JPH10142434A

JPH10142434A - 光合波素子

Info

Publication number: JPH10142434A
Application number: JP22785697A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shimonaka; 淳下中; Shusuke Kasai; 秀典河西; Takuma Hiramatsu; 卓磨平松
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】光合波素子において、光を合波させた時に、
モード変換に起因する大きな損失が存在し、また、正確
に光の合成比を制御することが製造が非常に難しくなる
という問題があった。従って、本発明の目的は、特に、
単一モード導波路型光合成波素子において、光合波にお
ける損失を最小限に抑えること、及び、合成比を正確に
制御する方法を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の光合波素子は、第１の入力光導
波路からの第１の光と、前記第１の入力光導波路と略直
交する第２の入力光導波路からの第２の光を反射面によ
り出力光導波路に入射させることによって合波し、前記
出力光導波路から出力する光合波素子であって、前記出
力光導波路の光合波部側において第１の光の光軸と、前
記反射面で反射された第２の光の光軸との間に、合波後
の光の光軸がくるように、前記第１の入力光導波路、前
記第２の入力光導波路、前記反射面、前記出力光導波路
を配置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信、光情報処
理、光センサ等に利用できる光合波素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光合波素子を図１に示す。図１に
示すように、三角形状に加工された反射面として、入力
光導波路１と入力光導波路２から導波する光を出力光導
波路３に導入させ、合波を行うものである。このような
構成の光合波素子には、入力光導波路１から導波してき
た光の一部が入力光導波路２へ導波するため、入力導波
路２に接続している発光源に戻り光雑音が生じるという
問題があった。このような戻り光雑音の生じないような
問題の生じない光回路素子として、特開平４−１５１８
８６号公報に示される光分岐素子を光合波素子に用いる
方法が考えられる。特開平４−１５１８８６号公報に示
される光分岐素子を図２に示す。特開平４−１５１８８
６号公報にはこの光分岐素子を光合波素子として用いる
記載はないが、この光分岐素子を光合波素子として用い
た場合、光合波部のスリット状に加工された反射溝２１
が全反射鏡として、入力光導波路２２、入力光導波路２
３を導波する光を出力光導波路２４に導波させることに
よって光合波を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
では、入力光導波路２２を伝搬し反射溝２１で反射され
た後の光の界分布、及び、入力光導波路２３を伝搬し反
射溝２１を透過した後の光の界分布とが、出力光導波路
２４の固有モードとの整合性が悪いため、光導波路間に
顕著なモード変換損失が存在するという第１の問題があ
る。

【０００４】また、光反射部での光を反射させる面積の
導波光全体の断面積に対する割合が光の合成比を決定す
るため、スリット状に加工された反射溝２１を形成する
位置がずれると合成比の変動となり、光合波素子の歩留
まりを低下させる原因となる第２の問題がある。

【０００５】これらの問題が最も顕著に現れる単一モー
ド導波路に基づいて、以下にその理由について詳細に説
明する。図３に、入力光導波路２２、２３をそれぞれ伝
搬する光の光合波部への入力前の界分布と、光合波部直
後の界分布と、光導波路２４の出力側での界分布を示
す。図３に示されるように光合波部直後での導波光の界
分布は対称性がなく、出力光導波路２４の固有モード
（光導波路２３の固有モードと同じ）とはモード整合性
が悪い。本発明者等が図１に示す構造の光合波素子を試
作してみたところ、出力光導波路において上記モード変
換に起因する損失が約５０％存在することを実験的に確
認した。微小な光を用いて情報処理を行う場合には、こ
の損失が致命的となる。

