JPH1084166A - 集積化光半導体装置 - Google Patents
集積化光半導体装置Info
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- JPH1084166A JPH1084166A JP8237402A JP23740296A JPH1084166A JP H1084166 A JPH1084166 A JP H1084166A JP 8237402 A JP8237402 A JP 8237402A JP 23740296 A JP23740296 A JP 23740296A JP H1084166 A JPH1084166 A JP H1084166A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の半導体光変調器／半導体レーザ集積化
光源では、レーザ領域と変調器領域を完全には電気的に
分離することができず、波長チャープの増大を引き起こ
すという問題点があった。 【解決手段】 本発明は、レーザ領域と変調器領域とを
接続する光導波層上に電極を設けて、レーザ領域と変調
器領域とを完全に電気的に分離し、波長チャープの増大
を引き起こすことのない集積化光半導体装置を提供する
ものであることを特徴とする。
光源では、レーザ領域と変調器領域を完全には電気的に
分離することができず、波長チャープの増大を引き起こ
すという問題点があった。 【解決手段】 本発明は、レーザ領域と変調器領域とを
接続する光導波層上に電極を設けて、レーザ領域と変調
器領域とを完全に電気的に分離し、波長チャープの増大
を引き起こすことのない集積化光半導体装置を提供する
ものであることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体装置に係わ
り、特に複数の光半導体素子を集積化した光半導体装置
に関する。
り、特に複数の光半導体素子を集積化した光半導体装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、幹線系光通信システムの長距離化
・大容量化の研究開発が盛んに展開されている。高速変
調時にも低チャープ動作が得られる半導体光変調器は、
幹線系光通信システムのキーデバイスである。特に、半
導体光変調器と半導体レーザとをモノリシックに集積化
することにより、送信光源を低コストで実現することが
できる。
・大容量化の研究開発が盛んに展開されている。高速変
調時にも低チャープ動作が得られる半導体光変調器は、
幹線系光通信システムのキーデバイスである。特に、半
導体光変調器と半導体レーザとをモノリシックに集積化
することにより、送信光源を低コストで実現することが
できる。
【０００３】図４には、従来の半導体光変調器／半導体
レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面図を示す。図
中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はＩｎＧａＡｓＰ多重量子
構造から成る井戸活性層、３は回折格子、４はＩｎＧａ
ＡｓＰ多重量子構造から成る光吸収層兼光導波層、５は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、６1 、６2 はｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層、７1 、７2 はＡｕ／Ｚｕ／Ａｕから成る
ｐ型オーミック電極、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成
るｎ型オーミック電極、９はＳｉＯ2 から成る絶縁膜、
１０はＳｉ／ＳｉＯ2 多層膜から成る高反射膜、１１は
ＳｉＮx から成る無反射膜である。
レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面図を示す。図
中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はＩｎＧａＡｓＰ多重量子
構造から成る井戸活性層、３は回折格子、４はＩｎＧａ
ＡｓＰ多重量子構造から成る光吸収層兼光導波層、５は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、６1 、６2 はｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層、７1 、７2 はＡｕ／Ｚｕ／Ａｕから成る
ｐ型オーミック電極、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成
るｎ型オーミック電極、９はＳｉＯ2 から成る絶縁膜、
１０はＳｉ／ＳｉＯ2 多層膜から成る高反射膜、１１は
ＳｉＮx から成る無反射膜である。
【０００４】この光半導体素子では、ｐ型オーミック電
極７1 を介して一定の電流を活性層２に注入することで
レーザ発振させると同時に、ｐ型オーミック電極７2 を
介して電圧信号を光吸収層４に印加することで光強度を
変調している。ここで、レーザ領域１２と変調器領域１
３との間には電極分離領域１４が設けられている。電極
分離領域１４では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６が
エッチング除去されており、レーザ領域１２と変調器領
域１３とが電気的に干渉しないように配慮されている。
しかしながら、レーザ領域１２と変調器領域１３とは光
導波層４を介して光学的に結合させる必要があり、電極
分離領域１４においても光導波層４上にｐ型ＩｎＰクラ
ッド層５を設ける必要がある。したがって、レーザ領域
１２と変調器領域１３とはｐ型ＩｎＰクラッド層５を介
して接続されるため完全には電気的に分離することがで
きず、レーザ領域１２と変調器領域１３との間に漏れ電
流が流れる。この結果、光吸収層４に電圧変調信号を印
加した際に、活性層２に注入される電流もが変調を受
け、このことが波長チャープの増大を引き起こしてい
た。
極７1 を介して一定の電流を活性層２に注入することで
レーザ発振させると同時に、ｐ型オーミック電極７2 を
介して電圧信号を光吸収層４に印加することで光強度を
変調している。ここで、レーザ領域１２と変調器領域１
３との間には電極分離領域１４が設けられている。電極
分離領域１４では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６が
エッチング除去されており、レーザ領域１２と変調器領
域１３とが電気的に干渉しないように配慮されている。
しかしながら、レーザ領域１２と変調器領域１３とは光
導波層４を介して光学的に結合させる必要があり、電極
分離領域１４においても光導波層４上にｐ型ＩｎＰクラ
ッド層５を設ける必要がある。したがって、レーザ領域
１２と変調器領域１３とはｐ型ＩｎＰクラッド層５を介
して接続されるため完全には電気的に分離することがで
きず、レーザ領域１２と変調器領域１３との間に漏れ電
流が流れる。この結果、光吸収層４に電圧変調信号を印
加した際に、活性層２に注入される電流もが変調を受
け、このことが波長チャープの増大を引き起こしてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体光変調器／半導体レーザ集積化光源では、レーザ領
域と変調器領域を完全には電気的に分離することができ
ず、波長チャープの増大を引き起こすという問題点があ
った。
導体光変調器／半導体レーザ集積化光源では、レーザ領
域と変調器領域を完全には電気的に分離することができ
ず、波長チャープの増大を引き起こすという問題点があ
った。
【０００６】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、レーザ領域と変調器領
域とを完全に電気的に分離することにより、波長チャー
プの増大を引き起こすことのない半導体光変調器／半導
体レーザ集積化光源を実現することにある。
ので、その目的とするところは、レーザ領域と変調器領
域とを完全に電気的に分離することにより、波長チャー
プの増大を引き起こすことのない半導体光変調器／半導
体レーザ集積化光源を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光半導
体素子を光導波路を介して接続するように集積化した光
半導体装置において、前記光導波路上に電極を設けてい
ることを特徴とする（請求項１）。本発明の好ましい実
施態様としては、前記電極に一定の電圧を印加すること
（請求項２）、もしくは前記電極が接地されていること
（請求項３）が挙げられる。
体素子を光導波路を介して接続するように集積化した光
半導体装置において、前記光導波路上に電極を設けてい
ることを特徴とする（請求項１）。本発明の好ましい実
施態様としては、前記電極に一定の電圧を印加すること
（請求項２）、もしくは前記電極が接地されていること
（請求項３）が挙げられる。
【０００８】本発明によれば、複数の光半導体素子を接
続する光導波路上にも電極を有している。ここで、前記
電極が半導体材料とオーミック接触するように形成し、
前記電極に一定の電圧を印加すれば、前記電極下の半導
体層の電位を一定に保つと同時に、漏れ電流を前記電極
を介して外部に流すことが可能である。すなわち、前記
電極を挟んだ２つの光半導体素子は、完全に電気的に分
離することができる。この結果、一方の光半導体素子を
電気的に変調しても、もう一方の光半導体素子にまで変
調信号が漏洩することはない。また、前記電極を接地し
た場合には、前記電極下の半導体層を零電位に保つと同
時に、漏れ電流を前記電極を介してアースに流すことが
可能である。従って、この場合にも前記電極を挟んだ２
つの光半導体素子を完全に電気的に分離することができ
る。
続する光導波路上にも電極を有している。ここで、前記
電極が半導体材料とオーミック接触するように形成し、
前記電極に一定の電圧を印加すれば、前記電極下の半導
体層の電位を一定に保つと同時に、漏れ電流を前記電極
を介して外部に流すことが可能である。すなわち、前記
電極を挟んだ２つの光半導体素子は、完全に電気的に分
離することができる。この結果、一方の光半導体素子を
電気的に変調しても、もう一方の光半導体素子にまで変
調信号が漏洩することはない。また、前記電極を接地し
た場合には、前記電極下の半導体層を零電位に保つと同
時に、漏れ電流を前記電極を介してアースに流すことが
可能である。従って、この場合にも前記電極を挟んだ２
つの光半導体素子を完全に電気的に分離することができ
る。
【０００９】また、前記電極が半導体材料とショットキ
ー接触するように形成し、前記電極に逆バイアス電圧を
印加すれば、前記電極下の半導体層を空乏化させること
が可能である。この結果、前記電極を挟んだ２つの光半
導体素子を完全に電気的に分離することができる。
ー接触するように形成し、前記電極に逆バイアス電圧を
印加すれば、前記電極下の半導体層を空乏化させること
が可能である。この結果、前記電極を挟んだ２つの光半
