するため導波管の曲がり２２が５ｍｍ以上の半径を有する 必要性のためさらに増加する。さらに、ギャップＳを極小化しようとすると、リ ングラフィの限界によってプロセシングに多様化が発生し、再ずみのない領域を 有する導波管層の成長が必要である。

発明のまとめ 従って本発明の目的は、小さな領域における最低限の複雑さの標準的プロセシン グ技術ＴＭモード強度を検知することができる。−次導波管に残る光、つまり耐 モードは、非負荷領域においで結合され、二次導波管に入り、そこで二次検知器 によって検知される。

図面の簡単な説明 図１は従来の技術での偏光多様化レシーバおよび偏光スプリッタの平面図。

図２は本発明の偏光多様イーレシーバおよび偏光スプリツタの実施例の透視図。

図３は図２の断面的線３−３で見たレシーバおよびスブリフタの断面図。

発明の詳細な説明 本発明の偏光多様化レシーバ３ｏの最初の実施例は、図二の透視図および図３の 断面図に示されている。リブ３２によって横型に形作られた導波管上のレシーバ ３ｏに入力する光は、レシーバ３０内で下部の導波管３４と結合し、これらは充 分に近いため光学的エネルギーがこれらの間で結合される。上部導波管３６は下 部導波ｆ３４を覆っている。下部または上部導波管只または３６は、どちらもレ シーバ３ｏ内に横型に形作られていない。上部導波管３６の上部クラフディング は充分に薄く、光を部分的のみに制限する．，２つの導波管３４と３６を覆う金 属層切から成る金属的に負荷したカップラ３８は、縦型に配置した偏光スプリフ タとして働く。

これは、このカップラカ１モードの光を下部導波″ＩＥ’３４から上部導波管３ ６に優先的に送るからである。一次光検知Ｂ４２が、主に１モードの光である上 郎導波管３６上の光の強度を検知する。

検知プロセスはほとんどのπモード光を吸収する。結合領域眞において、２つの 導波管連および３６の縦型近接性により、下部導波管３４に残ってぃる１モード 光は上部導波管３６に送られ、ここでＴＭモード光は二次光検知器４６によって 検知される。さらに、上部導波管３６上に残るπ放封は、結合領域眞において下 部導波管３４に戻ざれる。２つの光検知器４２およびも上に渡って接続されたリ ード線４８、５ｏ、５２、５４は、検知器にバイアスをがけ、πおよびＴＭモー ドのそれぞれの強度に比例したそれぞれの電気信号を提供する。

〔実施例〕 レシーバ父とその偏光スプリフタは、探準の半導体プロセシングで作成し、テス トした。

パターン付けされていない半絶縁Ｉｎｋ：Ｆｅ基盤５６は下部クラプディングま たは下部導波管舛の導波層として働いた。２　ｘ　１０”Ｆｅ／ａｍ’の鉄濃度 でＩｎＰは半絶縁になる。続く全ての半導体成長は、単回の成長シーケンスで行 なわれた標準的有機金属化学蒸気蒸着（ＯＭＣＶＤ）で行なわれバツファ層の上 に半絶繰ＩｎＧａＡｓＰ：Ｆｅの下部コアまたは導波管結合層５８を成長した。

これは厚さ０．４５μｍで、組成はＩｎＰと格子でマッチし、吸収エツジλ，ｇ ｌ．ＩＰｍを有した。半絶縁ＩｎＰ：Ｆｅの厚さ１．０μｍ中央クラッディング 層ωは上下部両方の導波管３４および３６の部分的クラッデイングとして働き、 またそれらの間の結合ギャップを形作った。これは下部の導波管３４における光 学エネルギーを上部の導波管３６に結合するために充分薄いものであった、、上 部コアまたは導波管結合層６２は厚さ０．７μｍあり、下部コア層５８と同じ組 成を有した。半絶縁ＩｎＰ：Ｆｅの厚さ０．１５　ｍｍの上部導波層劇は、上部 導波管３６を部分的にクラッディングしｔ：、導波管構造物の上に、ｐ−ｉ−ｎ フォトダイオード４２および閥のため３つの層が成長した。その３つの層は、硫 黄を添加して１　ｘ　１０”ａｎゝとした厚さ０．４μｍのＩｎＧａＭＰの口゛ タイブ層６６、厚さｌμｍの無添加１ｎＧａＡｓ固有層６８、および亜鉛を添加 して５　ｘ　１０１７可ｅとした厚さ０．２３μｍのＩｎＧａＡｓＰのｐタイプ 層７０であった。ｐタイプ層７０の上に、図示されていない厚さ０．０７μｍの ＩｎＧａＡｓのｐ７イブ層があった。フォトダイオード溝造物における全ての層 は、格子で■一にマッチする組成を有し、ロ゛層６６はλｔ１．３μｍに対応し 、ｐタイプ層７０はλ．＝１．＋μｍに対応した。ｎ゜タイプ層６の厚さおよび 伝導性は、上部導波管３６がフォトダイオード必および妬にインピーダンスでマ ッチするように選ばれた。層６６の厚さと上部導波層劇の厚さは、上部導波管３ ６における光学一ネルギーのかなりの部分がフ【Ｉ−ダイオード４２ｔ３よび藺 に結合するよう充分に薄いものであった。

