JPH0850213A

JPH0850213A - 集積型光カップラ及びその使用方法

Info

Publication number: JPH0850213A
Application number: JP6205998A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Hasegawa; 光利長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】集積化が容易で、プロセスが容易であり、信
頼性、再現性、歩留りに優れた集積型光カップラであ
る。【構成】半導体基板５上に構成されたチャンネル導波
路構造に光波の分岐・結合を行なう為のカップラ部３が
構成されている。カップラ部３の導波路層７ｂは、カッ
プラ部以外の導波路層７ａに比べ、導波路の層方向の界
分布が拡がって形成されている。これにより、カップラ
２形成の際のプロセスの自由度が広がり、光波分岐比、
結合効率の制御が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信の分野に必要と
される光電子集積回路などに用いられる光半導体素子、
特に集積型カップラおよびその使用法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、交差する光導波路の分岐、結合を
行なう為に、図１７、図１８に示す様に、導波路１１０
２の交差部に微細なスリット１１０１を層方向に形成
し、光の透過、反射を制御するカップラを構成すること
が提案されている。こうした集積カップラの試作例とし
て、十字型の分岐干渉型のレーザが報告されている（例
えば、Ｊ．Ｓａｌｔｚｍａｎｅｔ．ａｌ．“Ｃｒｏｓ
ｓｃｏｕｐｌｅｄｃａｖｉｔｙｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒｌａｓｅｒ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．５２，１０，ｐｐ．７６７〜７６９（Ｍａｒｃｈ
１９８８）参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、カップラとなるスリット１１０１の先端
部を活性層１１０５の中央に設定し、光導波光の層方向
の界分布１１０７を分割することにより、光導波光の結
合効率、分岐比の制御を行うのであるが、加工深さの有
効範囲が活性層１１０５の厚さで決まり、その有効範囲
が狭い（通常、半導体レーザの場合、活性層は０．１μ
ｍ以下）。また、スリット１１０１はエッチングによっ
て形成するので、活性層１１０５の層方向中央付近に制
御するのは困難で、即ち分割比（透過／反射の比）を制
御するのは困難で、再現性、歩留りが悪かった。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、波面分割型カップラ形成の際の加工深さ、加工位置
のプロセス有効範囲、プロセスの自由度を広げ、且つ分
岐比、結合効率の制御を容易にし、信頼性、再現性及び
歩留りに優れる集積型光カップラ及びその使用法を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の集積型光カップラでは、チャンネル導波路構造に光
波の分岐・結合を行なう為のカップラ部が構成され、例
えば、カップラ部の導波路層（コア層）が層方向に広が
って（厚く）形成されて波面分割型の分岐・結合を行な
う。

【０００６】この様に光カップラ部の導波路層が広がっ
ていることにより、光カップラ部で光波の界分布は広が
り、カップラ部を構成するスリット、エッチング部など
の加工深さのプロセス有効範囲が広くなり制御も容易に
なる。

【０００７】より一般的には、本発明の集積型光カップ
ラは、半導体基板上に構成されたチャンネル導波路構造
に光波の分岐・結合を行なう為のカップラ部が構成され
ており、該カップラ部の導波路層は、カップラ部以外の
導波路層に比べ、導波路の層方向の界分布が広がって形
成されていることを特徴とする。

【０００８】より具体的には、導波路の層方向の界分布
を広げるために、前記カップラ部の導波路層厚はカップ
ラ部以外の導波路層厚に比べ厚く形成されていたり、前
記カップラ部は埋め込み構造で形成され、該カップラ部
の導波路層はカップラ部以外の導波路層と異なっていた
り、前記カップラ部の導波路層のエネルギーギャップの
値は、カップラ部以外の導波路層のエネルギーギャップ
以上であったりする（エネルギーギャップが大きくなれ
ば屈折率が小さくなり導波路の層方向の界分布が広が
る）。