導体素子を完全に電気的に分離することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を図
面を参照して説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる半
導体光変調器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に垂
直な断面図である。図中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はＩ
ｎＧａＡｓＰ多重量子構造から成る井戸活性層、３は回
折格子、４はＩｎＧａＡｓＰ多重量子構造から成る光吸
収層兼光導波層、５はｐ型ＩｎＰクラッド層、６1 、６
2 、６3 、はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、７1 、７
2 、７3 はＡｕ／Ｚｕ／Ａｕから成るｐ型オーミック電
極、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成るｎ型オーミック
電極、９はＳｉＯ2 から成る絶縁膜、１０はＳｉ／Ｓｉ
Ｏ2 多層膜から成る高反射膜、１１はＳｉＮx から成る
無反射膜である。尚、通常ｎ型オーミック電極上にはＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕからの配線となる層が設けられ、この材
料でボンディングパットも形成されている。
面を参照して説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる半
導体光変調器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に垂
直な断面図である。図中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はＩ
ｎＧａＡｓＰ多重量子構造から成る井戸活性層、３は回
折格子、４はＩｎＧａＡｓＰ多重量子構造から成る光吸
収層兼光導波層、５はｐ型ＩｎＰクラッド層、６1 、６
2 、６3 、はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、７1 、７
2 、７3 はＡｕ／Ｚｕ／Ａｕから成るｐ型オーミック電
極、８はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成るｎ型オーミック
電極、９はＳｉＯ2 から成る絶縁膜、１０はＳｉ／Ｓｉ
Ｏ2 多層膜から成る高反射膜、１１はＳｉＮx から成る
無反射膜である。尚、通常ｎ型オーミック電極上にはＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕからの配線となる層が設けられ、この材
料でボンディングパットも形成されている。
【００１１】本実施例では、電極分離領域（例えば幅５
０μｍ）１４中にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６3 、
ｐ型オーミック電極７3 を設けてあり、ｐ型オーミック
電極７3 には一定の順バイアス電圧が印加されている。
従って、ｐ型オーミック電極７3 下のｐ型ＩｎＰクラッ
ド層５は一定電位に保たれている。これと同時に、ｐ型
オーミック電極７2 を介して変調器領域（例えば幅２０
０μｍ）１３に逆バイアス電圧を印加した場合、変調器
領域１３からの漏れ電流はｐ型オーミック電極７3 を介
して外部に流れる。この結果、変調器領域１３に印加す
る電圧信号を変調しても、変調信号がレーザ領域（例え
ば幅４００μｍ）１２にまで漏洩することはなく、波長
チャープの増大を引き起こすこともない。また、ｐ型オ
ーミック電極７3 に印加する電圧を活性層２のＯＮ電圧
と同じ値に設定しておけば、ｐ型オーミック電極７1 下
とｐ型オーミック電極７3 下との間でｐ型ＩｎＰクラッ
ド層５に電位差を生じない。この結果、レーザ領域１２
からの漏れ電流は無く、光出力の減少を招くこともな
い。さらに、ｐ型オーミック電極７3 は、ｐ型オーミッ
ク電極７1 、７2 と同時に形成することが可能であり、
製造工程数を増やす必要も全くない。
０μｍ）１４中にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６3 、
ｐ型オーミック電極７3 を設けてあり、ｐ型オーミック
電極７3 には一定の順バイアス電圧が印加されている。
従って、ｐ型オーミック電極７3 下のｐ型ＩｎＰクラッ
ド層５は一定電位に保たれている。これと同時に、ｐ型
オーミック電極７2 を介して変調器領域（例えば幅２０
０μｍ）１３に逆バイアス電圧を印加した場合、変調器
領域１３からの漏れ電流はｐ型オーミック電極７3 を介
して外部に流れる。この結果、変調器領域１３に印加す
る電圧信号を変調しても、変調信号がレーザ領域（例え
ば幅４００μｍ）１２にまで漏洩することはなく、波長
チャープの増大を引き起こすこともない。また、ｐ型オ
ーミック電極７3 に印加する電圧を活性層２のＯＮ電圧
と同じ値に設定しておけば、ｐ型オーミック電極７1 下
とｐ型オーミック電極７3 下との間でｐ型ＩｎＰクラッ
ド層５に電位差を生じない。この結果、レーザ領域１２
からの漏れ電流は無く、光出力の減少を招くこともな
い。さらに、ｐ型オーミック電極７3 は、ｐ型オーミッ
ク電極７1 、７2 と同時に形成することが可能であり、
製造工程数を増やす必要も全くない。
【００１２】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
を図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２の実施
例に係わる半導体光変調器／半導体レーザ集積化光源の
導波方向に垂直な断面図である。図２において、図１と
同一の部分については、図１と同一の符号を付してその
説明を省略する。
を図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２の実施
例に係わる半導体光変調器／半導体レーザ集積化光源の
導波方向に垂直な断面図である。図２において、図１と
同一の部分については、図１と同一の符号を付してその
説明を省略する。
【００１３】この実施例では、電極分離領域１４中に設
けられたｐ型オーミック電極７3 は接地されている。従
って、ｐ型オーミック電極７3 下のｐ型ＩｎＰクラッド
層５は零電位に保たれていると同時に、レーザ領域１２
と変調器領域１３からの漏れ電流はｐ型オーミック電極
７3 を介してアースに流れる。この結果、レーザ領域１
２と変調器領域１３は完全に電気的に分離されている。
また、ｐ型オーミック電極７3 はアースと接続しさえす
ればよく、制御端子を増やす必要はない。
けられたｐ型オーミック電極７3 は接地されている。従
って、ｐ型オーミック電極７3 下のｐ型ＩｎＰクラッド
層５は零電位に保たれていると同時に、レーザ領域１２
と変調器領域１３からの漏れ電流はｐ型オーミック電極
７3 を介してアースに流れる。この結果、レーザ領域１
２と変調器領域１３は完全に電気的に分離されている。
また、ｐ型オーミック電極７3 はアースと接続しさえす
ればよく、制御端子を増やす必要はない。
【００１４】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
を図３を用いて説明する。図３は、本発明の第３の実施
例に係わる半導体光変調器／半導体レーザ集積化光源の
導波方向に垂直な断面図である。図３において、図１と
同一の部分については、図１と同一の符号を付してその
説明を省略する。
を図３を用いて説明する。図３は、本発明の第３の実施
例に係わる半導体光変調器／半導体レーザ集積化光源の
導波方向に垂直な断面図である。図３において、図１と
同一の部分については、図１と同一の符号を付してその
説明を省略する。
【００１５】この実施例では、電極分離領域１４中にお
いて、ｐ型ＩｎＰクラッド層５上にショットキー電極１
５が形成されている。ショットキー電極１５には逆バイ
アス電圧が印加されており、ショットキー電極１５下の
ｐ型ＩｎＰクラッド層５は完全に空乏化している。この
結果、レーザ領域１２と変調器領域１３とを電気的に分
離することが可能である。また、ショットキー電極１５
下におけるｐ型ＩｎＰクラッド層５の導波方向に垂直な
方向での断面積は２０μｍ2 、例えばＰｔからなるショ
ットキー電極１５の長さが１０μｍである。従って、空
乏層１６の容量は約０．２ｆＦと極めて小さく、高周波
信号もほとんど漏洩しない。
いて、ｐ型ＩｎＰクラッド層５上にショットキー電極１
５が形成されている。ショットキー電極１５には逆バイ
アス電圧が印加されており、ショットキー電極１５下の
ｐ型ＩｎＰクラッド層５は完全に空乏化している。この
結果、レーザ領域１２と変調器領域１３とを電気的に分
離することが可能である。また、ショットキー電極１５
下におけるｐ型ＩｎＰクラッド層５の導波方向に垂直な
方向での断面積は２０μｍ2 、例えばＰｔからなるショ
ットキー電極１５の長さが１０μｍである。従って、空
乏層１６の容量は約０．２ｆＦと極めて小さく、高周波
信号もほとんど漏洩しない。
【００１６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導
体レーザ装置について説明したが、ＡｌＧａＩｎＰ系、
ＩｎＧａＡｓＳｂ系、ＺｎＣｄＳＳｅ系など、様々な材
料系について本発明を適用することができる。また、実
施例では、半導体光変調器と半導体レーザとを集積化し
た素子について説明したが、他に複数の光変調器を集積
化した素子や、光増幅器を集積化した素子構造において
も、本発明は有効である。さらに、活性層、光吸収層に
はバルク材料を用いてもよく、半導体基板の導電型もｎ
型基板に限るものではない。その他、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
るものではない。実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導
体レーザ装置について説明したが、ＡｌＧａＩｎＰ系、
ＩｎＧａＡｓＳｂ系、ＺｎＣｄＳＳｅ系など、様々な材
料系について本発明を適用することができる。また、実
施例では、半導体光変調器と半導体レーザとを集積化し
た素子について説明したが、他に複数の光変調器を集積
化した素子や、光増幅器を集積化した素子構造において
も、本発明は有効である。さらに、活性層、光吸収層に
はバルク材料を用いてもよく、半導体基板の導電型もｎ
型基板に限るものではない。その他、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レーザ領域と変調器領域とを完全に電気的に分離するこ
とが可能であり、レーザ領域と変調器領域との間で変調
信号が漏洩することはない。従って、波長チャープの増
大を引き起こすこともなく、長距離光伝送が可能な半導
体光変調器／半導体レーザ集積化光源を提供することが
できる。この結果、幹線系光通信システムの送信光源を
低コストで実現することができる。
レーザ領域と変調器領域とを完全に電気的に分離するこ
とが可能であり、レーザ領域と変調器領域との間で変調
信号が漏洩することはない。従って、波長チャープの増
大を引き起こすこともなく、長距離光伝送が可能な半導
体光変調器／半導体レーザ集積化光源を提供することが
できる。この結果、幹線系光通信システムの送信光源を
低コストで実現することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例に係わる半導体光変調
器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面
図。
器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面
図。
【図２】 本発明の第２の実施例に係わる半導体光変調
器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面
図。
器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面
図。
【図３】 本発明の第３の実施例に係わる半導体光変調
器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面
図。
器／半導体レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面
図。
【図４】 従来の半導体光変調器／半導体レーザ集積化
光源の導波方向に沿った断面図。
光源の導波方向に沿った断面図。
１…ｎ型ＩｎＰ基板 ２…活性層 ３…回折格子 ４…光吸収層兼光導波層 ５…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６1 、６2 、６3 …ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ７1 、７2 、７3 …ｐ型オーミック電極 ８…ｎ型オーミック電極 ９…絶縁膜 １０…高反射膜 １１…無反射膜 １２…レーザ領域 １３…変調器領域 １４…電極分離領域 １５…ｐ型ショットキー電極 １６…空乏層
Claims (4)
- 【請求項１】複数の光半導体素子を光導波路を介して接
続してなる集積化光半導体装置において、前記光導波路
の一部上に電極を設けたことを特徴とする集積化光半導
体装置。 - 【請求項２】前記電極に一定の電圧を印加することを特
徴とする請求項１記載の集積化光半導体装置。 - 【請求項３】前記電極が接地されていることを特徴とす
る請求項１記載の集積化光半導体装置。 - 【請求項４】一つの基板上に半導体レーザと、このレー
ザからの光を導波する光導波路と、この光導波路からの
光を変調する光変調器とを設けた集積化光半導体装置に
おいて、前記光導波路上の一部に、絶縁層を介して電極
を設けたことを特徴とする集積化半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8237402A JPH1084166A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 集積化光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8237402A JPH1084166A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 集積化光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084166A true JPH1084166A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17014868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8237402A Pending JPH1084166A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 集積化光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1084166A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010278385A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Anritsu Corp | 半導体発光素子とそれを用いた波長可変レーザ光源 |
| JP2012118278A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光変調器 |
| US9274399B2 (en) | 2010-11-30 | 2016-03-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| JP2017527121A (ja) * | 2014-09-08 | 2017-09-14 | オクラロ テクノロジー リミテッド | モノリシック集積された波長可変半導体レーザー |
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1996
- 1996-09-09 JP JP8237402A patent/JPH1084166A/ja active Pending
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