JPH07174927A - 光変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層方向性結合器型の光変調器において出射
光のクロストークを低減する。 【構成】 基板主面42a 上に順次に、下側導波層44、分
離層46、上側導波層48及び上側クラッド層50、52 を設け
る。下側導波層44から上側クラッド層50までの各層をス
トライプ状に形成し、これら各層の両側部を埋込層56、5
8 で埋め込む。そして上側導波層出射端面48a に切欠端
面54を設ける。切欠端面54を基板主面42aの法線方向Ｈ
に平行であって下側導波層出射端面44a に対して角度α
°だけ傾いた平面とする。これにより、上側及び下側の
出射端面48a 及び44a の光出射方向をずらす。その結
果、下側導波層出射端面44a に光ファイバを結合させた
場合に、上側導波層出射端面48a からの出射光が下側導
波層出射端面44aニ入射するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば光の強度変調、
光のスイッチング制御或は光信号の生成に用いる積層方
向性結合器型の光変調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板主面に垂直な方向に積層
した２本の結合導波路を有する積層方向性結合器型の光
変調装置が提案されている。図１６に、文献１：IEEE P
HOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL.4,NO.7,p43〜45,JUL
Y 1992「Vertical Multiple-Quantum-Well Directional
-Cupler Switch with Low Switcing Voltage」に開示さ
れている積層方向性結合器型の光変調装置の構成を概略
的に示す。

【０００３】同図の光変調装置においては、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１０の一方の主面１０ａ上に、順次に、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓクラッド層１２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓ導波層１４、ｎ−ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ分
離層１６ａ、ｉ−ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ分離層１６
ｂ、ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ分離層１６ｃ、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ導波層１８及びｐ−ＡｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓクラッド層２０を設ける。さらにクラッド層
２０上に順次に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２及びｐ
側電極２４を設け、基板１０の他方の主面１０ｂ上にｎ
側電極２６を設ける。ｐ側電極２４はＡｕ／Ｚｎ電極、
ｎ側電極２６はＡｕ／Ｇｅ電極である。下側の導波層１
４と上側の導波層１８とは、光の相互作用を生じるよう
に近接して方向性結合器を構成し、導波層１４、１８の
一方に光を入射するとこれら導波層間に光強度の周期的
な遷移が生じる。

【０００４】下側のクラッド層１２、導波層１４及び分
離層１６ａの導電型をｎ型、及び、上側のクラッド層２
０、導波層１８及び分離層１６ｃの導電型をｐ型とし、
そして中央部の分離層１６ｂをノンドープとしているの
で、これらが形成するｐｉｎ接合に電圧を印加すると、
中央の分離層１６ｂでのみ屈折率変化を生じさせること
ができる。ｐｉｎ接合に印加する電圧を可変調整するこ
とにより、下側の導波層１４の光出力強度と上側の導波
層１８の光出力強度との比が変化するので、光の強度変
調を行ない或は光のスイッチング制御を行なえる。

【０００５】またこの従来例では、クラッド層１２、２
０、導波層１４、１８及び分離層１６ａ〜１６ｃの各層
をそれぞれ、ＭＱＷ（Multi Quantum Well) としている
ので、中央部の分離層１６ｂの屈折率変化を生じさせる
ために要する電圧を低減できる。

【０００６】図１７は光変調装置の使用形態の一例を示
す図である。同図に示す例では、光源としての半導体レ
ーザ２８から出射した光を光ファイバ３０を介して光変
調装置３２に入射する。そして光変調装置３２の出射光
を集光レンズ３４を介して次段の光装置３６へ入射す
る。光変調装置３２として図１６の装置を使用する場
合、光ファイバ３０を上側の導波層１８の入射端に結合
させ、また下側の導波層１４の出射端を次段の光装置３
６に結合させる。尚、３８は半導体レーザ２８の駆動電
源を示す。

【０００７】ところで、光ファイバ３０の出射ビームを
導波層１８の入射端に焦点を合わせて入射したとして
も、そのビーム径は一般に２μｍ程度である。一方、図
１６の光変調装置においては導波層１４、１８の層厚は
双方共にほぼ０．５μｍ、また分離層１６ａ、１６ｂ及
び１６ｃの層厚はそれぞれほぼ０．３、０．６及び０．
３μｍとなる。従って図１６の構成のままでは、光ファ
イバ３０からの出射ビームは上側の導波層１８のみなら
ず下側の導波層１４にも入射してしまう。

