JPS6237905B2 - - Google Patents
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- JPS6237905B2 JPS6237905B2 JP6815981A JP6815981A JPS6237905B2 JP S6237905 B2 JPS6237905 B2 JP S6237905B2 JP 6815981 A JP6815981 A JP 6815981A JP 6815981 A JP6815981 A JP 6815981A JP S6237905 B2 JPS6237905 B2 JP S6237905B2
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- optical integrated
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- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/106—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying thickness along the optical axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光集積化回路とその製造方法に関す
る。
る。
近年半導体レーザーや受光素子、光変調器等を
集積した光集積化回路が光通信の端末素子として
研究されるようになつてきている。また波長多重
光源の集積化を同一基板上で行う光集積化回路に
ついても同様である。
集積した光集積化回路が光通信の端末素子として
研究されるようになつてきている。また波長多重
光源の集積化を同一基板上で行う光集積化回路に
ついても同様である。
光集積化回路で最も重要な事は、半導体レーザ
ーや受光素子の光導波路との結合であり、特に半
導体レーザーのような能動素子の場合、高効率で
伝搬モードをそのまま結合させる方法がぜひとも
必要となつてくる。光集積化回路用として有効な
結合方法は、２重導波路による方法とテーパ結合
による方法がある。第１図には、両者の構造を簡
単に図示してある。２重導波路による方法（第１
図ａ）は、２つの導波路１，２の伝搬定数を合わ
せる事により、導波路１と導波路２が結合し、ほ
ぼ100％に近い効率を得る事ができる。しかし、
この方法は、２つの導波路の伝搬定数を合わせる
事が難しく光集積化回路の集積度が増すにつれ
て、全ての素子を効率良く結合させる事が困難に
なつてくる。テーパ結合による方法（第１図ｂ）
は、導波路の厚さを徐々に厚く、又は薄くしてい
く事により伝搬モードの変換を行い、中を伝搬す
る光を他の導波路中へ導く方法である。この方法
は、２つ導波路１′，２′が一体化して一つの導波
路となつていると考える事ができ、設計が容易に
なる利点をもつている。しかし、テーパ結合によ
る方法は、テーパ部の形成が難しく、従来の方法
によつてテーパ部を多数形成する事は不可能に近
い状態とも言える。
ーや受光素子の光導波路との結合であり、特に半
導体レーザーのような能動素子の場合、高効率で
伝搬モードをそのまま結合させる方法がぜひとも
必要となつてくる。光集積化回路用として有効な
結合方法は、２重導波路による方法とテーパ結合
による方法がある。第１図には、両者の構造を簡
単に図示してある。２重導波路による方法（第１
図ａ）は、２つの導波路１，２の伝搬定数を合わ
せる事により、導波路１と導波路２が結合し、ほ
ぼ100％に近い効率を得る事ができる。しかし、
この方法は、２つの導波路の伝搬定数を合わせる
事が難しく光集積化回路の集積度が増すにつれ
て、全ての素子を効率良く結合させる事が困難に
なつてくる。テーパ結合による方法（第１図ｂ）
は、導波路の厚さを徐々に厚く、又は薄くしてい
く事により伝搬モードの変換を行い、中を伝搬す
る光を他の導波路中へ導く方法である。この方法
は、２つ導波路１′，２′が一体化して一つの導波
路となつていると考える事ができ、設計が容易に
なる利点をもつている。しかし、テーパ結合によ
る方法は、テーパ部の形成が難しく、従来の方法
によつてテーパ部を多数形成する事は不可能に近
い状態とも言える。
従来、テーパ部の形成は、液相結晶成長時に第
２図に示す様な方法を用いて行われていた。３は
スライドボート可動部、４はスライドボート溶液
溜、５は結晶成長ウエハーである。この方法は成
長阻止棒６をボート穴に仕組み、成長阻止棒６周
辺の成長溶液７のぬれの差を利用するものであ
る。この方法では、テーパ部の形成数や位置が制
限され、又、再現性に欠ける等の欠点を有し、光
集積化回路への応用はとうてい望めない。本発明