【０００６】また、第２の課題は、例えば３μｍ幅の光
導波路を形成した場合、スリット状に加工された反射溝
２１が０．５μｍずれると合成比は３：７となることで
ある。用途によっては、合成比が許容誤差が１％程度で
あるような厳密な１：１の合成が必要な場合があり、こ
の構造では対応不可能である。光導波路はリッジの光導
波路とすれば、その形成の際のエッチング深さはスリッ
ト状に加工された反射溝２１のエッチング深さよりも浅
いため、両者は同時に形成することができず、２回以上
のフォトリソグラフィの工程が必要である。マスク合わ
せの精度は通常のアライナを用いた場合０．８μｍ〜１
μｍ、ステッパを用いたとしても０．２μｍ程度が限界
であり、許容誤差が厳密に１：１の合成比を実現するこ
とは現在のフォトリソグラフィでは不可能である。高精
度のアライメントを行う方法としては電子ビームリソグ
ラフィを用いる方法がある。この場合０．１μｍ以上の
精度で位置合わせが可能である。ただし、この電子ビー
ムリソグラフィ法では光干渉計のような高価な位置決め
装置を用いる必要があり、生産方法としては現実的では
ない。

【０００７】また、上記に記載したようなマスク合わせ
技術を用いた場合、位置ずれだけでなく角度ずれも生じ
る。例えば、位置ずれがなく角度ずれがθだけある場合
には、河野健二著「光結合系の基礎と応用」現代工学社
刊（１９９１）によると出力導波路への結合効率ηは

【０００８】

【数１】

【０００９】で表される。ここでκは位置ずれ、角度ず
れのない時の結合効率でありκ＝１、λは導波路内の波
長、ωは導波路内の光分布幅である。例えば、角度ずれ
θを０．００８７ｒａｄ（０．５°）、ωが３μｍ、λ
を０．２２μｍとすると、ηは０．８７となり、結合効
率が低下することが分かる。

【００１０】従って、本発明は、特に、単一モード導波
路型光合成波素子において、光合波における損失を最小
限に抑えることを目的としており、更には、合成比を
１：１に制御する方法を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光合波素子
は、第１の入力光導波路からの第１の光と、前記第１の
入力光導波路と略直交する第２の入力光導波路からの第
２の光を反射面により出力光導波路に入射させることに
よって合波し、前記出力光導波路から出力する光合波素
子であって、前記出力光導波路の光合波部側において第
１の光の光軸と、前記反射面で反射された第２の光の光
軸との間に、合波後の光の光軸がくるように、前記第１
の入力光導波路、前記第２の入力光導波路、前記反射
面、前記出力光導波路を配置させたことを特徴とする。

【００１２】特に、前記反射面は反射溝によって形成さ
れ、前記第１の入力光導波路の幅と前記第２の入力光導
波路の幅とを同一とする光合波素子であって、前記第２
の入力導波路に対する前記反射溝の長さが前記第１の入
力光導波路の１．４倍以上であり、前記出力光導波路の
幅が２．４倍以上であることを特徴とする。

【００１３】また、前記光合波素子がガリウム砒素系の
材料からなり、前記反射鏡によって形成される反射面が
（１００）面あるいは（０１０）面のいずれかからなる
ことを特徴とする。

【００１４】また、前記入力光導波路及び前記出力光導
波路は、上部閉じ込め層、光導波路層、下部閉じ込め層
からなるハイメサ構造であり、前記入力光導波路及び前
記出力光導波路の側面は前記光導波路層に対して全反射
する屈折率からなる材料で構成されることを特徴とす
る。さらに、前記光導波路層に対して全反射する屈折率
からなる材料は空気であることが好ましい。

【００１５】また、前記出力光導波路の幅が反射面側か
ら前記出力光導波路の終端方向に連続的あるいは段階的
に狭くなることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）本発明に係る光合波素子を図４に示
す。本実施の形態は本発明の光合波素子を光コヒーレン
ト検波用受信素子に応用した例である。