【０００８】そこでこれを防止するため、図１６の光変
調装置において上側導波層１８の入射端側を所定の長さ
だけ除去する構造が提案されている。この構造を図１８
に示す。この構造では、上側導波層１８の光軸方向にお
いて上側導波層１８の入射端位置と下側導波層１４の入
射端位置とがずれるので、光ファイバ３０からの出射ビ
ームが下側導波層１４へ入射するのを防止できる。尚、
入射端側を所定の長さだけ除去した後の上側導波層１８
の入射端面と、下側導波層１４の入射端面とはほぼ平行
とされる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の光変調装置では、下側導波層１４及び上側導波層
１８が極めて近接しているので、これら各導波層の出射
光を分離することが難しく、その結果、消光比が悪くな
る。下側導波層１４の出射光を光ファイバに結合させる
ことを考えた場合も同様に消光比は悪くなる。標準的な
光ファイバのコア径は１０μｍ程度であり従って導波層
１４及び１８の離間距離はコア径に比して非常に小さ
い。このため導波層１４及び１８双方からの出射光が光
ファイバのコアに入射してしまうので、消光比が悪くな
る。

【００１０】さらに光ファイバ３０の出射ビームの焦点
を上側導波層１８の入射端に合わせるようにしたとして
も、上側導波層入射端における出射ビーム径は一般に２
μｍ程度である。従って出射ビーム径は、上側導波層１
８の層厚に比して大きくしかも上側導波層１８及び下側
導波層１４の離間距離とほぼ同じかそれよりも大きい。
その結果、出射ビームを下側導波層１４には入射させず
に上側導波層１８のみに入射させるように、光ファイバ
３０と上側導波層１８とを結合させることが難しくな
る。またそのように結合させるためには、上側導波層１
８への挿入損失が大きくなり易い。

【００１１】光変調装置の小型化を図るためには、下側
導波層１４及び上側導波層１８の離間距離を短くしこれ
により光変調装置の素子長を短くすれば良いが、これら
導波層の離間距離が短くなるにつれて、上述した問題点
は一層悪化する。

【００１２】この発明の目的は上述した従来の問題点を
解決し、より良好な消光比を得ることのできる光変調装
置を提供することにある。

【００１３】さらに好ましくは、挿入損失を低減できる
光変調装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の光変調装置は、半導体基板の主面上に、
下側導波層、分離層、上側導波層及び上側クラッド層を
順次に設けて成る積層方向性結合器型の光変調装置にお
いて、上側導波層の出射端に出射光偏向用の切欠端面を
設け、この切欠端面を、基板主面の法線方向に平行であ
って下側導波層の出射端面に対し所定角度α°だけ傾い
た平面としたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】このような構成によれば、切欠端面は下側導波
層の出射端面に対し所定角度α°だけ傾いた平面である
ので、上側導波層の光出射方向と下側導波層の光出射方
向とをずらすことができる。しかも切欠端面は基板主面
の法線方向に平行であるので、上側導波層を導波してき
た光が切欠端面で反射されて戻り光となったとしても、
戻り光の反射方向を基板面に沿う方向従って下側導波層
に向かわない方向とすることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。

【００１７】図１は実施例装置の構成を概略的に示す全
体斜視図である。同図に示す積層方向性結合器型の光変
調装置４０は、半導体基板４２の主面４２ａ上に、下側
導波層４４、分離層４６、上側導波層４８及び上側クラ
ッド層５０、５２を順次に設けて成る。そして上側導波
層４８の出射端４８ａに出射光偏向用の切欠端面５４を
設け、この切欠端面５４を、基板主面４２ａの法線方向
Ｈに平行であって下側導波層４４の出射端面４４ａに対
し所定角度α°だけ傾いた平面とする。

【００１８】図２〜図４は実施例装置の構成を概略的に
示す断面図である。図２は法線方向Ｈに平行であって導
波層４２、４６を通る平面で実施例装置を切った断面、
図３及び図４は図２のIII −III 断面及びIV−IV断面に
対応する断面を示す。

【００１９】この実施例では、光変調装置４０は、図２
にも示すように同一基板４２に設けた光変調器４０ａ及
び半導体レーザ４０ｂを備えて成る。半導体レーザ４０
ｂは基板主面４２ａ上に活性層６８及び上側クラッド層
７０、７２を順次に設けて成り、この活性層６８の出射
端を光変調器４０ａが備える下側導波層４４の入射端に
結合させる。