は、前記した方法とは全く異つた方法でテーパ部
を形成し、光集積化回路への応用を提唱するもの
である。
２図に示す様な方法を用いて行われていた。３は
スライドボート可動部、４はスライドボート溶液
溜、５は結晶成長ウエハーである。この方法は成
長阻止棒６をボート穴に仕組み、成長阻止棒６周
辺の成長溶液７のぬれの差を利用するものであ
る。この方法では、テーパ部の形成数や位置が制
限され、又、再現性に欠ける等の欠点を有し、光
集積化回路への応用はとうてい望めない。本発明
は、前記した方法とは全く異つた方法でテーパ部
を形成し、光集積化回路への応用を提唱するもの
である。
第３図は、本発明方法によるテーパ部形成の原
理図である。―族化合物半導体単結晶基板
（例えばGaAs、InP）８，８′，８″の（100）面
上へ＜110＞又は＜１１０＞方向にメサストライ
プを設け、その幅を変えた場合についてエピタキ
シヤル結晶成長層９，９′，９″の形状変化を示し
てある。ａはメサストライプ幅の広い場合につい
て、ｃは狭い場合、ｂはその中間についてそれぞ
れ示してある。ａの場合メサストライプ上に結晶
成長層が形成されているのに対し、ｃの場合メサ
ストライプ上には何も形成されていない事が判
る。又、ｂの場合、ａの場合より薄い結晶成長層
がメサストライプ上に形成されている。但し、こ
の場合の条件は、InP基板を用いて約２μｍのメ
サエツチングを施しており、メサストライプの幅
はａが〜30μｍ、ｂが〜10μｍ、ｃが〜３μｍ、
平坦部の結晶成長厚約0.5μｍであるものする。
この事は、メサストライプの幅を制御する事によ
つて、メサストライプ上に形成される結晶成長層
の厚さを制御できる事を意味している。すなわ
ち、メサストライプ幅と相関を有する厚さの導波
路が形成される。本発明はこの性質を利用するも
のであり、次の様な方法によつてテーパ状成長層
を得る事ができる。
理図である。―族化合物半導体単結晶基板
（例えばGaAs、InP）８，８′，８″の（100）面
上へ＜110＞又は＜１１０＞方向にメサストライ
プを設け、その幅を変えた場合についてエピタキ
シヤル結晶成長層９，９′，９″の形状変化を示し
てある。ａはメサストライプ幅の広い場合につい
て、ｃは狭い場合、ｂはその中間についてそれぞ
れ示してある。ａの場合メサストライプ上に結晶
成長層が形成されているのに対し、ｃの場合メサ
ストライプ上には何も形成されていない事が判
る。又、ｂの場合、ａの場合より薄い結晶成長層
がメサストライプ上に形成されている。但し、こ
の場合の条件は、InP基板を用いて約２μｍのメ
サエツチングを施しており、メサストライプの幅
はａが〜30μｍ、ｂが〜10μｍ、ｃが〜３μｍ、
平坦部の結晶成長厚約0.5μｍであるものする。
この事は、メサストライプの幅を制御する事によ
つて、メサストライプ上に形成される結晶成長層
の厚さを制御できる事を意味している。すなわ
ち、メサストライプ幅と相関を有する厚さの導波
路が形成される。本発明はこの性質を利用するも
のであり、次の様な方法によつてテーパ状成長層
を得る事ができる。
第４図に示した様に、メサエツチングの幅を連
続的に変化させたメサストライプを使用して結晶
成長を行つた場合、第５図に示した様なテーパ状
結晶成長層１２を形成する事ができる。但し第４
図に示したメサストライプ部１１は、最大幅が30
μｍ以上最小幅が３μｍのものとし、メサの深さ
は約２μｍのもので、第５図の平坦部における結
晶成長厚は約0.5μｍとする。ところで、ここで
注意しなければならない事は、メサストライプの
幅に対する成長厚みの関係は、必ずしも直線的な
ものでなく逆対数的な関係にあるので、直線的な
テーパ層を形成するためには、メサストライプ幅
の変化にそれなりの補正を加えなければならない
と言う事である。
続的に変化させたメサストライプを使用して結晶
成長を行つた場合、第５図に示した様なテーパ状
結晶成長層１２を形成する事ができる。但し第４
図に示したメサストライプ部１１は、最大幅が30
μｍ以上最小幅が３μｍのものとし、メサの深さ
は約２μｍのもので、第５図の平坦部における結
晶成長厚は約0.5μｍとする。ところで、ここで
注意しなければならない事は、メサストライプの
幅に対する成長厚みの関係は、必ずしも直線的な
ものでなく逆対数的な関係にあるので、直線的な
テーパ層を形成するためには、メサストライプ幅
の変化にそれなりの補正を加えなければならない
と言う事である。
こうして得られたテーパー層は、再現性が良く
基板上のどの位置にでも複数の形成が可能である
ため、光集積化回路への応用はもちろん回折格子
の応用による分布帰環形（DFB）レーザーや分
布反射形（DBR）レーザーへの応用が可能とな
る。
基板上のどの位置にでも複数の形成が可能である
ため、光集積化回路への応用はもちろん回折格子