ｐ−ｉ−ｎフォトダイオードは、Ｈ２Ｓｏ，：Ｈ２０，：Ｈρ（量ではｌ・１： １０）でのフォトマスクおよびエッチングによって横型に形作った。一次フォト ダイオード４２は長さ２１μｍで、二次フォトダイオード４６は長さ３１μｍを 有した。これらは長さ５４μｍの結合領域眞で分けられている。４２、赫、およ び藺の３つの部分全ては光学的軸に沿って一列に並べられた。フォトダイオード の輻は、回折した全ての光を遮断するよう３５μｍとした。コンタクトできるよ うに上部表面を露出するためｎ゛タイブ層６６上に蒸着されたｒｎＰの薄い０． ０２μ１によってエッチングは停止された。フォトマスクの第２段階および上邪 導波層Ｃまでエッチングしていくことは、フォトダイオード４２および藺を絶縁 するが、リード絹０および５４のためのボンディングバッド６０　ｘ　６０μｍ ２を残した。ボンディングバッド領域によって取り入れられたＩＩ｝電容量は、 パッドとダイオード４２および恥に相互接続する、より厚い絶縁素材のボンディ ングパッドお上もう一方のフォトマスクは光学的軸に沿って長さ７９μｍ幅３５ μｍの穴を歿し、これに金を０．３μｍの厚さまで熱により蒸着し、金属層句を 形成した。この金属層句は、一次フォトダイオード２２と約２から５μｍの最低 限サイズに一貫している最低限の距離で分けられ、リプ３２から約５μｍで分け られた。

次に２つの結合領域３８と閥および２つのフォトダイオード４２と４６をフォト マスクで覆い、上部クラッディング層θおよび上部導波管カップラ層６２はＨＣ Ｉ二Ｈ，ＰＯ４（量ではｌ：３）およびＨβλ…ρ声ρでの一連のエッチングに より他の領域で除去した。もう一方のフォトマスクは、リプ３２の暢輻ｍまでの 領域を覆い、光学的軸に沿って一列に並べられた。次に、ＨＣＩ：Ｈ／Ｏ，での エッチングは中央のクラッディング層６０の一部分を除去し、下部導波管ｌ４を 高さ０．４５μｍまでにするリプ３２を形成した。次にリード線４８、５０、５ ２、５４を２つのフォトダイオード４２および柘に装着した。最後に、構造物を ポリイミドでバッシベーションした。

構造物は、一次フォトダイオード４２力ｙ光電流を出力し、二次フォトダイオー ド恥がτＭ光電流を出力するように設計された。この設計は、Ｄｅｒｉらの「強 化導波管／光検知器統合のためのインピーダンスでのマッチング（Ｉｍｐｅｄａ ｎα−ｍａｗｈｉｎｇ　ｆｏｒ　ｅｎｈａｎ■ｄｗａｖｅｇｕｉｄｅ／ｐｈｏｔ ｏｄｅ＋ｅｃ＋ｏｒ　ｉｒｕｅｇｒａ＋ｉｏｎ）Ｊ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ ｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ．第T５巻，　１９８９年−　１）Ｉ）．２７１２〜２ ７１４に記載された手順に従い、また｝ｌｌｗｋｉｎｓらの「縦型に統合きれた インピーダンスでマッチした導波管／光検知器における光学的力転送：物理的理 論およびダイオードの長さ減少につ巻、１９９１年、ｐｐ．　４７０〜４７２に 記載された問題点である固有モードにおける力の非直交性を正しく説明すること により、金層および屈λＭ層を吸収するための複雑な屈折指数の平面的導波固有 分析をもとにしている。この設計の鍵となるパラメータは、導波管の厚さ、組成 、および縦型カップラの間隔であった。

検知器の全長は約２００μｍであった。２つのフォトダイオード４２および弱は 、−８Ｖで、バッシベーション前での漏れ電流の１０　ｎＡ以下、バッシベーシ コン後で６０ｎＡ以下であった。リブ導波管ｌ３は１３２μｍ放射で０．５　ｄ Ｂ／ｃｍの伝搬損を示したが、これは深いＦｅトラップを持つ■−■導波管では 優れていると考えられ、このリブ導波管がさまざまな装置に有用であることを示 している。リプ導波管３２に光を結合するため！ｉ微鏡対物レンズが使用された とき、導波管の挿入損および放射伝播は、−３０ｄＢ以下での偏光解消での偏光 に無関係だった。

