JPH083594B2 - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
- Publication number
- JPH083594B2 JPH083594B2 JP9290586A JP9290586A JPH083594B2 JP H083594 B2 JPH083594 B2 JP H083594B2 JP 9290586 A JP9290586 A JP 9290586A JP 9290586 A JP9290586 A JP 9290586A JP H083594 B2 JPH083594 B2 JP H083594B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- type
- layer
- electrode
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 7
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光信号の伝送路を電気的に切り換える光スイ
ツチに関し、さらに詳しくはプラスチツクフアイバー伝
送及び光計測等に有用な可視光の切り換えが可能な光ス
イツチに関する。
ツチに関し、さらに詳しくはプラスチツクフアイバー伝
送及び光計測等に有用な可視光の切り換えが可能な光ス
イツチに関する。
半導体レーザの実用化と、石英系光フアイバーの低損
失化により光フアイバー通信の利用が、情報化社会の伝
送手段として大きく発展してきたが、長距離通信以外
に、オフイス内、自動車、機器間の信号伝送にもプラス
チツクフアイバーの高品質化により光伝送の利用がすす
められている。又光計測等に於ては人間の目視が可能な
可視域でのレーザ利用及びそれをサポートするための可
視域半導体レーザの開発がすすめられてきた。（例えば
Appl Phys.Lett.48（３）,P207 1986記載） 従来、これら光信号を異なる伝送路に切り換えるため
のスイツチは、メカニカルなスイツチが代表的であっ
た。第四図はその原理を示す。入力フアイバ22からの光
はレンズ23により平行光に変換され、可動プリズム24に
より全反射されレンズ25を経て出力フアイバ1,26に導入
される。プリズムを下方に動かす事により光出力は、出
力フアイバ2.29へ切り変える事が可能である。
失化により光フアイバー通信の利用が、情報化社会の伝
送手段として大きく発展してきたが、長距離通信以外
に、オフイス内、自動車、機器間の信号伝送にもプラス
チツクフアイバーの高品質化により光伝送の利用がすす
められている。又光計測等に於ては人間の目視が可能な
可視域でのレーザ利用及びそれをサポートするための可
視域半導体レーザの開発がすすめられてきた。（例えば
Appl Phys.Lett.48（３）,P207 1986記載） 従来、これら光信号を異なる伝送路に切り換えるため
のスイツチは、メカニカルなスイツチが代表的であっ
た。第四図はその原理を示す。入力フアイバ22からの光
はレンズ23により平行光に変換され、可動プリズム24に
より全反射されレンズ25を経て出力フアイバ1,26に導入
される。プリズムを下方に動かす事により光出力は、出
力フアイバ2.29へ切り変える事が可能である。
一方可動部を無くした電気的切り換えをするための構
成としては、電子技術26巻２号P35記載の如き、サフア
イア基板上にPLZT強誘電体薄膜の電気光学効果を用いた
もの又は、オーム社刊光集積回路昭60年２月25日P309記
載の如き、Li単結晶の電気光学効果を用いたもの等が知
られていた。さらに日経マイクロデバイス1986年３月号
P58記載の如く、InGaAsP系化合物半導体を用いた導波路
にキヤリヤー注入により屈折率を変化させる光スイツチ
も提案されていた。
成としては、電子技術26巻２号P35記載の如き、サフア
イア基板上にPLZT強誘電体薄膜の電気光学効果を用いた
もの又は、オーム社刊光集積回路昭60年２月25日P309記
載の如き、Li単結晶の電気光学効果を用いたもの等が知
られていた。さらに日経マイクロデバイス1986年３月号
P58記載の如く、InGaAsP系化合物半導体を用いた導波路
にキヤリヤー注入により屈折率を変化させる光スイツチ