【００２０】光変調器４０ａは、図２及び図３にも示す
ように変調器領域Ａの基板主面４２ａ上に順次に設けた
下側導波層４４、分離層４６、上側導波層４８及び上側
クラッド層５０、５２と、下側導波層４４、分離層４６
及び上側導波層４８の各層の両側部を埋め込む埋込層５
６、５８とを備える。基板４２と下側導波層４４との間
に別途クラッド層を設けても良いが、ここでは基板４２
は光変調器４０ａの下側クラッド層を兼ねる。

【００２１】そして上側クラッド層５２上に順次に、コ
ンタクト層６０、オーミック層６２及び一方の制御電極
６４を設ける。また他方の基板主面４２ｂ上に、他方の
制御電極６６を設ける。分離層４６の屈折率を電気的に
制御するため、下側クラッド（この例では基板４２）及
び下側導波層４４を第一導電型半導体層とし、分離層４
６をノンドープ半導体層（ｉ層）とし、さらに上側導波
層４８及び上側クラッド層５０、５２を第二導電型半導
体層として、これら各層によりｐｉｎ接合を形成する。
電極６４、６６を介してこのｐｉｎ接合に電圧を印加す
ることにより、第一及び第二導電型の各半導体層の屈折
率は実質的に変化させないようにしながら、ｉ層である
分離層４６の屈折率を変化させることができる。分離層
４６の屈折率変化量に応じて、下側導波層４４の光出力
強度と上側導波層４８の光出力強度との比が変化する。

【００２２】埋込層５６、５８は、基板主面４２ａに平
行であって導波層４４、４８と直交する方向において光
の閉じ込めを行なうためのものであって、従って埋込層
５６、５８により少なくとも下側導波層４４、分離層４
６及び上側導波層４８の両側部を埋め込んであれば良
い。好ましくは、埋込層５６及び又は５８を高抵抗な材
料で形成し、これにより制御電極６４、６６間の容量を
低減する。上側クラッド層５０は、光変調器４０ａの製
造過程において上側導波層４８が汚損するのを防止する
ための保護層を兼ねるものであるが、上側クラッド層５
０は必ずしも設けなくとも良い。尚、光変調器４０ａを
従来と同様の構成としても良い。

【００２３】図示せずも、下側導波層４４の出射端４４
ａ及び上側導波層４８の出射端４８ａに反射防止膜（無
反射コート）を設ける。

【００２４】半導体レーザ４０ｂは、図２及び図４にも
示すようにレーザ領域Ｂの基板主面４２ａ上に順次に設
けた活性層６８及び上側クラッド層７０、７２と、活性
層６８に光を閉じ込めるための回折格子７４と、活性層
６８の両側部に設けた埋込層７６、７８とを備える。基
板４２と活性層６８との間に別途クラッド層を設けても
良いが、ここでは基板４２は半導体レーザ４０ｂの下側
クラッド層を兼ねる。

【００２５】そして上側クラッド層７２上に順次に、コ
ンタクト層８０、オーミック層８２及び一方の制御電極
８４を設ける。他方の制御電極６６を半導体レーザ４０
ｂ及び光変調器４０ａに共通の電極として用いる。半導
体レーザ４０ｂの一方の制御電極８４及びオーミック層
６２と、光変調器４０ａの一方の制御電極８４及びオー
ミック層８２とは電気的に分離する。このため例えば制
御電極８４及びオーミック層６２と制御電極８４及びオ
ーミック層８２とを溝８８により分断する。

【００２６】埋込層７６、７８は電流狭窄層として機能
するものであって、埋込層７６、７８の構成は、活性層
６８を設けていない領域への電流注入を阻止できる任意
好適な構成とすることができる。ここでは、埋込層７６
を高抵抗な材料で形成すると共に埋込層７８と上側クラ
ッド層７２とによりｐｎ接合を形成する。これら埋込層
７６、７８を、活性層６８を設けていない領域に設ける
ことにより、活性層６８を設けていない領域へ電流注入
を阻止し活性層６８を設けている領域へ集中的に電流を
注入する。上側クラッド層７２は埋込層７８と共に電流
狭窄層を構成する。また埋込層７６、７８は基板主面４
２ａに平行であって活性層６８と直交する方向において
光を閉じ込めるための機能をも兼ね具える。