【０００９】更に、前記カップラ部は、微細なスリット
溝が形成されていたり、チャンネル光導波路構造は、層
方向に活性層を含んだり、チャンネル光導波路構造は複
数形成されて交差部を有し、交差部中に光カップラが構
成されて光波の分岐・結合を行なったり、チャンネル光
導波路構造の交差部はＸ字型、Ｔ字型等であったり、光
カップラによるチャンネル光導波路構造間の結合によっ
て複合の共振器が形成されていたりする。

【００１０】また、前記チャンネル導波路構造が、前記
カップラ部を成す交差部位を含んで複数形成され、その
うち１組は光増幅領域となり、他の１組は送信部と受信
部の少なくとも一方に接続される様に構成され、分岐、
合流、増幅機能を示す光ノードを構成していたりする。

【００１１】本発明の集積型光カップラを用いる光送受
信機では、端末装置からの信号をもとに発光デバイスを
駆動し、光信号を出力させる機能と光検出部からの電気
信号を再生中継して、端末装置へ送る機能を持つ制御部
と、電気信号にしたがって光信号を発生する発光デバイ
スから出力された光信号を増幅する半導体光増幅器と、
光信号を電気信号に変換する光検出部と、光検出部へ入
力される光信号を増幅する半導体光増幅器と、前記集積
型光カップラから構成されることを特徴とする。

【００１２】更に、本発明の集積型光カップラを用いる
光バス型ＬＡＮでは、前記の種々の態様の集積型光カッ
プラ、前記光送受信機をそれぞれ少なくとも１つ含むこ
とを特徴とする。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明による第１の実施例のデバイ
スの上面図であり、同図において、１はリッジ導波路、
２はカップラとなる微細スリット、３はスリット２の形
成されたカップラ部である。

【００１４】図２は図１のＡ−Ａ´断面図（左右方向に
伸びる導波路１に沿った断面）であり、同図において、
４、１０は上下面に形成されたＡｕ電極、５はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板、６ａ、６ｂはｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、
７ａ、７ｂはＧａＡｓ活性層、８ａ、８ｂはｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層、９はｐ^＋−ＧａＡｓキャップ層であ
る。図２に示す様に、スリット２の加工先端は層方向の
界分布１１ｂの中央付近までとし（即ち、界分布１１ｂ
の中心が位置する活性層７ｂ部分まで）、積層方向の波
面分割を行なっている。

【００１５】この様に、カップラ部３の導波路層７ｂを
厚くすることにより、スリット２の加工深さの有広範囲
が広くなり、且つカップラ部３での界分布１１ｂが、カ
ップラ部３にに入る前の界分布１１ａよりブロードにな
っている為、分岐比の制御が容易となる。この様なスリ
ット２の形成には、集束イオンビーム（ＦＩＢ）による
エッチング、反応性イオンビーム（ＲＩＢ）によるエッ
チングなどの微細加工技術が利用できる。

【００１６】図３と図４は、第１実施例のカップラを複
合共振器の一種である干渉分岐型レーザの構成に用いた
適用例を示す。十字に交差するリッジ型導波路１が形成
され、夫々の導波路１の外側の導波路端１ａはへき開面
で形成されるミラーとなっている。リッジ上部には電極
４が、図３に斜線部で示すパターンで形成され、活性層
７ｂへの電流注入を可能としている。図４には、図３の
Ｃ−Ｃ´線に沿ったリッジ部の断面構造が示されている
（図２の符号と同一のものは同一の部位を示す）。

【００１７】図３のデバイスは、縦方向と横方向の共振
器がカップラ２を介して相互に結合している構成となっ
ている為、複合の共振器型のレーザを形成し、発振スペ
クトルの単一縦モード化及び安定化を図ることが出来
る。