も提案されていた。
これら薄膜光スイツチの基本原理を第五図に示す。交
差型導波路の交差部28にストライプ状電極を設け（但し
誘電体の場合は平行対向電極で、電気光学効果により又
半導体の場合は上下電極によるキヤリヤー注入によ
る）、ストライプ状に屈折率を下げる事により、ミラー
29を形成し入力導波路1.30から伝播してきた光波31を全
反射させ出力導波路3.32から出力導波路4.37へ切り換え
るものであった。
差型導波路の交差部28にストライプ状電極を設け（但し
誘電体の場合は平行対向電極で、電気光学効果により又
半導体の場合は上下電極によるキヤリヤー注入によ
る）、ストライプ状に屈折率を下げる事により、ミラー
29を形成し入力導波路1.30から伝播してきた光波31を全
反射させ出力導波路3.32から出力導波路4.37へ切り換え
るものであった。
しかし前述の従来技術では次の如き欠点があり改善が
望まれていた。
望まれていた。
1. 可動プリズム式スイツチは応答が遅く又、組み立て
精度のバラ付きが大きく、スイツチ全体も大きくなる。
精度のバラ付きが大きく、スイツチ全体も大きくなる。
2. 単結晶基板を用いるものはサフアイア,LiNbO3inP共
に高価で品質のよいものが得にくい。
に高価で品質のよいものが得にくい。
3. GaInAsPはじめGaAs等のIII−Ｖ族化合物半導体を用
いるものは小型で発光、受光素子とのモノリシツク化も
可能な反面、基礎吸収端に相当する波長が長く、可視光
では吸収損失が大きすぎて導波路として不適である。
いるものは小型で発光、受光素子とのモノリシツク化も
可能な反面、基礎吸収端に相当する波長が長く、可視光
では吸収損失が大きすぎて導波路として不適である。
そこで本発明は、かかる問題点を除去するもので、そ
の目的は、電気的制御で可視光を高速に切り換えが可能
で、且つ安価で小型な光スイツチを提供する点にある。
の目的は、電気的制御で可視光を高速に切り換えが可能
で、且つ安価で小型な光スイツチを提供する点にある。
本発明の光スイツチは、Si単結晶基板上にｎ型ZnSよ
りなるクラツド層及びｎ型ZnSxSe1−ｘ（但し０ｘ＜
１）よりなる交差型導波層、及び該導波層交叉部及び基
板側に電極を形成してなる事を特徴とした光スイツチ。
りなるクラツド層及びｎ型ZnSxSe1−ｘ（但し０ｘ＜
１）よりなる交差型導波層、及び該導波層交叉部及び基
板側に電極を形成してなる事を特徴とした光スイツチ。
本発明の上記構成によれば、シヨツトキー電極より導
波層に注入されたキヤリヤーにより、フエルミルベルが
上り、見かけ上バンドギヤツプが拡がる事により実効屈
折率が下がるためにそれまで透過していた光波が電極下
に於て全反射され、光の切り換えを可能とするものであ
る。
波層に注入されたキヤリヤーにより、フエルミルベルが
上り、見かけ上バンドギヤツプが拡がる事により実効屈
折率が下がるためにそれまで透過していた光波が電極下
に於て全反射され、光の切り換えを可能とするものであ
る。
以下実施例に基づき本発明を説明する。
〔実施例１〕 第１図は本発明に基づくリツジ型光スイツチの構成上
面図を、又第２図は、スイツチ部の構成断面図を示す。
Ｐ型Si単結晶基板１上にノンドープZnSエピタキシヤル
層からなるクラツド層２を１μ形成し、その中央にスト
ライプ状低抵抗ｎ型層３を形成。さらに全面にキヤリヤ
濃度が1015〜1014/cm3のZnS0.5Se0.5混晶層４を３μエ
ピタキシヤル成長した後ドライエツチング等により、交
差型リツジ部５以外を1.7μエツチングにより除去して
導波路とする。
面図を、又第２図は、スイツチ部の構成断面図を示す。
Ｐ型Si単結晶基板１上にノンドープZnSエピタキシヤル
層からなるクラツド層２を１μ形成し、その中央にスト
ライプ状低抵抗ｎ型層３を形成。さらに全面にキヤリヤ
濃度が1015〜1014/cm3のZnS0.5Se0.5混晶層４を３μエ
ピタキシヤル成長した後ドライエツチング等により、交
差型リツジ部５以外を1.7μエツチングにより除去して
導波路とする。
さらに交叉部上のリツジ部にストライプ状に低抵抗ｎ
型層６を深さ1.7μ形成し該低抵抗ストライプ部を除い
てSiO2パツシベーシヨン膜７を0.5μさらにその上にキ
ヤリヤ注入用In電極８と、GaAs基板上にAuGe電極９を形