【００２７】また好ましくは、半導体レーザ４０ｂをＤ
ＦＢレーザ（Distributed FeedbackLaser）或はＤＢＲ
レーザ（Distributed Bragg-reflector Laser ）とす
る。従って回折格子７４の配設位置は、活性層６８に光
を閉じ込めてレーザ発振を行なうことのできる任意好適
な位置とすることができる。ここでは活性層６８と上側
クラッド層７０との間に光導波層８０を設け、上側クラ
ッド層７０及び光導波層８０の界面に回折格子７４を設
ける。

【００２８】この実施例では、光変調器４０ａが備える
下側導波層４４の入射端と半導体レーザ４０ｂが備える
活性層６８の出射端とを結合させて、これら変調器４０
ａ及び４０ｂを同一基板４２に設けているので、光源と
しての半導体レーザ４０ｂから光変調器４０ｂへ光を入
射する際の光挿入損失を低減できる。

【００２９】次にこの実施例の光変調装置の製造工程に
つき一例を挙げて説明する。図５〜図１２は実施例の製
造工程を概略的に示す斜視図である。

【００３０】まず、基板４２としてキャリア濃度１×１
０¹⁸／ｃｍ³ 程度のｎ−ＩｎＰ基板を用意する。そして
（１００）基板面を基板主面４２ａとし、この主面４２
ａ上に順次に、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層６８及
びｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層８６をエピタキシャル成
長させる。次いで２光束干渉露光装置を用いたフォトリ
ソ及びウエットエッチング技術により、光導波層８６に
回折格子７４を形成する。回折格子７４の周期（ピッ
チ）を２３４０Ａ°程度とする（Ａ°はオングストロー
ムを表す）。次いで、回折格子７４の汚損を防止するた
め、回折格子７４上に、ｐ−ＩｎＰ上側クラッド層７０
をエピタキシャル成長させる（図５）。基板端面４２ｃ
及び４２ｄを（０１１）面とし、基板端面４２ｃ、４２
ｄの法線方向をストライプ方向Ｓとする。

【００３１】次に、レーザ領域Ｂの上側クラッド層７０
上に、島状のＳｉＯ₂ エッチングマスク９０を形成す
る。エッチングマスク９０の平面形状を長さＬ及び幅Ｈ
の矩形とする。長さＬはストライプ方向Ｓにおけるマス
ク９０の長さであってこのＬを半導体レーザ４０ｂの光
共振器長に等しくする。また幅Ｈは基板主面４２ａに平
行であってストライプ方向Ｓと直交する方向におけるマ
スク９０の幅である。次いで上側クラッド層７０から活
性層６８までの各層をエッチングして、エッチングマス
ク９０を形成していない領域の主面４２ａすなわち変調
領域Ａの主面４２ａ及びマスク９０両側部のレーザ領域
Ｂの主面４２ａを露出させる。これと共に、エッチング
マスク９０を形成している領域に上側クラッド層７０、
光導波層８６及び活性層６８を島状に残存させ、これら
島状の層７０、８６及び６８より成る島状体９２を得る
（図６）。島状体９２の平面形状はエッチングマスク９
０の平面形状にほぼ等しくなる。

【００３２】次に、変調器領域Ａの基板主面４２ａ上に
順次に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ下側導波層４４、ｉ−Ｉｎ
Ｐ（ノンドープＩｎＰ）分離層４６、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ上側導波層４８及びｐ−ＩｎＰ上側クラッド層５０を
エピタキシャル成長させる（図７）。この成長の際、エ
ッチングマスク９０の幅Ｈが広すぎると、多結晶体（ポ
リクリスタル）がエッチングマスク９０上に成長するな
どの異常成長を生じる。従ってエッチングマスク９０の
幅Ｈを、このような異常成長を防止できる程度に幅狭と
しておくことが望ましい。エッチングマスク９０は結晶
成長阻止層としても機能し、従ってエッチングマスク９
０上には結晶は成長しない。

【００３３】次に、エッチングマスク９０を除去し、然
る後、ＳｉＯ₂ ストライプマスク９４を上側クラッド層
５０上及び島状体９２上に形成する（図８）。ストライ
プ方向Ｓに平行なＳｉＯ₂ ストライプマスク９４を変調
器領域Ａの始端位置Ｘからレーザ領域Ｂの終端位置Ｙま
で延在させる。基板主面４２ａに平行であってストライ
プ方向Ｓと直交する方向におけるストライプマスク９４
の幅ｈ（Ｈ＞ｈ）により、半導体レーザ４０ｂの活性層
６８における横モード及び光変調器４０ａの導波層４
４、４８及び分離層４６における横モードを制御する。

