JP5665728B2 - Optical device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばMMI(Multi Mode Interference)構造の多モード光導波路を備える光デバイスに関するものである。 The present invention relates to an optical device including a multimode optical waveguide having, for example, an MMI (Multi Mode Interference) structure.
複数の半導体レーザと光導波路との接続や、MZ型干渉計を構成するために、多モード干渉光導波路(MMI光導波路、以下「MMI」という)が広く用いられている。その背景として、近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、互いに異なる波長を有する複数の信号光を多重化することで1本の光ファイバで大容量のデータ伝送を可能とする波長分割多重通信システムの開発が進められている。波長分割多重通信システムを実現するためには、全波長帯域をカバー可能な波長可変光源が必要であるとともに、低コストであることが好ましいことから、モノリシックに集積可能な光半導体デバイスが注目されている。 A multi-mode interference optical waveguide (MMI optical waveguide, hereinafter referred to as “MMI”) is widely used to connect a plurality of semiconductor lasers and an optical waveguide or to construct an MZ interferometer. As a background to this, with the dramatic increase in communication demand in recent years, wavelength division multiplex communication that enables large-capacity data transmission over a single optical fiber by multiplexing a plurality of signal lights having different wavelengths. System development is underway. In order to realize a wavelength division multiplexing communication system, a wavelength tunable light source capable of covering the entire wavelength band is necessary, and it is preferable that the cost be low. Therefore, an optical semiconductor device that can be monolithically integrated attracts attention. Yes.
このような光半導体デバイスにおける波長可変光源には、それぞれが異なる波長の光を発する複数のLD(Laser Diode)を配設してなるLDアレーと、それら光を1本の光導波路に結合するMMIとが適用されている。また、LDアレーに加えて、データ信号を生成するための強度変調器や、光増幅素子(Semiconductor Optical Amplifier:SOA)を1つの光半導体装置(素子)に集積した構成も実現されている。 In such a wavelength tunable light source in the optical semiconductor device, an LD array in which a plurality of LDs (Laser Diodes) each emitting light of different wavelengths are arranged, and an MMI that couples the light to one optical waveguide. And are applied. In addition to the LD array, a configuration in which an intensity modulator for generating a data signal and an optical amplifier (Semiconductor Optical Amplifier: SOA) are integrated in one optical semiconductor device (element) is also realized.
しかしながら、従来のMMIでは、各LDからの光の全てが所望の出力光導波路に結合されているのではなく、一部の光が望まれない迷光としてMMIから放射されている。そのため、MMIから放射され、基板内で反射された迷光が、光導波路に入射されて再度結合した場合には、当該光導波路の素子の特性(例えば通信特性)などに悪影響を及ぼす可能性がある。また、強度変調器として用いられるMZ型干渉計には、光の分岐及び合波をするのにMMIが適用されていることから、上述のLDアレーを結合するためのMMIと同様に、MZ型干渉計内にて迷光が発生する。その結果、MZ型干渉計に消光比劣化などの悪影響を及ぼす可能性がある。 However, in the conventional MMI, not all of the light from each LD is coupled to the desired output optical waveguide, but some light is emitted from the MMI as unwanted stray light. Therefore, when stray light emitted from the MMI and reflected within the substrate is incident on the optical waveguide and recombined, there is a possibility of adversely affecting the characteristics (for example, communication characteristics) of the elements of the optical waveguide. . Further, since MMI is applied to the MZ type interferometer used as the intensity modulator for branching and multiplexing light, the MZ type is similar to the MMI for coupling the LD arrays described above. Stray light is generated in the interferometer. As a result, the MZ interferometer may be adversely affected such as deterioration of extinction ratio.
そこで、このようなMMIの放射光(迷光)の問題を解決するため様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1では、MMIの側面に吸収層を配置して、迷光を吸収させることで、素子の特性劣化を抑制する技術が開示されている。
Therefore, various techniques have been proposed in order to solve such a problem of MMI radiation (stray light). For example,
特許文献1に開示の技術によれば、MMIの出力側面に到達した光のうち、その面を透過して外部に放射される迷光については吸収層により除去することが可能となっている。しかしながら、MMIの出力側面に到達した光のうち、MMIの出力側面において内部に反射される光は依然として多いものとなっている。その結果、MMIの出力側面にて反射した光が、LD(入力ポート)への戻り光となる場合があり、この場合には、LDの動作が不安定になるという問題があった。
According to the technique disclosed in
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、入力ポートへの戻り光を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the return light to the input port.