成してなる。
型層６を深さ1.7μ形成し該低抵抗ストライプ部を除い
てSiO2パツシベーシヨン膜７を0.5μさらにその上にキ
ヤリヤ注入用In電極８と、GaAs基板上にAuGe電極９を形
成してなる。
リツジ部の幅は導波路部分で10μ、交叉部分で15μ、
又電流閉じ込め用に設けた低抵抗部分の幅は１μ、長さ
200μで、導波路の交叉角10は５゜である。In電極８に
−、AuGe電極９に＋のDC数Ｖを引加する事で光入力端1.
11に入れたHe−Heレーザー光（波長0.633μ）が全反射
を起こし、出力端3.12から4.13へ切り変えられた。消光
比は20dBであった。
又電流閉じ込め用に設けた低抵抗部分の幅は１μ、長さ
200μで、導波路の交叉角10は５゜である。In電極８に
−、AuGe電極９に＋のDC数Ｖを引加する事で光入力端1.
11に入れたHe−Heレーザー光（波長0.633μ）が全反射
を起こし、出力端3.12から4.13へ切り変えられた。消光
比は20dBであった。
上記導波路の形状等に関するサイズは単に１例に過ぎ
ないが、クラツド層及び交差部に設けた低抵抗ストライ
ト部を形成しないと、キヤリヤーの拡がりのため、屈折
率変化の空間的急峻性が失われ、全反射の効率が悪く、
消光比が大きくとれなかった。
ないが、クラツド層及び交差部に設けた低抵抗ストライ
ト部を形成しないと、キヤリヤーの拡がりのため、屈折
率変化の空間的急峻性が失われ、全反射の効率が悪く、
消光比が大きくとれなかった。
又、本素子の作製にあたっては、薄膜形成に於ては、
MBE法、MO−CVD法等低温プロセスが、不純物及び欠陥濃
度の低いものが得られている点で優れており、又、低抵
抗部分は、イオン打込みが好ましい。又導波路のリツジ
部形成に於ては、壁面の形状が散乱損失に大きく効くの
で、イオンビームエツチングが好ましいが、この限りで
はない。
MBE法、MO−CVD法等低温プロセスが、不純物及び欠陥濃
度の低いものが得られている点で優れており、又、低抵
抗部分は、イオン打込みが好ましい。又導波路のリツジ
部形成に於ては、壁面の形状が散乱損失に大きく効くの
で、イオンビームエツチングが好ましいが、この限りで
はない。
〔実施例２〕 第３図は、導波層として誘電体装荷型を用いた光スイ
ツチの構成断面図を示す。
ツチの構成断面図を示す。
実施例１と同様Ｐ型Si単結晶基板上に低抵抗ｎ型ZnS
よりなるクラツド層14を１μ，キヤリヤ濃度1014cmのZn
S0.8Se0.2導波層15を１μ、さらにその上に交差型にｎ
型低抵抗ZnS層16を1.5μ形成し、さらに該交差部に幅１
μ，長さ300μの窓を残してSiO2パツシベーシヨン膜17
を0.5μ形成した後In電極18を形成してなる。一方、基
板側は、上記窓部に対向させて、基板をストライプ状19
にエツチングにより抜き、露出したクラツド層部を幅１
μ長さ300μ残してSiO2パツシベーシヨン膜20を形成し
た後、Au電極21を形成してなる、本素子では、導波路形
成の際のエツチングの終点をSeの検出により停止すれば
よく、又、低抵抗部をクラツド層、リツジ部に選択的に
つくらなくてもスイツチングが可能な点で製造的には優
れている。又利用する光の波長は赤外から、約0.5μま
で及ぶ。
よりなるクラツド層14を１μ，キヤリヤ濃度1014cmのZn
S0.8Se0.2導波層15を１μ、さらにその上に交差型にｎ
型低抵抗ZnS層16を1.5μ形成し、さらに該交差部に幅１
μ，長さ300μの窓を残してSiO2パツシベーシヨン膜17
を0.5μ形成した後In電極18を形成してなる。一方、基
板側は、上記窓部に対向させて、基板をストライプ状19
にエツチングにより抜き、露出したクラツド層部を幅１
μ長さ300μ残してSiO2パツシベーシヨン膜20を形成し
た後、Au電極21を形成してなる、本素子では、導波路形
成の際のエツチングの終点をSeの検出により停止すれば
よく、又、低抵抗部をクラツド層、リツジ部に選択的に
つくらなくてもスイツチングが可能な点で製造的には優
れている。又利用する光の波長は赤外から、約0.5μま
で及ぶ。
又、本素子は、光スイツチ部は高々2mm角でよく、Si
基板を用いているので、MO−CVD法等により量産性のあ
る構造を有するものである。
基板を用いているので、MO−CVD法等により量産性のあ