【００３４】次に、変調器領域Ａの上側クラッド層５０
から下側導波層４４までの各層とレーザ領域Ｂの上側ク
ラッド層７０から活性層６８までの各層とをエッチング
して、ストライプマスク９４両側部の基板主面４２ａを
露出させる。さらに変調器領域Ａのストライプマスク９
４を形成している領域に上側クラッド層５０、上側導波
層４８、分離層４６及び下側導波層４４をストライプ状
に残存させ、これらストライプ状の層５０、４８、４６
及び４４より成るストライプ構造９６ａを得る。これと
共にレーザ領域Ｂのストライプマスク９４を形成してい
る領域に上側クラッド層７０、光導波層８６及び活性層
６８をストライプ状に残存させ、これらストライプ状の
層７０、８６及び６８より成るレーザストライプ構造９
６ｂを得る。エッチングは、例えばＢｒ₂ 及びＣＨ₃ Ｏ
Ｈの混合水溶液（ブロム系エッチャント）をエッチャン
トとしたウエットエッチングにより行なう。これらスト
ライプ構造９６ａ及び９６ｂは、変調器領域Ａの下側活
性層４４とレーザ領域Ｂの活性層６８とが結合するよう
に、一体と成っている（図９）。ストライプ構造９６ａ
及び９６ｂの平面形状はストライプマスク９４の平面形
状にほぼ等しい。

【００３５】次に、ストライプマスク９４は残存させた
まま、基板主面４２ａ上に順次にＦｅドープＩｎＰ埋込
層９８及びｎ−ＩｎＰ埋込層１００をエピタキシャル成
長させ、これら埋込層９８、１００により、ストライプ
構造９６ａの両側部とストライプ構造９６ｂの両側部と
を埋め込む。ストライプマスク９４は結晶成長阻止層と
しても機能し、従ってストライプマスク９４上には結晶
は成長しない。ここでは、変調器領域Ａの埋込層５６、
５８とレーザ領域Ｂの埋込層７６、７８とを共通の材料
で形成しており、変調器領域Ａの埋込層９８及び１００
を埋込層５６及び５８として、またレーザ領域Ｂの埋込
層９８及び１００を埋込層７６及び７８として用いる。
好ましくは、埋込層９８を高抵抗な層として、ストライ
プ構造９６ａ及び９６ｂの側壁面をそのほぼ全面にわた
って埋込層９８で覆うようにするのが良い。埋込層９
８、１００を成長させた後、ストライプマスク９４を除
去する（図１０）。

【００３６】次に、埋込層１００、ストライプ構造９６
ａの上側クラッド層５０及びストライプ構造９６ｂの上
側クラッド層７２上にそれぞれ、ｐ−ＩｎＰ上側クラッ
ド層１０２及びｐ−ＩｎＧａＰコンタクト層１０４を順
次にエピタキシャル成長させる（図１１）。ここでは、
変調器領域Ａの上側クラッド層５２とレーザ領域Ｂの上
側クラッド層７２とを共通の材料で形成しており、変調
器領域Ａ及びレーザ領域Ｂの上側クラッド層１０２をそ
れぞれ上側クラッド層５２及び７２として用いる。同様
に、変調器領域Ａのコンタクト層６０とレーザ領域Ｂの
コンタクト層８０とを共通の材料で形成し、変調器領域
Ａ及びレーザ領域Ｂのコンタクト層１０４をそれぞれコ
ンタクト層６２及び８０として用いる。

【００３７】次に、コンタクト層１０４上にオーミック
層１０６を形成する。オーミック層１０６は、例えば、
コンタクト層１０４側から順次に積層したＡｕ膜及びＡ
ｕＺｎ合金膜から成る。然る後、オーミック層１０６を
シンタリングしてコンタクト層１０４とオーミック層１
０６とをオーミック接続する。変調器領域Ａのオーミッ
ク層６２とレーザ領域Ｂのオーミック層８２とを共通の
材料で形成しており、変調器領域Ａ及びレーザ領域Ｂの
オーミック層１０６をそれぞれオーミック層６２及び８
２として用いる。次いで変調器領域Ａのオーミック層１
０６上及びレーザ領域Ｂのオーミック層１０６上にそれ
ぞれ、Ａｕ制御電極６４及びＡｕ制御電極８４を形成す
る。然る後、フォトリソ及びエッチング技術により溝８
８を形成し、変調器領域Ａ及びレーザ領域Ｂのオーミッ
ク層１０６を溝８８で電気的に分離する。また他方の基
板主面４２ｂ上に制御電極６６を形成する（図１２）。