【００１８】次に、本例の作製プロセスを説明する。先
ず、ｎ−ＧａＡｓ基板５に分子線エピタキシー法（ＭＢ
Ｅ法）等でｎ−クラッド層６ａからキャップ層９までエ
ピ成長を行なう。次に、スパッタ蒸着等によりＳｉＯ_２
膜を全面に堆積した後、フォトリソグラフィーとエッチ
ングによりカップラ部３となる部分のみをＲＩＢＥによ
り基板５付近まで加工する。更に、リッジ上部に残って
いるＳｉＯ_２膜をマスクとして、ＬＰＥ法等でカップラ
部３のエッチングされた部分に高抵抗のｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ６ｂ、導波路層ＧａＡｓ７ｂ、ｐ−ＡｌＧａＡｓ８ｂ
を選択成長して平坦化する。

【００１９】更に、フォトリソグラフィーによりリッジ
導波路パターン（十字パターン）を形成し、ＲＩＢＥに
より、リッジ導波路１を加工する。更に、ＳｉＯ_ｘ膜１
２を全面に堆積し、リッジ上部のｐ^＋−ＧａＡｓキャッ
プ層９の頭出しを行う。最後に、基板５の研磨を行なっ
て上下両面にオーミック電極となるＡｕ膜４、１０を蒸
着し、コンタクトを取る為アロイ処理を行なう。カップ
ラ部３へのカップラ２の形成は、ＦＩＢＥによりエッチ
ング加工して行う。イオンとしてはＧａ⁺ビームを用い
加速は４０ｋｅＶとした。最後に、４端面１ａのへき開
を行ない、ステムに実装し電極４のワイヤボンディング
を施して完成する。

【００２０】図５は、第１実施例のカップラを送受信部
を内蔵する光増幅器に応用した例を示す。縦方向のリッ
ジ部は、電流注入を行ない光アンプ部１４、１５を形成
する。また、入出力端面にはＡＲ（無反射）コート１
８、１９が施されている。入力してきた波長λ１の光は
ＡＲコート１８を通って導波路１に入り、光アンプ部１
４で光増幅されてカップラ２に達する。ここで、その光
パワーの一部は反射されて受信部１７のフォトダイオー
ドによって検出され、また他部はカップラ２を透過して
更に光アンプ部１５で光増幅を受け出力側に達する。

【００２１】一方、送信部１６は分布帰還型（ＤＦＢ）
構造から成るレーザを構成し、波長λ２の光波をカップ
ラ２を介して出力側へ送出する。この様に、カップラ２
を含む集積化の構造により、入力信号の検波、送出、及
び自局信号の送出が可能な機能的集積光ノードを実現す
ることができる。

【００２２】図６は本発明による第２の実施例を示す。
本実施例では、スリット２２は導波路１の伝搬方向に対
して垂直な面を形成し、反射及び透過の比率を制御して
いる。第２実施例のデバイス構成は、図３の応用例と同
じく、複合共振器型のレーザとなり、安定した単一縦モ
ードを維持することが可能となる。すなわち、へき開面
２４、２５とカップラ２２とから成る２つの共振器Ｄ、
Ｅの複合となり、共振器の長さを微調することにより両
者のリップル間隔が異なりビート周波数を小さくするこ
とが出来る為、複合共振器として発振可能なスペクトル
間隔を大きくし安定縦モードを達成できる。

【００２３】上記実施例においては、カップラとして、
層方向の界分布の中央付近で分割するタイプの波面分割
分岐型のカップラについて述べたが、本発明は界分布の
下まで深く加工したタイプのカップラにも適用出来るこ
とは勿論である。

【００２４】図７と図８はこうしたタイプの第３実施例
を示し、この第３実施例では、第１、第２実施例で分岐
比を制御するのに層方向の界分布を波面分割（層方向波
面分割と称する）すべくスリットの加工深さを界分布の
中央に設定していたのに対して、水平方向の界分布の波
面分割（水平方向波面分割と称する）を行なう為に平坦
部に形成されたスリット２８の深さは導波路１の下部に
達するまで深くし、スリット２８の水平方向の加工長さ
を界分布の中央Ｇに設定している。

【００２５】図７のＦ−Ｆ´断面図である図８に示す通
り、スリット２８の加工深さは層方向界分布（斜線部で
示す）の下部に達するまで深くなっている。図８におい
て、図２と同じ符号で示す部分は同一機能部を示す。

【００２６】図９は第４実施例を示す。第４実施例は本
発明を受信部を併設した光ノードに応用した例である。
図１０と図１１は図９のＡ−Ａ´断面図、Ｂ−Ｂ´断面
図を夫々示す。

【００２７】図９において、２９はＦＩＢＥで形成され
た全反射ミラー（４５°ミラー）であるスリット溝（集
積カップラ部３２を構成する）であり、３０ａ、３０ｂ
は電流注入によってゲインを有する光アンプを具備する
増幅領域、３１は逆バイアス印加により動作する光検出
器を具備する光検出領域である。３８ａ、３８ｂは端面
に形成された反射防止（ＡＲ）コートであり、Ａｌ₂Ｏ₃
＋ＺｒＯ₂をエレクトロンビーム（ＥＢ）蒸着によって
堆積している。３９は導波路である。

【００２８】導波路３９は上面にＴ字型に形成されたも
ので、その中心から上下方向の導波路部分は増幅領域３
０ａ、３０ｂとされ、左方向は光検出領域３１とされて
いる。スリット溝２９は、その長手方向が、上述したＴ
字型の導波路３９の各長手方向に対して４５°傾斜し、
右上および右下端より中央部まで伸びたものとなってい
て、導波路３９の略中央部分に設けられている。これに
より、導波路３９の中央部分は破線にて示した集積カッ
プラ部３２とされる。

【００２９】次に、第４実施例のプロセス手順を説明す
る。先ず、図１０と図１１から分かる様に、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板４１上に、ＭＢＥ法により、順次、バッファ層と
してのｎ型ＧａＡｓ４２を１μｍ厚で、クラッド層とし
てのｎ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ４３ａを１．５μｍ厚で形
成した。次に、ノンドープＧａＡｓ（１００Å厚）、Ａ
ｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ（３０Å厚）を４回繰り返し積層し最
後にＧａＡｓを１００Å厚で積層し、多重量子井戸構造
の活性層４４ａを形成し、その上にクラッド層としての
ｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ４５ａを１．５μｍ厚で、キャ
ップ層としてのＧａＡｓ４６を０．５μｍ厚で形成し
た。

【００３０】続いて、全面にＳｉＯ₂膜（厚さ２０００
Å）をスパッタ法によって形成した後、フォトリソグラ
フィー工程と４．０ＰａのＣＦ₄ガス雰囲気でのＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、所望のカップラ部
３２のみのＳｉＯ₂を除去し、ここのマスクを通して塩
素ガス雰囲気のＲＩＢＥ法によりバッファ層４２の下
０．２μｍまでエッチングする。更に、このマスクを用
いてＣＢＥ法で順次、クラッド層としてのｎ型Ａｌ_0.4
Ｇａ_0.6Ａｓ４３ｂを２．５μｍ厚で、導波路としてノ
ンドープＧａＡｓ４４ｂを０．５μｍ厚で、次にクラッ
ド層としてのｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ４５ｂを１．５μ
ｍ厚で形成した。

【００３１】続いて、この半導体レーザウェハ上に、フ
ォトリソグラフィー工程により、幅３μｍの所望のＴ字
型のマスクパターン（導波路３９のパターン）を形成
し、このマスクを通して塩素ガス雰囲気のＲＩＢＥ法に
より活性層４４ａの手前０．２μｍまでエッチングし、
リッジ部を形成して横方向の閉じ込めを行なうストライ
プ構造とした。

【００３２】続いて、このリッジが形成されたレーザウ
ェハ上に、ＳｉＮから成る絶縁膜４７（厚さ１２００
Å）をプラズマＣＶＤ法によって形成し、ＳｉＮ絶縁膜
４７上にレジストを約１．０μｍスピンコートした。そ
の後、４ＰａのＯ₂雰囲気でのＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）法によって、リッジの頂き部に成膜されたレ
ジストのみを除去し、リッジの頂き部のＳｉＮ絶縁膜４
７を露出させ、更に４ＰａのＣＦ₄ガス雰囲気でのＲＩ
Ｅ法を実施してリッジの頂き部の露出したＳｉＮ絶縁膜
を選択的にエッチングした。その後、残存しているレジ
ストを４ＰａのＯ₂雰囲気でのＲＩＥ法により除去し
た。

【００３３】次いで、リッジの頂き部に形成された表面
酸化膜を塩酸によってウェットエッチングし電流注入窓
とし、続いて、上部電極としてＣｒ−Ａｕオーミック用
電極４８を真空蒸着法で形成し、ＧａＡｓ基板４１をラ
ッピングで１００μｍの厚さまで削った後にｎ型用オー
ミック用電極４９としてＡｕＧｅ−Ａｕ電極を蒸着し
た。そして、ｐ型、ｎ型の電極のオーミックコンタクト
をとる為の熱処理を行ない、リッジ型光半導体素子とし
た。

【００３４】更に、加速電圧４０ｋｅＶのＧａ⁺イオン
を用いたＦＩＢ法によるエッチングにより、カップラ部
３２のリッジ部にスリット溝２９を図１１に示す態様で
形成した。スリット溝２９は上述した如く深さは活性層
４４ｂより１μｍ深く、且つ溝の傾斜角度は８５°以上
になる様にした。

【００３５】最後に、共振面をへき開により形成し、Ｅ
Ｂ（エレクトロンビーム）蒸着によってＡｌ₂Ｏ₃＋Ｚｒ
Ｏ₂を蒸着しＡＲコート３８ａ、３８ｂとし、スクライ
ブで分離し、電極４８、４９はワイヤーボンディングに
より取り出した。

【００３６】次に、動作について説明する。入射した光
波３３は、増幅領域３０ａにて増幅された入射波３４と
して集積カップラ部３２に入射し、透過波３６と反射波
３５に分離される。反射波３５は入射波３３の光検出領
域３１にて光電変換され、光波３３中の信号成分をモニ
ターすることが行なわれる。一方、透過波３６は増幅領
域３０ｂにて更に増幅され、出射光３７として出力され
る。

【００３７】カップラ部３２の損失及び端面結合損失を
補填する形で増幅領域３０ａ、３０ｂの光増幅率（ゲイ
ン）を設定すれば、見掛け上、損失のない受光用光ノー
ドとして機能し多段化接続が可能となる。

【００３８】なお、以上の説明においては、受信のみを
行なうものとして説明したが、送信部、受信部を併設さ
せれば送受信可能な光ノードの実現が可能となり、この
様に構成しても当然よい。

【００３９】図１２は本発明の第５実施例を示し、図１
３は図１２のカップラ部のＡ−Ａ´断面図である。本実
施例は本発明を双方向型の光ノードに応用した例であ
る。

【００４０】本実施例では、バスライン方向に配置され
て光増幅部８０ａ、８０ｂが形成され、受信部、送信部
への分岐導波路８２、８３がバスライン方向の導波路８
４と交差している。分岐カップラ部８８は、交差部にス
リット溝８１を形成することによって、光波の分岐・結
合を行なっている。分岐結合の比率は、導波路の光電磁
界分布と溝８１の長さ、深さなどを制御（位置制御）す
ることによって、調整することができる。本実施例のス
リット溝８１は、前記第１実施例と同様の構成で実現で
きる。

【００４１】尚、図１２において、８５ａはバスライン
を成すファイバ９１の端面が当接するＡＲコート、８５
ｂはバスラインを成すファイバ９２の端面が当接するＡ
Ｒコート、８５ｃは受信部側のファイバ９４が当接する
ＡＲコート、８５ｄは送信部側のファイバ９５が当接す
るＡＲコートであり、図１３において、図１１の符号と
同一の符号で示すものは図１１の部位と同じものであ
る。

【００４２】第５実施例の動作を説明する。光ファイバ
９１、ＡＲコート８５ａを介して入射した光波は、増幅
部８０ａで増幅された入射波として集積カップラ部８８
に入り、まず反射・透過する双方向型のスリット溝８１
により、光波は左側の受信部への導波路８２に入る光波
と上側の増幅部８０ｂに入る光波と右側の送信部への導
波路８３に入る光波（これは不図示のアイソレータによ
って遮断され、送信部の周波数安定化が図られる）とに
分岐される。

【００４３】上記分岐光波のうち、導波路８２、ファイ
バ９４を経て受信部に入る光波はそこで信号が検出さ
れ、増幅部８０ｂへ入った光波はそこで更に増幅されて
ファイバ９２へと出力される。逆からＡＲコート８５ｂ
を介して入射した光波についても、上と同じ処理を受け
る。一方、送信部からファイバ９５、導波路８３を介し
てカップラ部８８に入る光波はスリット溝８１によって
透過、反射され、導波路８２に入る光波と増幅部８０
ａ、８０ｂへと入る光波に分岐される。

【００４４】導波路８２とファイバ９４を介して受信部
に入る光波はそこで信号成分がモニタされ、増幅部８０
ａ、８０ｂへと入る光波は、夫々、そこで増幅されてフ
ァイバ９１、９２へと出力される。

【００４５】ところで、以上の実施例においては、レー
ザ構造の共振面をへき開によって形成した例を示した
が、ＲＩＢＥ法、反応性イオンエッチング等のドライエ
ッチング等のエッチングによって形成されるエッチング
端面を用いてもよい。

【００４６】また、以上の実施例においては、活性領域
をＭＱＷ（多重量子井戸構造）で形成したが、本発明は
これに限定されるものではなく、ＤＨ（ダブルヘテロ）
構造、ＳＱＷ（単一量子井戸）構造などであってもよ
い。

【００４７】また、以上の実施例においては、ＧａＡｓ
系を用いたリッジウェーブ型構造を例にとって述べた
が、ＢＨ（埋め込みヘトロストライプ）構造、ＣＰＳ構
造（チャネル基板プレーナストライプ）、電流光の狭窄
の為の吸収層を活性層近くに設けた構造等の屈折率導波
型のレーザ構造も有効である。ストライプ電極型やプロ
トンボンバード型などの利得導波型レーザなどに対して
も有効である。

【００４８】更に加えて、半導体レーザの材料はＧａＡ
ｓ・ＡｌＧａＡｓ系の他、ＩｎＰ・ＩｎＧａＡｓＰ系、
ＡｌＧａＩｎＰ系等の材料に対しても同様に当てはまる
のは言うまでもない。

【００４９】図１４に上記実施例に示した集積型光カッ
プラをバス型光ＬＡＮに用いた場合の第６実施例を示し
た。

【００５０】図１４において、１０１は本発明の光カッ
プラ（上記実施例で説明済み）、１０５は光トランシー
バー、１０６は端末装置、１０２は半導体光増幅器、１
０４は光ファイバーである（第４実施例を用いた場合は
半導体光増幅器１０２は必要に応じて設置すればよ
い）。

【００５１】光トランシーバー１０５は、例えば図１５
のような構成になっている。図１５において、１２１は
制御回路、１２０は半導体レーザ、１２３は光検出器、
１１１は本発明の光カップラ、１２２は半導体光増幅器
である（本発明の第４実施例を光カップラを用いた場合
は光カップラと光増幅器と光検出器は集積されているの
で、光増幅器と光検出器は必要に応じて設置すればよ
い）。

【００５２】バス型光ＬＡＮの部分は、例えば、ＣＳＭ
Ａ／ＣＤ方式の通信方式を用いる。もちろん、他のトー
クンパス、ＴＤＭＡなどの通信方式でもかまわない。

【００５３】端末装置１０６からの通信要求は光トラン
シーバー１０５へ送られ、光トランシーバー１０５中の
制御回路１２１は、光ＬＡＮの通信方式にしたがって半
導体レーザ１２０を駆動して光パルス信号（デジタル信
号）を送信する。送信された光信号は、半導体光増幅器
１２２でＡＰＣ（自動パワー制御）増幅され、光カップ
ラ１１１を介して、光カップラ１０１へ送られ、バスラ
イン上へ信号を送り出す。バスライン上には適当なとこ
ろに半導体光増幅器１０２があり、光信号をＡＰＣ増幅
する。一方、受信の過程は、バスライン上を伝送される
光信号が光カップラ１０１から分岐され、光トランシー
バー１０５へ入力された光信号は、光カップラ１１１で
分岐されて半導体光増幅器１２２を通してＡＰＣ増幅さ
れ、光検出器１２３で受信されて電気信号に変換され
る。この電気信号は、制御回路１２１で整形・再生など
をうけ端末装置１０６へ送られる。

【００５４】図１６に、図１４の実施例のバスライン上
の光カップラ１０１のかわりに半導体光増幅機能を有す
る双方向型の光カップラ１３１（第５実施例で説明済
み）を設置した場合の第７実施例を示した。

【００５５】伝送方法は、図１４の第６実施例と同じで
あるのでここでは省略する。また、本実施例では、バス
ライン上の光カップラ１３１の間には、半導体光増幅器
１０２を必要に応じて設置してもよい。

【００５６】

【発明の効果】上記に説明した様に、本発明の構造によ
れば、プロセスが図１７の従来例と比べて容易で、光導
波光の結合効率、分岐比の制御性が向上し、再現性に優
れ、歩留りが向上する。また、光カップラが構成された
光電子集積化デバイスが実現可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の上面図。

【図２】本発明の第１実施例のＡ−Ａ´断面図。

【図３】本発明の第１実施例を干渉分岐型レーザに用い
た上面図。

【図４】図３のＣ−Ｃ´断面図。

【図５】本発明の第１実施例を光増幅器に応用した上面
図。

【図６】本発明の第２実施例の上面図。

【図７】本発明の第３実施例の上面図。

【図８】本発明の第３実施例のＦ−Ｆ´断面図。

【図９】本発明の第４実施例の上面図。

【図１０】本発明の第４実施例のＡ−Ａ´断面図。

【図１１】本発明の第４実施例のＢ−Ｂ´断面図。

【図１２】本発明の第５実施例の上面図。

【図１３】本発明の第５実施例のＡ−Ａ´断面図。

【図１４】本発明の集積型光カップラを用いたバス型光
ＬＡＮのブロック図。

【図１５】バス型光ＬＡＮの光トランシーバーのブロッ
ク図。

【図１６】本発明の双方向型の集積型光カップラを用い
たバス型光ＬＡＮのブロック図。

【図１７】従来例を示す図。

【図１８】従来例を示す図。

【符号の説明】

１，３９，８２，８３，８４導波路１ａ，２４，２５導波路端（へき開面）２，２２，２８，２９，８１スリット３，２８，８８カップラ部４，１０，４８，４９電極５，４１基板６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４
５ｂクラッド層７ａ，７ｂ，４４ａ，４４ｂ活性層（導波路層）９，４６キャップ層１１ａ，１１ｂ，３３，３４，３５，３６，３７光波１２，４７絶縁層１４，１５，３０ａ，３０ｂ，８０ａ，８０ｂ光増幅
領域１６送信部１７，３１光検出領域１８，１９，３８ａ，３８ｂ，８５ａ，８５ｂ，８５
ｃ，８５ｄＡＲコート４１バッファ層９１，９２，９４，９５，１０４光ファイバ１０１，１１１光カップラ１０２，１２２半導体光増幅器１０５光トランシーバー１０６端末装置１２０半導体レーザ１２１制御回路１２３光検出器１３１双方向型光カップラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１７】

【図１８】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

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Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に構成されたチャンネル導
波路構造に光波の分岐・結合を行なう為のカップラ部が
構成されており、該カップラ部の導波路層は、カップラ
部以外の導波路層に比べ、導波路の層方向の界分布が拡
がって形成されていることを特徴とする集積型光カップ
ラ。
【請求項２】前記カップラ部の導波路層厚はカップラ
部以外の導波路層厚に比べ厚く形成されていることを特
徴とする請求項１記載の集積型光カップラ。
【請求項３】前記カップラ部は埋め込み構造で形成さ
れ、該カップラ部の導波路層はカップラ部以外の導波路
層と異なっていることを特徴とする請求項１記載の集積
型光カップラ。
【請求項４】前記カップラ部の導波路層のエネルギー
ギャップの値は、カップラ部以外の導波路層のエネルギ
ーギャップ以上であることを特徴とする請求項１記載の
集積型光カップラ。
【請求項５】前記カップラ部は、微細なスリット溝が
形成されていることを特徴とする請求項１記載の集積型
光カップラ。
【請求項６】前記カップラ部は層方向の光界分布の波
面分割を行なう様に構成されている請求項１記載の集積
型光カップラ。
【請求項７】前記カップラ部は水平方向の光界分布の
波面分割を行なう様に構成されている請求項１記載の集
積型光カップラ。
【請求項８】前記チャンネル光導波路構造は複数形成
されて交差部を有し、そこにカップラ部が構成されて光
波の分岐、結合を行なう請求項１記載の集積型光カップ
ラ。
【請求項９】前記チャンネル光導波路構造の交差部は
Ｘ字型である請求項８記載の集積型光カップラ。
【請求項１０】前記チャンネル光導波路構造の交差部
はＴ字型である請求項８記載の集積型光カップラ。
【請求項１１】前記チャンネル光導波路構造は半導体
基板上に形成され、層方向には活性層を含む導波路が形
成されている請求項１記載の集積型光カップラ。
【請求項１２】前記カップラ部によるチャンネル光導
波路構造間の結合によって複合の共振器が形成されてい
る請求項１記載の光集積型光カップラ。
【請求項１３】前記チャンネル導波路構造が、前記カ
ップラ部を成す交差部位を含んで形成され、そのうち１
つは光増幅領域となり、他の１つは送信部と受信部の少
なくとも一方に接続される様に構成され、分岐、合流、
増幅機能を示す光ノードを構成している請求項１記載の
集積型光カップラ。
【請求項１４】端末装置からの信号をもとに発光デバ
イスを駆動し、光信号を出力させる機能と光検出部から
の電気信号を再生中継して、端末装置へ送る機能を持つ
制御部と、電気信号にしたがって光信号を発生する発光
デバイスから出力された光信号を増幅する半導体光増幅
器と、光信号を電気信号に変換する光検出部と、光検出
部へ入力される光信号を増幅する半導体光増幅器と、請
求項１記載の集積型光カップラから構成されることを特
徴とする光送受信機。
【請求項１５】請求項９または１０記載の集積型光カ
ップラ、請求項１４記載の光送受信機をそれぞれ少なく
とも１つ含んだことを特徴とする光バス型ＬＡＮ。
【請求項１６】請求項１３記載の集積型光カップラ、
請求項１４記載の光送受信機をそれぞれ少なくとも１つ
含んだことを特徴とする光バス型ＬＡＮ。