る構造を有するものである。
以上述べた如く、本発明によれば、Si単結晶基板上に
ｎ型ZuSxSe1−ｘ（但し０＜ｘ１）よりなるクラツド
層、及びｎ型ZnSySe（１−ｙ）（但し０ｙ＜１且つｙ
＜ｘ）よりなる交差型導波層、及び該導波層交差部及び
基板側に電極を形成する事により、可視光の電気的、高
速切り換えが可能で、且つ安価で小型な光スイツチを提
供するという効果を有する。
ｎ型ZuSxSe1−ｘ（但し０＜ｘ１）よりなるクラツド
層、及びｎ型ZnSySe（１−ｙ）（但し０ｙ＜１且つｙ
＜ｘ）よりなる交差型導波層、及び該導波層交差部及び
基板側に電極を形成する事により、可視光の電気的、高
速切り換えが可能で、且つ安価で小型な光スイツチを提
供するという効果を有する。
これにより、従来プラスチツクフアイバー等安価な、
光伝送媒体と価格的にマツチングしなかった光スイツチ
に代り、本発明に基づく光スイツチが普及する事によ
り、オフイス内情報処理、自動車航空機、又は機器間伝
送、その他、短距離での大量でノイズ等に対し安全な情
報処理網を構築する上で本発明の果す役割ははかりしれ
ないと確信する。
光伝送媒体と価格的にマツチングしなかった光スイツチ
に代り、本発明に基づく光スイツチが普及する事によ
り、オフイス内情報処理、自動車航空機、又は機器間伝
送、その他、短距離での大量でノイズ等に対し安全な情
報処理網を構築する上で本発明の果す役割ははかりしれ
ないと確信する。
第１図は、本発明のリツジ型光スイツチの構成上面図。 第２図は、本発明のリツジ型光スイツチの構成断面図。 1:Si基板、2:クラツド層 3:低抵抗層、4:ZnS0.5Se0.5混晶層 5:リツジ部、6:低抵抗層 7:SiO2膜、8:In電極 9:AuGe電極、10:交叉角 11:入力端１、12,13:光出力端 第３図は本発明の積層型光スイツチの構成断面図。 14:クラツド層、15:導波層 16:低抵抗層、17:SiO2膜 18:In電極、19:基板窓部 20:SiO2、21:Au電極 第４図は、従来のメカニカルスイツチの構成図 22:入力フアイバ、23,25:集光レンズ 26,27:出力フアイバ 24:可動プリズム 第５図は、薄膜光スイツチの基本原理図 28:交差部、29:ミラー 30:入力導波路、31:光波 32,33:出力導波路
Claims (3)
- 【請求項１】Si単結晶基板上にｎ型ZnSxSe1−ｘ（但し
０＜ｘ１）よりなるクラツド層、及びｎ型ZnSySe（１
−ｙ）（但し０ｙ＜１且つｙ＜ｘ）よりなる交差型導
波層、及び該導波層交差部及び基板側に電極を形成して
なる事を特徴とした光スイツチ。 - 【請求項２】導波層がリツジ型導波路よりなり、交差部
のリツジ層の一部及びクラツド層にストライブ状の低抵
抗域を設置した事を特徴とした特許請求の範囲第１項記
載の光スイツチ。 - 【請求項３】導波層がｎ型ZnSySe（１−ｙ）（但し０
ｙ＜１）薄膜上にｎ型ZnSzSe1−ｚ（但し０＜Ｚ１且
つＺ＜ｘ）ストライプを設けた積層型導波路よりなり、
交叉部の積層部分上にストライプ状金属電極を、又基板
側は該ストライプ状電極に対応して基板をエツチング
し、バツフアー層の露出部を除いてSiO2パツシベーシヨ
ン膜を形成し、該露出部にストライプ状金属電極を設け
た事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光スイツ
チ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9290586A JPH083594B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9290586A JPH083594B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | 光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62249128A JPS62249128A (ja) | 1987-10-30 |