【００３８】次に、フォトリソ及びエッチング技術によ
り、上側導波層４８の出射端の側をエッチングして、上
側導波層４８の出射端面４８ａに平面状の切欠端面５４
を形成する（図１）。エッチングの方法としては種々の
方法を用いることができるが、ＲＩＥ（Reactive Ion E
tching）そのほかの異方性ドライエッチングを用いるの
が好ましい。このほか塩酸系エッチャント、ブロム系エ
ッチャント或はそのほかのエッチャントを用いた化学エ
ッチングを用いても良い。しかし化学エッチングを用い
た場合、ＩｎＰ系半導体を形成材料としていること、ま
た基板端面４２ｃ、４２ｄを（０１１）面としているこ
となどの理由から、切欠端面５４がテーパ状の曲面にな
り易く従って切欠端面５４を平面状に形成することが難
しくあまり好ましくない。

【００３９】切欠端面５４を形成した後、光変調器４０
ａが備える下側導波層４４の出射端面４４ａと上側導波
層４８の出射端面４８ａすなわち切欠端面５４とをそれ
ぞれ被覆するように反射防止膜（無反射コート）例えば
ＳｉＯ_X 膜を形成する。反射防止膜により、上側導波層
出射端面４８ａで反射され上側導波層４８へと戻る光を
少なくする。

【００４０】図１３はこの実施例の要部構成を拡大して
概略的に示す平面図である。同図においては、光変調器
４０ａの下側導波層出射端面４４ａ及び上側導波層出射
端面４８ａにそれぞれ反射防止膜１０６を設け、これら
出射端面４４ａ、４８ａとその近傍部分の様子を法線方
向Ｈから見て示す。

【００４１】この実施例では、下側導波層出射端面４４
ａを基板端面４２ｃと平行とする。そして上側導波層出
射端面４８ａを、基板主面４２ａの法線方向Ｈに平行で
あってしかも下側導波出射端面４４ａに対して角度α°
だけ傾いた切欠端面５４とする。上側導波層出射端面４
８ａに設けた反射防止膜１０６は上側導波層出射端面４
８ａで反射される光の反射率を低減するためのものであ
るが、角度α°を０°＜α≦１２°程度とすることによ
り光の反射率を実用上満足できる程度まで低減すること
ができる。

【００４２】下側導波層４４の光軸Ｔ１及び上側導波層
４８の光軸Ｔ２はストライプ方向Ｓに平行であり、これ
ら光軸Ｔ１及びＴ２は平面的に見て重なり合う。

【００４３】図１４は上側導波層出射端面４８ａに反射
防止膜１０６を設けた場合の当該端面４８ａにおける光
の反射率Ｒと角度α°との関係を説明するための図であ
る。同図の縦軸に反射率Ｒを及び横軸に反射防止膜１０
６の膜厚ｄμｍ（図１３参照）を取って示す。ここで
は、半導体レーザ４０ｂの発振波長はほぼ１．５５μｍ
であって従って上側導波層４８を導波する光の波長をほ
ぼ１．５５μｍとし、反射防止膜１０６をＳｉＯ_X 膜と
する。また光が上側導波層４８、反射防止膜１０６及び
空気を導波するとき感じる屈折率（実効屈折率）をそれ
ぞれ３．２、１．８及び１として、光を上側導波層出射
端面４８ａから反射防止膜１０６を介して空気中へ出射
する場合を考える。そして角度α°を０°、５°、１０
°、１６°及び１７．２°の各値に段階的に変化させ
て、各段階毎に反射率Ｒと膜厚ｄとの関係をシミュレー
ション計算により算出した。角度α°を０°、５°、１
０°、１６°及び１７．２°としたときの算出結果をそ
れぞれ、符号０°、５°、１０°、１６°及び１７．２
°を付した曲線で示す。角度α°＝０°は上側出射端面
４８ａと下側出射端面４４ａとが平行であることを表
す。