【００１７】本発明は２つの入力光導波路１０１、１０
２と、反射面１０３と反射溝１０４を含む光合波部と、
光合波部で合波された光を出力する出力光導波路１０５
とを構造を有する光合波素子である。入力光導波路１０
１、１０２の幅は２μｍで、出力光導波路１０５の幅は
４μｍである。入力光導波路１０１からの光が反射面で
反射され出力光導波路に至る光の光軸と入力光導波路１
０２からの光軸との間に、出力光導波路１０５で合波さ
れた光の光軸くるように作製した。入力導波路１０２と
出力光導波路１０５とは一直線上に形成され、反射面１
０３は入力光導波路１０１の延長線上で入力光導波路１
０２に隣接して配置されている。本実施例の場合、反射
面の位置は入力光導波路１０１からみて入力光導波路１
０２を挟む位置としたが、反射面の位置を入力光導波路
１０１と入力光導波路１０２との間に配置しても構わな
い。いずれの光導波路も波長８５０ｎｍの光に対して単
一横モード導波路である。それぞれの光導波路のリッジ
部の屈折率及びリッジ部以外の屈折率がそれぞれ同一の
値をもつ。本実施の形態ではリッジ部の屈折率が３．４
００、リッジ部以外の屈折率が３．３９８となるように
した。

【００１８】また、入力光導波路１０１の端面に分布帰
還型レーザ１０６が作製されており、そこから発振され
た局部発振光を入力光導波路１０１に導く。入力光導波
路１０１を伝搬した光は、大部分が反射溝１０４で形成
された反射面１０３により、反射されて出力光導波路１
０５へ入射される。また、反射溝１０４はその深さが３
μｍであり、縦方向に広がるすべての光を反射すること
ができる。この局部発振光は、出力光導波路１０５中で
モード変換を受け、約１０％程度の低損失で出力光導波
路１０５を伝搬する。

【００１９】一方、入力光導波路１０２の端面にはシン
グルモード光ファイバーが設置され（図示はしない）、
そこから信号光が入力光導波路１０２に導かれる。入力
光導波路１０２から出力光導波路１０５に伝搬する光は
出力光導波路１０５の中で伝搬モードに変換された後、
約５％程度の低損失で出力光導波路１０５中を伝搬す
る。出力光導波路１０５より取り出された光は、受光素
子にて検出され、ビート信号として取り出される。

【００２０】このようにして、従来には損失５０％程度
であったが、本実施の形態に示す構造では、信号光の９
５％、局部発振光の９０％が光導波路へ結合し、良好な
コヒーレント検波を行うことができた。さらに本実施の
形態では、入力光導波路１０１を伝搬した光の分布は反
射面の中央部に位置しているので反射溝１０４はほぼ反
射面１０３の中央部を含むように作製すれば光構成比の
変動を抑えることができる。さらに、本実施の形態のよ
うに入力光導波路１０１、１０２が直交していることに
より、入力光導波路１０１から入力光導波路１０２へ、
または、入力光導波路１０２から入力光導波路１０１へ
混信が発生せず、半導体レーザの安定駆動を実現するこ
とができる。

【００２１】次に、上記の光合波素子の作製方法につい
て説明する。図５に作製工程の断面図を示す。先ず、Ｍ
ＯＣＶＤ技術を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１１１の上
に、ｎ−ＧａＡｓエッチストップ層１１２、ｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ第１光閉じ込め層１１３、厚さ１００ｎｍのＧａ
Ａｓ活性層１１４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層１１
５、厚さ６０ｎｍのｐ−ＧａＡｓ吸収層１１６を順次形
成する。その後、フォトレジストを塗布し、通常の２光
束干渉露光法によりフォトレジストに周期１３０ｎｍの
回折パターンを形成する。さらに現像露光法とウエット
エッチング法により、周期１３０ｎｍ、深さ１２０ｎｍ
の回折格子が作製できた。