| JPH083594B2 true JPH083594B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=14067496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9290586A Expired - Lifetime JPH083594B2 (ja) | 1986-04-22 | 1986-04-22 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083594B2 (ja) |
-
1986
- 1986-04-22 JP JP9290586A patent/JPH083594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62249128A (ja) | 1987-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4166669A (en) | Planar optical waveguide, modulator, variable coupler and switch | |
| JP2583480B2 (ja) | 光スイッチ及び光スイッチアレイ | |
| CA1178703A (en) | Optical switch | |
| JP2873062B2 (ja) | 光集積装置およびその製造方法 | |
| US5146513A (en) | Semiconductor optical device and array of the same | |
| EP0233011B1 (en) | Optical switch | |
| CA1284835C (en) | All-optical modulator with a channel waveguide | |
| US4784451A (en) | Waveguide optical switches | |
| JPH03228032A (ja) | 光方向性結合器 | |
| US5381023A (en) | Semiconductor device for control of a signal light | |
| JPH083594B2 (ja) | 光スイツチ | |
| Cinguino et al. | Low-loss ridge optical waveguides in quarternary InGaAlAs/InP grown by MBE | |
| US5581108A (en) | Optical Switching device | |
| US5247592A (en) | Semiconductor optical device and array of the same | |
| JPH0511609B2 (ja) | ||
| JPH083595B2 (ja) | 光スイツチ | |
| JP2841860B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH0827446B2 (ja) | 量子井戸形光変調器およびその製造方法 | |
| JP2897371B2 (ja) | 半導体導波路型偏光制御素子 | |
| Hausken et al. | Impurity‐induced‐disordered phase modulators in AlGaAs/GaAs quantum well and double‐heterostructure waveguides | |
| JP2626208B2 (ja) | 半導体導波路型偏光制御素子 | |
| Okamoto et al. | InGaAsP double‐heterostructure optical waveguides with p+‐n junction and their electroabsorption | |
| JPH06148699A (ja) | 光閉じ込め変調型半導体光スイッチ装置とその製造方法 | |
| JPH04291780A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2781655B2 (ja) | 方向性結合器型半導体光スイッチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |