JPH1010590A - 光分波合波素子 - Google Patents

光分波合波素子

Info

Publication number
JPH1010590A
JPH1010590A JP8178525A JP17852596A JPH1010590A JP H1010590 A JPH1010590 A JP H1010590A JP 8178525 A JP8178525 A JP 8178525A JP 17852596 A JP17852596 A JP 17852596A JP H1010590 A JPH1010590 A JP H1010590A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
wavelength
refractive index
diffraction grating
waveguide
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.)
Pending
Application number
JP8178525A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinzo Suzaki
慎三 須崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP8178525A priority Critical patent/JPH1010590A/ja
Publication of JPH1010590A publication Critical patent/JPH1010590A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力で、しかも波長分解能の高い、波
長制御機能付きの基板型のADM素子を得る。 【解決手段】 中央部において上部・下部の導波路1
2、14を分離層13を挟んで2階建構造に重ね合わ
せ、この中央部において分離層13と上部導波路14と
の間に屈折率の周期的変化による回折格子21を形成す
るとともに、この回折格子21の部分で、上部・下部の
導波路12、14をMQW構造とし、この回折格子21
の部分の両端でリッジ部に凹部27を設け、表面に設け
た電極24に電圧印加することによって形成する電界を
凹部27でアイソレートして導波路12、14のMQW
構造部分に集中させてその屈折率を効率よく変化させ、
ADD&DROPする波長を任意に制御するとともに低
消費電力化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、WDM(wavele
ngth division multiplex)光伝送システム等に好適
な、光導波路から特定波長の光を取り出したり付加した
りする光分波合波素子に関し、とくに、ADM(Add an
d Drop wavelength Multiplexer)と呼ばれる光分波合
波素子の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】光導波路から特定波長の光を取り出した
り付加したりする光分波合波素子としては、従来より、
誘電体多層膜によるフィルター方式のデバイスが用いら
れてきている。このフィルター方式の光分波合波素子
は、隣接する波長ピーク間隔が20nm程度と広い場合
に好適である。
【0003】ところが、WDM技術により、限られた波
長帯、たとえば1.55μm帯の中で8波、16波ある
いは64波と多重化しようとすると、必然的に隣接する
波長間隔が狭くなる。実際のWDM光伝送システムで
は、隣接する波長ピーク間隔が2nm程度ときわめて狭
い。このような場合、従来のフィルター方式の光分波合
波素子は不適なものとなっている。
【0004】そこで、周期的な屈折率変化による1次の
回折格子を設けて、これによるブラッグ反射を利用する
基板型のADM素子などが提案されている(M
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基板型ADM素子では、ADD&DROPする波長を任
意にチューニングすることができないという問題があ
る。すなわち、ADD&DROPする波長は、1次の回
折格子の格子間隔(屈折率変化の周期)とコア・クラッ
ド間の屈折率差で決まるブラッグ反射によって決まる
が、屈折率変化の周期構造や屈折率差はデバイスをいっ
たん作ってしまえば固定のものとなり、結局、ADD&
DROPする波長が固定化されてしまうからである。
【0006】なお、屈折率差は、電界を加えて変化させ
ることも考えられるが、単に電界を加えるだけでは効率
よく屈折率を変えることは難しく、波長チューニングを
低消費電力で行なうことはできない。
【0007】この発明は、上記に鑑み、1個の素子でA
DD&DROPする波長を任意に、しかも低消費電力
で、チューニングできるように改善した、光分波合波素
子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による光分波合波素子においては、半導体
基板上に低屈折率の分離層を挟んで上下に形成された多
重量子井戸構造の導波路層と、該導波路層の光伝搬方向
に沿って形成された1次の回折格子と、電界印加用電極
と、電界をアイソレートするための上記上部導波路層に
設けられた凹部とが備えられることが特徴となってい
る。
【0009】電極に電圧を加えると電界が形成されて、
多重量子井戸構造の導波路層の等価屈折率が大きく変わ
る。上部導波路層には凹部が設けられていて、この凹部
により電界がアイソレートされる。そのため、電圧印加
により形成される電界は、不要な部分に形成されずに、
屈折率を変える必要のある回折格子付近の多重量子井戸
構造導波路層部分にのみ集中して効率よく形成される。
その結果、低電圧でも屈折率を大きく変化させることが
でき、回折格子の周期と導波路の等価屈折率により決ま
るADD&DROPする波長のコントロールを低消費電
力で行なうことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図1におい
て、n−InP基板11上に溝を作った上で、高屈折率
のInGaAsP層12、低屈折率のInP層13、高
屈折率のInGaAsP層14が順次形成され、さらに
InGaAsP層14上に低屈折率のInP層15と高
屈折率のInGaAsP層16とを重ねたリッジ部が作
られている。下部InGaAsP層12は上記の溝によ
りリブ型導波路となっており、上部InGaAsP層1
4はその上のリッジ部によってリッジ型導波路となって
いる。
【0011】これら導波路は中央部において相互に重な
るよう曲げられており、この重なり部では図2に示すよ
うに分離層(InP層)13を挟んだ2階建構造のフィ
ルタ領域となっている。フィルタ領域に連続する導波路
は、入出力ポート31と32の間、入出力ポート33と
34の間を空間的に隔てるために曲げられている。この
ように、導波路は、端から端へ、順に曲がり部、フィル
タ部、曲がり部となって連続している。
【0012】このフィルタ部において、分離層13と上
部導波路層14との間に、光波の伝搬方向に沿って屈折
率変化の周期構造による1次の回折格子21が形成され
ている。なお、この1次の回折格子21は、上部または
下部導波路層12、14と結合し、これらの層12、1
4における光波の伝搬方向に沿っていればよいので、分
離層13と下部導波路層12との間、あるいは、下部導
波路層12と基板11との間、上部導波路層14と低屈
折率層15との間に形成することも可能である。ただ、
導波路層12、14を伝搬する光波の回折格子21との
結合効率の点で、分離層13と上部導波路層14との間
か、分離層13と下部導波路層12との間が望ましい。
そして、この回折格子21の部分では、上部、下部導波
路とも図3に示すように多重量子井戸(MQW)層2
2、23となっている。さらにこの回折格子21の部分
においてリッジ部を覆うように電極24が設けられてい
る。この電極24はワイヤボンディング用パッド25と
一体に連続している。n−InP基板11の裏面全面に
は上記の電極24と対をなす電極26が設けられてい
る。
【0013】そして、リッジ部には、図3にも示すよう
に、回折格子21が設けられたフィルタ部と曲がり部と
の間で、電界アイソレート用の凹部27が設けられてい
る。この凹部27は、たとえばRIE(リアクティブイ
オンエッチング)法などのドライエッチングにより設け
られ、深さが上部導波路(MQW層23、InGaAs
P層14)に到達するほどとし、その間隔は2μm以下
とする。なお、この凹部27は最後に素子全体をカバー
する樹脂(ポリイミド等)により埋められるが、空気層
のままでもよい。
【0014】このフィルタ部の多重量子井戸層22、2
3は、たとえば厚さ8〜10nmのInP障壁層(組成
波長0.91μm)と井戸層(組成波長1.3μm;
1.3μm帯用、1.65μm;1.55μm帯用)と
を10周期程重ねた多層膜からなる。これを作るには、
溝の設けられたn−InP基板11の全面に有機金属気
相成長(MOCVD)法により障壁層と井戸層とを交互
に成長させて多層膜22を形成した後、フィルタ部以外
の曲がり部の多層膜22を除去してその除去した部分に
InGaAsP層12を形成して埋め込むという、いわ
ゆるバットジョイント法などを採用できる。この多層膜
とInGaAsP層12とが並んでいる表面を平坦にし
た後、その上の全面にInP層(分離層)13を設け、
さらにそのInP層13の全面に、上記と同様にバット
ジョイント法などにより上部の多重量子井戸層23とI
nGaAsP層14とを設ける。すなわち、InP層1
3の全面に、障壁層と井戸層とを交互に成長させて多層
膜23を作り、この多層膜23をフィルタ部のみ残して
除去し、除去した部分をInGaAsP層14で埋め
る。
【0015】ポート31から波長λ1、λ2、…、λ
k、…、λnを入射すると、ポート32より波長λkを
取り出す(DROP)ことができ、またポート34から
入射した波長λk’を付加(ADD)してポート33か
ら波長λ1、λ2、…、λk’、…、λnをすることが
できる。このADD&DROPする波長λkは、λk=
2・Λ・neffで定まる。ここで、Λは1次の回折格
子のピッチ(屈折率変化の周期)であり、neffは導
波路(MQW層22、23)の等価屈折率である。
【0016】電極24・26間に電圧を印加して電界を
形成すると、MQW層22、23に大きな屈折率変化を
起こすことができる。この場合、電極24に印加された
電圧により形成される電界は、凹部27によりアイソレ
ートされ、回折格子21が形成されたフィルタ部にのみ
集中する。そのため、低電圧で効率よくMQW層22、
23に屈折率変化を生じさせることができる。
【0017】たとえばMQW層22、23の等価屈折率
が3.25〜3.30とすると、±2V〜±5V程度の
印加電圧変化により、ADD&DROPする波長を±5
nm〜±10nm程変化させることができる。すなわ
ち、印加電圧を変化させることにより、5波〜10波の
中から任意の波長を取り出し、あるいは付加することが
できるとともに、その電圧は低いものでよいので低消費
電力化を図ることができる。
【0018】この場合、リッジ部の一部が凹部27で途
切れることになるが、伝搬する光はその導波モードに何
らの影響も受けない。そのため、電界のみをアイソレー
トし、光の伝搬には何らの支障もないものとなってい
る。
【0019】なお、上記では、バットジョイント法によ
りMQW層22、23を形成したが、中央のフィルタ部
以外の曲がり部では、等価的組成波長が導波波長よりも
十分に短くて低損失な導波路となっていればよいので、
選択成長法などの種々の作製方法を採用することができ
る。選択成長法によると作製が容易であり、その場合、
全面にMQW構造の多層膜を設け、中央のフィルタ部で
等価的組成波長が長く、それ以外の曲がり部では等価的
組成波長が短くなるようにする。これには、MOCVD
法において成長を阻害するマスク(たとえば二酸化珪素
膜など)を設けておくと、そのマスクの周辺(マスクに
覆われていない部分)に成長が阻害された成分が集中的
に成長するという特性を利用する。すなわち、適当なパ
ターンのマスクを使用することにより中央のフィルタ部
のみMOCVD法の成長阻害領域としてその等価的組成
波長が長波長になるようにするのである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のADM
素子によれば、回折格子部分のMQW構造導波路に集中
して電界が形成されるようにしてこの導波路で大きな屈
折率変化を起こすようにしたので、低い電圧印加により
効率よくブラッグ波長を任意に制御でき、WDM光伝送
システムにおいて、低消費電力で任意波長の光信号の付
加あるいは取り出しを行なうことができるようになり、
WDM光伝送システムでの非常に大きな効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す概略斜視図。
【図2】図1のA−A’線断面図。
【図3】図1のB−B’線断面図。
【符号の説明】 11 基板 12、14 高屈折率層 13 低屈折率層 15、16 リッジ部 21 回折格子 22、23 多重量子井戸層 24、26 電極 25 パッド 27 電界アイソレート用凹部 31〜34 ポート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に低屈折率の分離層を挟ん
    で上下に形成された多重量子井戸構造の導波路層と、該
    導波路層の光伝搬方向に沿って形成された1次の回折格
    子と、電界印加用電極と、電界をアイソレートするため
    の上記上部導波路層に設けられた凹部とを備えることを
    特徴とする光分波合波素子。
JP8178525A 1996-06-19 1996-06-19 光分波合波素子 Pending JPH1010590A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8178525A JPH1010590A (ja) 1996-06-19 1996-06-19 光分波合波素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8178525A JPH1010590A (ja) 1996-06-19 1996-06-19 光分波合波素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1010590A true JPH1010590A (ja) 1998-01-16