の応用による分布帰環形（DFB）レーザーや分
布反射形（DBR）レーザーへの応用が可能とな
る。
また、本発明による方法は、多層的な結晶成長
を行つた場合、先に成長した結晶層を後から成長
させた結晶層によつて完全に埋め込む事が可能で
あり、狭いメサストライプ部も厚く結晶成長させ
る事によつて埋め込む事ができるため、次の様な
構造が製作可能である。
を行つた場合、先に成長した結晶層を後から成長
させた結晶層によつて完全に埋め込む事が可能で
あり、狭いメサストライプ部も厚く結晶成長させ
る事によつて埋め込む事ができるため、次の様な
構造が製作可能である。
第６図は、出力導波層をメサエツチング１３し
て、その上にテーパ状能動層１４を成長させて、
更に上へクラツド層１５を厚く成長させた事によ
り、テーパ状能動層及び出力導波路層を全て埋め
込み構造としたものである。このとき、テーパ状
能動層の成長前後に他の別な結晶層を成長させる
事もむろん可能な訳である。
て、その上にテーパ状能動層１４を成長させて、
更に上へクラツド層１５を厚く成長させた事によ
り、テーパ状能動層及び出力導波路層を全て埋め
込み構造としたものである。このとき、テーパ状
能動層の成長前後に他の別な結晶層を成長させる
事もむろん可能な訳である。
第７図は、第６図のようにして製作した素子を
DBRレーザーとして応用したものである。図に
おいて１０は結晶成長ウエーハ、１３はメサスト
ライプ光導波路、１６は基板側クラツド層を示
す。これまで説明してきたように、本発明はテー
パ結合形素子を同一基板上に自由に製作する事が
可能であり、各種構造の能動素子を組み合わせる
事によつて光集積化回路を実現する事ができる。
第８図には、DBRレーザーと受光素子を組み合
わせた光出力モニター形の波長制御レーザーの例
が示してある。このような光導波路列の集積化に
より、波長多重光源や、光制御回路等を作る事が
できる。
DBRレーザーとして応用したものである。図に
おいて１０は結晶成長ウエーハ、１３はメサスト
ライプ光導波路、１６は基板側クラツド層を示
す。これまで説明してきたように、本発明はテー
パ結合形素子を同一基板上に自由に製作する事が
可能であり、各種構造の能動素子を組み合わせる
事によつて光集積化回路を実現する事ができる。
第８図には、DBRレーザーと受光素子を組み合
わせた光出力モニター形の波長制御レーザーの例
が示してある。このような光導波路列の集積化に
より、波長多重光源や、光制御回路等を作る事が
できる。
本発明は、前記実施例にのみ限定されるもので
はなく、発明の本質と範囲を越えない限り、各種
変形が可能である。
はなく、発明の本質と範囲を越えない限り、各種
変形が可能である。
第１図ａは２重導波路形結合器、第１図ｂはテ
ーパ形結合器のそれぞれ原理図、第２図はテーパ
形結晶層を結晶成長させる従来の液相成長法の
図、第３図ａ〜ｃは本発明によるメサストライプ
上への結晶成長の様子を示す図、第４図ａ〜ｄは
テーパ形結晶層成長のためのメサストライプの例
を示すための、上面図、後面図、前面図、側面
図、第５図ａ，ｂは各々第４図に結晶成長を行つ
た例を示す上面図と中心断面図、第６図ａ〜ｄは
光導波路によるメサストライプとその埋め入み成
長を行つた例を示すための、各々上面図、前面
図、後面図、中心断面図、第７図は本発明による
DBRレーザーの例を示す断面図、第８図ａ，ｂ
は本発明によるDBRレーザーと受光素子の組も
合わせ例を示す上面図及び断面図である。 ８，８′，８″，１０……結晶成長ウエーハ、
９，９′，９″，１２……結晶成長層、１１，１３
……メサストライプ部、１４……能動層、１５…
…埋み込みクラツド層、１６……基板側クラツド
層。
ーパ形結合器のそれぞれ原理図、第２図はテーパ
形結晶層を結晶成長させる従来の液相成長法の
図、第３図ａ〜ｃは本発明によるメサストライプ
上への結晶成長の様子を示す図、第４図ａ〜ｄは
テーパ形結晶層成長のためのメサストライプの例
を示すための、上面図、後面図、前面図、側面
図、第５図ａ，ｂは各々第４図に結晶成長を行つ
た例を示す上面図と中心断面図、第６図ａ〜ｄは
光導波路によるメサストライプとその埋め入み成
長を行つた例を示すための、各々上面図、前面
図、後面図、中心断面図、第７図は本発明による
DBRレーザーの例を示す断面図、第８図ａ，ｂ
は本発明によるDBRレーザーと受光素子の組も
合わせ例を示す上面図及び断面図である。 ８，８′，８″，１０……結晶成長ウエーハ、
９，９′，９″，１２……結晶成長層、１１，１３
……メサストライプ部、１４……能動層、１５…
…埋み込みクラツド層、１６……基板側クラツド
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ―族化合物半導体よりなる光集積回路に
おいて、光導波路層を構成する層の一部分の厚み