【００２２】その後、更に、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２光閉
じ込め層１１７、ｐ−ＧａＡｓエッチストップ層１１
８、並びにｐ−ＡｌＧａＡｓ第３光閉じ込め層１１９、
ＧａＡｓキャップ層（図示せず）を順次積層する。こう
して回折格子部分におけるｐ−ＧａＡｓ吸収層１１６と
ｐ−ＡｌＧａＡｓ光ガイド層１１５との断面積比が１：
１の回折格子を作製した。この回折格子は波長８５０ｎ
ｍの光に対して１次の吸収性グレーティングとなる。以
上の工程までに作製された光合波素子を図５（ａ）に示
す。

【００２３】次に、図５（ｂ）に示す断面Ａ−Ａ’線を
境として、硫酸系のエッチャントを用いてＧａＡｓエッ
チストップ層１１２の直上までエッチングを行う。更
に、フッ酸系エッチャントを用いてＧａＡｓエッチスト
ップ層１１２までエッチングを行う。

【００２４】更に、常圧ＣＶＤ法でノンドープＡｌＧａ
Ａｓ層を０．５μｍ積層する。（図示しない）さらに、
ノンドープＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ光閉じ込め層１２１、
０．３μｍのノンドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ光導波路１
２２、ノンドープＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ吸収層１２３、ノ
ンドープＧａＡｓエッチストップ層１２４、ノンドープ
Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ吸収層１２５を順次形成する。ノン
ドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ光導波路１２２とｐ−ＡｌＧ
ａ活性層１１４との中心位置がほぼ一致するようにして
おり、また、ｐ−ＡｌＧａＡｓエッチストップ層１１８
とノンドープＧａＡｓエッチストップ層１２４も膜厚と
中心位置が一致するように結晶成長させた。以上の工程
までに作製された光合波素子を図５（ｂ）に示す。

【００２５】ここまで作製した光合波素子の上面に通常
のフォトリソグラフィ法により光導波路のパターニング
を行う。さらにフッ酸系のエッチャントを用いることに
よってリッジ構造の入力光導波路１０１、１０２、出力
光導波路１０５が形成される。

【００２６】次に、反射溝１０４の形成方法について説
明する。パターニングに用いたレジストを有機溶剤によ
って剥離した後、再度上面にレジストを塗布した。レジ
スト塗布と１５０℃のベーキングを２回繰り返すことに
より、リッジ部のある部分と無い部分とで表面に段差の
ない平坦なレジスト（以下、下部レジストと記す）が形
成できた。

【００２７】次に、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓ
ｓ）膜を１０００Å形成し、２００℃のベーキングを行
った。その上に再度レジスト膜を形成し、通常のフォト
リソグラフィで深い反射溝１０４をエッチングするため
にパターンを形成した。このパターンは、ＣＦ₄を用い
たＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎ
ｇ）によってＳＯＧ膜に転写し、それを更にＯ₂を用い
たＲＩＥで下部レジストに転写した。このようないわゆ
る「３層レジストプロセス」で表面の段差にかからわ
ず、所望の形状のパターンが形成できた。このレジスト
パターンをマスクとして塩素ガスとアルゴンガスのイオ
ンビームを同時に照射するＣＡＩＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌＡｓｓｉｓｔｅｄＩｏｎＢｅａｍＥｔｃｈｉ
ｎｇ）にて基板に転写した。ここでのエッチング深さが
３．５μｍの垂直断面を有するエッチングが実現でき
た。その後、ＲＩＥを用いて３層レジストを除去して光
合波素子が完成した。

【００２８】最後に、回折格子の存在する上面のリッジ
部分と基板裏面にオーミック電極を形成し、さらにアル
ミ電極を蒸着することにより帰還分布型レーザ１２７の
部分が形成される。

【００２９】（実施の形態２）本発明における他の実施
の形態について説明する。図６に、本実施の形態に示す
光合波素子の平面図を示す。この光合波素子は光が入力
光導波路２０１、２０２と、光合波部（反射面２０３と
反射溝２０４とを含む）と、入力光導波路２０１、２０
２の幅の２．４倍の幅を出力光導波路２０５を有してい
る。入力光導波路２０１、２０２、出力光導波路２０５
は実施の形態１と同様にそれぞれ単一横モード導波路と
なるように作製され、入力光導波路２０１、２０２の幅
は同じである。