Family

ID=16050004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8178525A Pending JPH1010590A (ja) 1996-06-19 1996-06-19 光分波合波素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1010590A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004045709A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Nec Corp 結合光導波路
JP2025512850A (ja) * 2022-04-14 2025-04-22 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー 光フェーズドアレイ、レーザ装置、およびその動作方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004045709A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Nec Corp 結合光導波路
JP2025512850A (ja) * 2022-04-14 2025-04-22 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー 光フェーズドアレイ、レーザ装置、およびその動作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5517589A (en) Optical wavelength multiplexing and demultiplexing device for multiplexing or demultiplexing light having a plurality of modes and photodetector using the same
US5940555A (en) Optical multiplexer/demultiplexer
JPS63257290A (ja) 双方向性光通信または信号伝送のための集積光デバイス
US8682121B2 (en) Optical wavelength filter with wavelength characteristic variation minimized
JP2007072433A (ja) 光集積素子及び光制御素子
KR100289042B1 (ko) 쌍격자구조를갖는수직결합형파장가변광필터
US5724461A (en) Polarization-insensitive demultiplexer and a method of manufacture
US6892004B1 (en) Optical coupling arrangement having low coupling loss and high production yield
JPH1114847A (ja) 結合導波路構造
JPH0567929B2 (ja)
JP2001051140A (ja) 3つの導波路を備える光マルチプレクサ/デマルチプレクサ
US6097865A (en) Design and method for planar coupled waveguide filter
JPH1010590A (ja) 光分波合波素子
JPH04178613A (ja) 波長可変フイルタ
CN103257509A (zh) 选区外延单片集成的波长转换器件
JPH08271842A (ja) 導波型波長フィルタ
JPH1010589A (ja) 光分波合波素子
KR100241342B1 (ko) 사이드로브가 제어된 격자도움 수직결합형 광필터 및 그의 제조 방법
KR100277698B1 (ko) 격자도움수직결합형반도체광필터
JPS6344604A (ja) 導波路型光フイルタおよびその製造方法
JP3996971B2 (ja) 光導波路形フィルタの製造方法
JP6513412B2 (ja) 半導体光集積素子
KR100346780B1 (ko) 갈륨비소 기판을 사용한 광검출기가 집적된 폴리머 도파로열격자 파장 분할 광소자 및 그 제작방법
JPH05127029A (ja) 光分波導波路装置
JP2836051B2 (ja) 光波長フィルター