レシーバの偏光感度は、２つの光電流を入力光の偏光角度の回転機能として測定 することによってテストした。最大値および最小値は識別されたπおよびＴＭ光 電流と対応した。光学的吸光率は、回転中の最大および最小光電流力の率である 。２つのチップ上の１４個のレシーバでの平帷光電流吸光率は１０．６ｄＢ．　 ＴＭ率は一般的に１６．２ｄＢで、これは理論上予想された値の１５ｄＢおよび ３０ｄＢよりもいくぶん低くなっていた。πおよびＴＭ充電流の平方を加算する と、偏光角度での依存度は１ｄＢ以下であった。

本発明は発表された実施例に限定されることはない。ＩｎＰ以外の素材システム は広範囲の光学的波長でも使月できると思われる。導波管溝造物はシリカのよう なガラス的素材でも形成ナることが可能であ入。

本発明の縦型に配置された偏光スプリフタは、チップの領域を縮小し、エビタキ シャル成長が結合距離を決定するため結合に細かな制御が可能となる。本発明の 偏光多様化レシーバは、従来の技術で作成されたものよりも、より単純で小さく 、製作はエビタキシャル成長の単一シーケンスのみで行なわれるためコストを削 減し、パフォーマンスを増加するものである。このレシーバは、ＯＥＴＣの他の 組成と容易に統合することが可能である。

図１ （従来の技術） 園　の 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１　金属的に付加した偏光感受性カップラで、下記のものを含むもの：基 盤に形成される下部導波管： 基盤上に形成される下部導波管構造物；該下部導波管構造物上に形成され、該下 部導波管構造物から結合領域によって隔離される上部導波管構造物：および 該上部導波管構造物上の負荷領域に、そして該結合領域内の光学的軸に沿って延 長して形成される金属的に負荷された要素で、該金属的に負荷された要素は、該 上部導波管構造のコア部分に充分近接することによって該上部導波管構造物はそ の中の伝播する光を部分的のみに制限し、これによって該結合領域において、該 下部導波管構造物に伝播するＴＭ放射よりも該下部導波管構造物に伝播するＴＥ 放射の方が、該下部導波管構造物から該上部導波管構造物に結合される割合が高 いもの。 請求項２　請求項１に記載された偏光検知器で、さらに下記のものを含むもの： 該負荷領域に隣接する一次領域上に、そして該光学的軸に沿って形成される一次 検知器。 請求項３　請求項２に記載された偏光多様化レシーバで、さらに下記のものを含 むもの： 該上部導波管構造物の二次領域上に，そして該光学的軸に沿って形成されるに検 知器で、該一次および二次領域は該光学的軸に沿った結合の長さによって分離さ れているもの；そこで、該一次および二次導波管構造物の問の放射を結合するた めに、該結合の長さに沿って二次結合領域が形成されもの。 請求項４　請求項３に記載されたレシーバで、両光検知器がフォトダイオードを 含むもの。 請求項５　　請求項３に記載されたレシーバで、さらに該負荷領域、該一次領域 、該結合の長さ、および該二次領域を含むレシーバ領域から離れた該下部導波管 構造物の一部に形成されるリブで、そこで該上部導波管構造物が該レシーバ領域 から離れている領域にないもの。 請求項６　請求項５に記載されたレシーバで、該上部および下部導波管構造物は 該結合の長さに隣接し、横型に形作られていないもの。 請求項７　請求項１に記載されたカッブラで、該上部およびＦ部導波管構造物は 半導体素材を含むもの。 請求項８　請求項７に記載されたカッブラで、該半導体素材はＩｎＰおよびそれ に格子でマッチした素材を含むもの。 請求項９　偏光多様化レシーバで、下記のものを含むもの：光を制限するための 下部クラッディング層；光を伝播するための該下部クラッディング層上に形成さ れる下部コア層；光を部分的のみに制限するための該下部導波層上に形成される 中央のクラッディング層； 光を伝播するための該中央のクラッディング層上に形成される上部コア層：光を 部分的のみに制限するたりの該上部コア層上に形成される上部クラッディング層 ：該上部クラッディング層上の光学的軸に配置された一次領域上に形成される金 属領域：該上部クラッディング層上の該光学的軸に配置された二次領域上に形成 される一次光学検知器；および 該上部クラッディング層上の該光学的軸に配置された三次領域上に形成される二 次光学検知器で、この検知器は、該一次光学検知器から充分な長さで離れること によって該下部コア層に沿って伝播するＴＭ放射を該上部コア層に結合させるも の。 請求項１０　請求項９に記載されたレシーバで、全ての該コアとクラッディング 層および該検知器は半導体を含む。