【００４４】同図からも理解できるように、角度α°を
０°及び５°とした場合には、反射防止膜１０６の膜厚
ｄをほぼ０．１９〜０．２３５μｍの範囲の値とするこ
とにより、反射率Ｒを実用上満足できる１０^-2以下とす
ることができる。いずれの場合も、膜厚ｄをほぼ０．２
１５〜０．２１６μｍ程度とした時に反射率Ｒを最も低
く抑えることができる。角度α°を１０°とした場合に
は、反射防止膜１０６の膜厚をほぼ０．２０〜０．２４
５μｍの範囲の値とすることにより、反射率Ｒを実用上
満足できる１０^-2以下とすることができる。この場合、
膜厚ｄをほぼ０．２２３μｍ程度とした時に反射率Ｒを
最も低く抑えることができる。

【００４５】角度α°が０°＜α°≦１０°の範囲内で
あれば作成誤差により角度α°が変動しても実用上満足
できる反射率Ｒを得ることができる。この場合、膜厚ｄ
は０．２０μｍ＜ｄ＜０．２３５μｍの範囲の値とする
のが好ましく、ｄ＝０．２２μｍ程度を標準的な値とす
れば良い。

【００４６】角度α°を１６°した場合には、実用上満
足できる反射率Ｒを得ることができない。角度α°を１
７．２°とした場合には、実用上満足できる反射率Ｒを
得ることはできるものの角度α°が１７．２°からずれ
ると反射率Ｒが大きく変動増加し従って角度α°を精度
良く制御しないと実用上満足できる反射率Ｒを得ること
が難しい。

【００４７】図１５は角度α°と反射率Ｒとの関係を説
明するための他の図である。同図の縦軸に反射率Ｒを及
び横軸に角度α°を取って示す。ここでは、膜厚ｄ＝
０．２１５６μｍのＳｉＯ_X 膜を反射防止膜１０６とし
て、角度α°を種々に変化させる。そのほかの条件は図
１４と同様として反射率Ｒと角度α°との関係をシミュ
レーション計算により算出した。膜厚ｄ＝０．２１５６
μｍは角度α°＝０°とした場合に反射率Ｒが最も小さ
くなる膜厚の値である。

【００４８】反射防止膜１０６の膜厚ｄを角度α°＝０
°のときに反射率Ｒが最小値となるような膜厚とした場
合は、角度α°をほぼ１２°以下とすることにより反射
率Ｒを実用上好ましい１０^-2以下とすることができ、ま
た角度α°をほぼ７．８°以下とすることにより反射率
Ｒを実用上さらに好ましい１０^-3以下とすることができ
る。

【００４９】上述のように図１４及び図１５を用いて説
明したところから理解できるように、角度α°を例えば
０°＜α°≦１２°とすることにより、反射防止膜１０
６を設けた場合の反射率Ｒを実用上満足できる程度に小
さくできることが理解できる。

【００５０】一方、図１３にも示すように下側導波層出
射端面４４ａを光ファイバのコア１０８と結合させる場
合を考える。この場合、上側導波層出射端面４８ａから
出射した光がコア１０８へ入射するとクロストークが生
じるが、例えば角度α°及び又は距離ｔを調整すること
により、このクロストークを低減し或は無くすことがで
きる。距離ｔは、平面的に見た場合におけるコア１０８
の入射端面１０８ａと上側導波層出射端面４８ａとの離
間距離であるが、ここでは距離ｔを光軸Ｔ２の延長線上
での離間距離とする。

【００５１】上側導波層出射端面４８ａから反射防止膜
１０６を介して空気中へ出射する光の角度θ（以下、放
射角θと称す）は角度α°＝５°及び１０°のときそれ
ぞれθ＝１１．２°及び２３．８°程度となる。ｔ・ｔ
ａｎθ≧Ф／２であれば、クロストークを実用上充分に
低減し或は無くせ、従って実用上満足できる消光比を得
ることができると考えられる。Фはコア１０８の直径で
ある。

【００５２】一般に用いられる光ファイバのコア直径Ф
は１０μｍ程度であるので、Ф＝１０μｍかつ角度α°
＝５°の場合にはｔ＞２５μｍ、またФ＝１０μｍかつ
α°＝１０°の場合にはｔ＞１１μｍとすれば、クロス
トークを実用上充分に低減し或は無くせると考えられ
る。