【００３０】また、反射溝２０４も縦方向に広がる全て
の光を反射するように深くエッチングされている。単一
モード導波路ではその固有モードのビーム幅はリッジ幅
の１．４倍以上であり、出力光導波路２０５の幅を入力
光導波路２０１、２０２の２．４倍にし、反射溝２０４
の大きさを入力光導波路２０１、２０２の幅の１．４倍
以上としている。このことによって、入力光導波路２０
１の界分布２１０をすべて出力光導波路２０５へと反射
することができ、また、入力光導波路２０２の界分布２
１１は反射溝２０４の影響を受けずに出力光導波路２０
５へと入射することができる。このことにより、入力光
導波路２０１、２０２を伝搬する光はそれぞれモード結
合損失２％で出力光導波路２０５へと合波できた。ま
た、本実施の形態では正確に１：１の合成比で低損失な
光合波素子を作製できた。

【００３１】実施の形態２での光合波素子の製造方法
は、実施の形態１で説明した製造方法と同じである。

【００３２】（実施の形態３）本発明のガリウム砒素系
の材料で作製した光合波素子を図７に示す。実施の形態
１で述べた製造方法とほぼ同様に作製している。つま
り、（００１）面を有するガリウム砒素系半導体基板３
００の上に、下部閉じ込め層３０１、光導波路層３０
２、上部閉じ込め層３０３を形成し、次に通常のフォト
リソグラフィーの方法でリッジを形成する。

【００３３】次に、実施の形態１と同様に有機溶剤によ
ってレジストを剥離した後、再度、表面全面にレジスト
を塗布した。ここでもレジストの塗布と１５０℃ベーキ
ングの工程を２回繰り返すことにより、リッジのある部
分とない部分とで表面に段差のない平坦なレジストが形
成できた。このレジスト上に通常のフォトリソグラフィ
の技術を用いて、反射溝のパターンを形成したあとフッ
酸系のエッチャントを用いてウエットエッチングし、反
射溝３０５を作製する。

【００３４】この時反射面３０４は（０１０）面になる
ようにし、光合波素子基板の側面は（１１０）面、（１
１０）面に直交する面となるようにすることで、エッチ
ング時の結晶面方位依存性が出にくい構造とした。これ
は、ウエットエッチングの際の結晶面方位によってエッ
チング形状の異なることをうまく利用したものである。
これにより、反射面の垂直性の向上による、反射率の向
上が実現できた。このような面方位を選択することによ
って、結晶の面方位依存性があるウエットエッチングを
用いる場合においても反射面を垂直に作製することがで
きる。ウエットエッチングを用いることによってドライ
エッチングに用いるような装置を必要とせず、簡単な工
程で光合波素子の作成を行うことができる利点がある。
尚、反射面として（１００）面になるようにしても同様
の効果が得られる。

【００３５】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
係る光合波素子を図８、９に示す。本発明は２つの入力
光導波路４０１、４０２からの入射光を反射面４０３か
らなる光合波部で合波して出力光導波路４０５で出力す
る構成としたハイメサ構造の光合波素子である。光導波
路をハイメサ構造にすることによって、光導波路での横
方向での閉じ込めを光導波路を形成する材料と光導波路
の側面の材料での屈折率差を全反射するようにして行っ
ている。また、出力光導波路４０５はテーパ領域４０６
を有し、その光合波部での幅が入力光導波路の２倍で、
その終端で入力光導波路の幅と同じになるように連続的
もしくは段階的に変化している。従って、光合波部側の
出力光導波路４０５では、入力光導波路４０２からの光
が反射面４０３で反射され出力光導波路４０５に至る光
の光軸と入力光導波路４０１からの光軸との間に、合波
された光の光軸がくることになる。