が光を伝搬させる方向に徐々に変化してなるテー
パー状導波路を液相成長法で作成する際に、幅が
徐々に変化したメサストライプ領域をもつた基板
を用い、基板に設けたメサストライプ領域上にメ
サストライプ幅と相関を有する厚さの変化したテ
ーパー状導波路を形成することを特徴とする光集
積回路の製造方法。 ２ ―族化合物半導体結晶基板には、あらか
じめ１層又は２層以上の結晶成長層が設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光集積回路の製造方法。 ３ ―族化合物半導体基板としてInPを用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光集積回路の製造方法。 ４ ―族化合物半導体基板としてGaAsを用
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6815981A JPS57183091A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Manufacture of optical integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6815981A JPS57183091A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Manufacture of optical integrated circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57183091A JPS57183091A (en) | 1982-11-11 |
| JPS6237905B2 true JPS6237905B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=13365692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6815981A Granted JPS57183091A (en) | 1981-05-08 | 1981-05-08 | Manufacture of optical integrated circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57183091A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58114476A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-07 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ |
| JPS59210682A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-11-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS61100990A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| US4999316A (en) * | 1988-03-23 | 1991-03-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for forming tapered laser or waveguide optoelectronic structures |
| US5585957A (en) * | 1993-03-25 | 1996-12-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Method for producing various semiconductor optical devices of differing optical characteristics |
| US6034380A (en) * | 1997-10-07 | 2000-03-07 | Sarnoff Corporation | Electroluminescent diode with mode expander |
-
1981
- 1981-05-08 JP JP6815981A patent/JPS57183091A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57183091A (en) | 1982-11-11 |
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