【００５３】またコア直径Ф＝１０μｍかつ距離ｔを５
０μｍとすれば、放射角θがｔａｎθ≧１／１０を満足
するときクロストークを実用上充分に低減し或は無くせ
ると考えられる。θ＝ｔａｎ^-1（１／１０）はほぼ５．
７°であり、角度α°をほぼ１．８°とすれば放射角θ
をほぼ５．７°とすることができる。

【００５４】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、従って各構成成分の形状、寸法、形成
材料、配設位置及びそのほかを任意好適に変更できる。

【００５５】例えば上述した実施例では、上側導波層出
射端面４８ａに反射防止膜１０６を設けたが、反射防止
膜１０６を設けなくとも良い。反射防止膜１０６を設け
ない場合、出射端面４８ａで反射され上側導波層４８へ
戻る戻り光が増加するおそれがある。しかしながら、出
射端面４８ａは基板主面４２ａの法線方向Ｈに平行であ
るので戻り光の反射方向は基板主面４２ａに沿う方向と
なる。従って戻り光を上側導波層４８から埋込層５６或
は５８へと放射させて減衰させ、これにより、戻り光が
下側導波層４４へ入射するのを防止することも可能であ
る。

【００５６】また上述した実施例では、光変調器４０ａ
及び半導体レーザ４０ｂを同一基板４２に設けたが、基
板４２に半導体レーザ４０ｂを設けずに光変調器４０ａ
のみを設けるようにしても良い。

【００５７】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光変調装置によれば、下側導波層の出射端面に
対し角度α°だけ傾いた切欠端面を上側導波層の出射端
に設けるので、上側導波層の光出射方向と下側導波層の
光出射方向とをずらすことができる。従って下側導波層
の出射光を光ファイバに結合させる場合に、この光ファ
イバに上側導波からの出射光が入射するのを防止でき
る。その結果、消光比を向上できる。

【００５８】しかも切欠端面を基板主面の法線方向に平
行としているので、上側導波層を導波してきた光が切欠
端面で反射されて戻り光となって上側導波層に入射した
としても、戻り光の反射方向を基板面に沿う方向従って
下側導波層に向かわない方向とすることができる。その
結果、戻り光が下側導波層に入射するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成を概略的に示す全体斜
視図である。

【図２】この発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。

【図３】この発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。

【図４】この発明の実施例の構成を概略的に示す断面図
である。

【図５】実施例の製造工程を説明するための図である。

【図６】実施例の製造工程を説明するための図である。

【図７】実施例の製造工程を説明するための図である。

【図８】実施例の製造工程を説明するための図である。

【図９】実施例の製造工程を説明するための図である。

【図１０】実施例の製造工程を説明するための図であ
る。

【図１１】実施例の製造工程を説明するための図であ
る。

【図１２】実施例の製造工程を説明するための図であ
る。

【図１３】この発明の実施例の要部構成を概略的に示す
平面図である。

【図１４】切欠端面の角度α°と上側導波層出射端面に
おける反射率Ｒとの関係を説明するための図である。

【図１５】切欠端面の角度α°と上側導波層出射端面に
おける反射率Ｒとの関係を説明するための他の図であ
る。

【図１６】従来の光変調装置の構成の一例を示す側面図
である。

【図１７】光変調装置の使用形態の一例を示す図であ
る。

【図１８】従来の光変調装置の構成の他の例を示す側面
図である。

【符号の説明】

４０：光変調装置 ４０ａ：光変調器 ４０ｂ：半導体レーザ ４２：基板 ４２ａ：基板主面 ４４：下側導波層 ４６：分離層 ４８：上側導波層 ５０、５２、７０、７２：上側クラッド層 ５４：切欠端面 ６８：活性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/14 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の主面上に、下側導波層、分
   離層、上側導波層及び上側クラッド層を順次に設けて成
   る積層方向性結合器型の光変調装置において、 上側導
   波層の出射端に出射光偏向用の切欠端面を設け、 該切欠端面を、前記基板主面の法線方向に平行であって
   前記下側導波層の出射端面に対し所定角度α°だけ傾い
   た平面としたことを特徴とする光変調装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光変調装置において、上
   側導波層の切欠端面に反射防止膜を設けて成ることを特
   徴とする光変調装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光変調装置において、半
   導体基板の主面上に活性層及び上側クラッド層を順次に
   設けて成る半導体レーザを備え、下側導波層の入射端と
   活性層の出射端とを結合して成ることを特徴とする光変
   調装置。