【００３６】その作製方法は実施の形態１で示した方法
とほぼ同じであり、通常のＭＯＣＶＤ法でＧａＡｓ基板
４１０の上に、下部閉じ込め層４０７、光導波路層４０
８、上部閉じ込め層４０９を順次形成する。その後、導
波路パターンをマスクとしてＣＡＩＢＥにより光導波路
層４０８を越えてさらに深くまでエッチングを行う。次
に、エッチングした領域にＲＦスパッタ法によりＳｉＯ
₂４１１を堆積させる。これにより光導波路側面のＡｌ
の酸化を抑制できる。本実施の形態では、反射面４０３
も導波路と同時に形成されるので実施の形態１から３に
対してプロセスが簡略化されている。また、本実施の形
態では、ＧａＡｓ系半導体によって作製したが、その他
の材料、例えばＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ガラス、Ｓｉ
Ｏ₂などで作製しても構わない。更に、本実施の形態で
は光導波路側面をＳｉＯ₂４１１で埋め込んだ構成とし
たが、入力光導波路４０２を伝搬する光が反射面４０３
でほぼ全反射する屈折率を有するような材料であれば他
の材料でも構わない。光合波素子の特性上、光導波路の
酸化がほとんど問題とならないような光導波路の材料を
用いた場合、例えばＩｎＧａＡｓＰのように酸化しない
材料を用いた場合には、必ずしも埋め込む必要はなく空
気のままでもよい。もちろんこの場合にも反射面４０３
は全反射ミラーとして機能する。

【００３７】次に、本実施の形態で示した光合波素子の
機能について説明する。入力光導波路４０１から入射し
た光は光合波部を経て、出力光導波路４０５に伝搬され
る。一方、入力光導波路４０２を伝搬する光は光導波路
とＳｉＯ₂４１１との界面に作製された反射面４０３で
全反射され出力光導波路４０５へと伝搬される。出力光
導波路４０５へ入射した光はテーパ領域４０６で緩やか
にモード変換を受け出力光導波路４０５の終端に達す
る。この時、出力光導波路４０５の終端の幅は入力光導
波路４０１、４０２と同じであり、単一モード光導波路
となる。

【００３８】実施の形態１ではリッジ部分の等価屈折率
３．４００、リッジ部分以外の等価屈折率３．３９８と
なり、このように屈折率差０．００２で制御する必要が
あったが、しかしながら本実施の形態では出力光導波路
４０５のテーパ領域４０６は多モード導波路で構わない
ので、光導波路以外の屈折率が３．３９８である場合に
は、光導波路部の等価屈折率は３．４７８にまででき、
屈折率差を０．０８まで大きくしても構わない。本実施
の形態で示したようなハイメサ構造にすることによって
反射面４０３の位置合わせ、角度合わせを必要としなく
なった。そのため反射面の位置ずれ、角度ずれによる光
の合成比の変動の生じない光合波素子が実現できた。本
実施例では、テーパ領域を連続的に狭くしたが、段階的
に狭くしても構わない。

【００３９】

【発明の効果】本発明の光合波素子によれば、光の合成
比の制御性のよく、１：１の合成比が実現できる光合波
素子が得られる。また、入力光導波路から出力光導波路
へのモード変換損失が小さく、結合効率の高い光合波素
子が得られる。更に、ある入力光導波路からの光が他の
入力光導波路に混信することがない集積型光合波素子を
形成できる。

【００４０】また、ＧａＡｓ系半導体材料を用いた光合
波素子の場合には、面方位を選択することによって結晶
の面方位の依存性を出にくいエッチングを実現でき、反
射面の垂直性向上により、反射率の向上となる。

【００４１】また、光導波路をハイメサ形状にすること
によって、光導波路部と反射面が同時に形成でき、反射
面の位置ずれ、角度ずれによる光の合成比の変動が生じ
ない光合波素子が実現できた。特に、光導波路層の側壁
を空気とすることによって、作製工程が簡単にでき、低
コストの光合波素子が得られる。

【００４２】また、出力光導波路をテーパ状にすること
により光導波路部と光導波路部以外の材料の屈折率差を
大きくすることができるので制御性の高い光合波素子を
得ることができ、光合波素子の作製歩留りを向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光合波素子を示す図である。

【図２】従来の光回路素子を示す図である。

【図３】従来の光合波素子に伝搬する光の界分布を示す
図である。

【図４】本発明に係る光合波素子の構造を示す図であ
る。

【図５】本発明に係る光合波素子の製造工程を示す図で
ある。

【図６】本発明に係る光合波素子の平面図を示す図であ
る。

【図７】本発明に係る光合波素子を示す図である。

【図８】本発明に係るハイメサ構造の光合波素子を示す
図である。

【図９】本発明に係るハイメサ構造の光合波素子を示す
図である。

【符号の説明】

１０１、１０２、２０１、２０２、４０１、４０２入
力光導波路１０３、２０３、３０４、４０３反射面１０４、２０４、３０５反射溝１０５、２０５、４０５出力光導波路１０６分布帰還型レーザ１１１ｎ−ＧａＡｓ基板１１２ｎ−ＧａＡｓエッチストップ層１１３ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１光閉じ込め層１１４ＧａＡｓ活性層１１５ｐ−ＡｌＧａＡｓ吸収層１１６ｐ−ＧａＡｓ吸収層１１７ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２光閉じ込め層１１８ｐ−ＡｌＧａＡｓエッチストップ層１１９ｐ−ＡｌＧａＡｓ第３光閉じ込め層１２１ノンドープＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ光閉じ込め層１２２ノンドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ光導波路１２３ノンドープＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ吸収層１２４ノンドープＧａＡｓエッチストップ層１２５ノンドープＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ吸収層２１０、２１１、２１２界分布３００、４１０ＧａＡｓ半導体基板３０１、４０７下部光閉じ込め層３０２、４０８光導波路層３０３、４０９上部光閉じ込め層４０６テーパ領域４１１ＳｉＯ_２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の入力光導波路からの第１の光と、
前記第１の入力光導波路と略直交する第２の入力光導波
路からの第２の光を反射面により出力光導波路に入射さ
せることによって合波し、前記出力光導波路から出力す
る光合波素子であって、前記出力光導波路の光合波部側において第１の光の光軸
と、前記反射面で反射された第２の光の光軸との間に合
波後の光の光軸がくるように、前記第１の入力光導波
路、前記第２の入力光導波路、前記反射面、前記出力光
導波路を配置させたことを特徴とする光合波素子。
【請求項２】前記反射面は反射溝によって形成され、
前記第１の入力光導波路の幅と前記第２の入力光導波路
の幅とを同一とする光合波素子であって、前記第２の入力導波路に対する前記反射溝の長さが前記
第１の入力光導波路の１．４倍以上であり、前記出力光導波路の幅が前記第１の入力光導波路の２．
４倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の光合
波素子。
【請求項３】前記光合波素子がガリウム砒素系の材料
からなり、前記反射面が（１００）面あるいは（０１
０）面のいずれかからなることを特徴とする請求項１乃
至２のいずれかに記載の光合波素子。
【請求項４】前記入力光導波路及び前記出力光導波路
は、上部閉じ込め層、光導波路層、下部閉じ込め層から
なるハイメサ構造であり、前記入力光導波路及び前記出
力光導波路の側面は前記光導波路層に対して全反射する
屈折率からなる材料で構成されることを特徴とする請求
項１に記載の光合波素子。
【請求項５】前記光導波路層に対して全反射する屈折
率からなる材料は空気であることを特徴とする請求項４
に記載の光合波素子。
【請求項６】前記出力光導波路の幅が反射面側から前
記出力光導波路の終端方向に連続的あるいは段階的に狭
くなることを特徴とする請求項１に記載の光合波素子。