本発明に係る光デバイスは、単一モード光導波路により構成された入力ポートと、前記入力ポートが接続された入力側面と、当該入力側面と対向する出力側面とを有する多モード光導波路と、単一モード光導波路により構成され、前記出力側面に接続された出力ポートと、前記多モード光導波路の前記出力側面の近隣に設けられた吸収層とを備える。前記入力ポート及び前記出力ポートの少なくとも一方が複数本設けられている。前記多モード光導波路の前記出力側面は、当該出力側面の端側から中央側に向かって凸状に、前記多モード光導波路の光軸の垂直方向に対し傾斜している面を含む。前記吸収層の前記多モード光導波路側と逆側の面が、前記垂直方向に対し傾斜している。 An optical device according to the present invention includes an input port configured by a single mode optical waveguide, an input side surface to which the input port is connected, an output side surface facing the input side surface, a single mode optical waveguide, An output port configured by a single-mode optical waveguide and connected to the output side surface, and an absorption layer provided in the vicinity of the output side surface of the multimode optical waveguide. At least one of said input ports及beauty before SL output port are provided a plurality of. The output side surface of the multimode optical waveguide includes a surface that is convex from the end side to the center side of the output side surface and is inclined with respect to the direction perpendicular to the optical axis of the multimode optical waveguide. A surface of the absorption layer opposite to the multimode optical waveguide side is inclined with respect to the vertical direction.
本発明によれば、出力側面に含まれる面が光軸の垂直方向に対して傾斜しており、それらがなす角が0度より大きくなっている。したがって、出力側面における光の反射率を低減することができ、入力ポートへの戻り光を抑制することができる。よって、LDなど入力ポートに設けられた光素子の動作を安定化することができる。また、出力側面の近隣に吸収層が設けられていることから、出力側面から放射される光による特性劣化への影響を抑制することができる。 According to the present invention, the surface included in the output side surface is inclined with respect to the vertical direction of the optical axis, and the angle formed by them is greater than 0 degrees. Therefore, the reflectance of light at the output side surface can be reduced, and return light to the input port can be suppressed. Therefore, the operation of the optical element provided at the input port such as an LD can be stabilized. Moreover, since the absorption layer is provided in the vicinity of the output side surface, it is possible to suppress the influence on the characteristic deterioration due to the light emitted from the output side surface.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る光デバイスである光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。
<
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device that is an optical device according to
図1に示すように光導波路型デバイス1は、単一モード光導波路により構成された入力ポート2と、互いに対向する入力側面3及び出力側面4を有する多モード光導波路5と、単一モード光導波路により構成された出力ポート6と、吸収層7とを備えている。
As shown in FIG. 1, an
入力ポート2及び/または出力ポート6は複数本設けられている。入力ポート2は、それより幅が広い入力側面3と接続され、出力ポート6は、それより幅が広い出力側面4と接続されている。図1に示す例では、9本の入力ポート2と、1本の出力ポート6とが設けられ、これらが多モード光導波路5に接続されることにより、9×1MMIが構成されている。
A plurality of
吸収層7は、多モード光導波路5の出力側面4の近隣に設けられており、後述するように出力側面4から放射される光を吸収する。本実施の形態では、吸収層7は、多モード光導波路5の出力側面4と隣接して設けられている。つまり、多モード光導波路5の出力側面4と、吸収層7の多モード光導波路5側の面7a(以下「吸収層入射面7a」と記す)とが接触して設けられている。また、本実施の形態では、吸収層7の多モード光導波路5側と逆側の面7b(以下「吸収層反射面7b」と記す)は、多モード光導波路5の光軸5aと直交している。
The
さて、図1に示すように、多モード光導波路5の出力側面4は、出力側面4の端側から中央側に向かって凸状に、多モード光導波路5の光軸5aの垂直方向5b(以下「光軸垂直方向5b」と記す)に対し傾斜している2つの傾斜面4a,4bを含んでいる。つまり、傾斜面4a,4bと、多モード光導波路5の光軸垂直方向5bがなす角をθtとすると、θt>0度となっている。
As shown in FIG. 1, the
図2及び図3は、本実施の形態に係る光導波路型デバイス1の断面図である。図2は、図1に示される切断線A−A’における断面図であり、図3は、図1に示される切断線B−B’における断面図である。
2 and 3 are cross-sectional views of the
図2及び図3に示されるように、本実施の形態に係る光導波路型デバイス1は、埋め込み構造で形成されている。具体的には、光導波路型デバイス1は、表面に台座が設けられたInP基板11と、台座上に形成されたInGaAsPのバルクからなる多モード光導波路5と、多モード光導波路5上に形成されたInPからなる上部クラッド層12と、台座、多モード光導波路5及び上部クラッド層12を囲むInP層13と、上部クラッド層12及びInP層13上に形成されたInP層14とを備えている。そして、台座、多モード光導波路5、上部クラッド層12及びInP層13の間には、InGaAsPの量子井戸構造からなる吸収層7が選択的に設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
次に、上記MMIの基本動作について説明する。MMIは、どの入力ポート2から光が入力された場合でも、その光を出力ポート6から出力する機能を有する。したがって、例えば、それぞれが異なる波長の光を発する複数のLD(ここでは図示せず)を、複数の入力ポート2にそれぞれ接続しておき、所望の波長の光のLDのみを発光させることで、所望の波長の光を出力ポート6から出力することが可能となっている。つまり、上記MMIによれば、選択的にLDに発光させることで、広帯域の波長可変光源を実現することが可能となっている。なお、各LDに温度調整機構などを付与して、各LDの波長の微調整機能を有するように構成すれば、光の波長の補完が可能となり、隙間なく広帯域をカバーする波長可変光源を実現することができる。
Next, the basic operation of the MMI will be described. The MMI has a function of outputting light from the
さて、上述したように、いずれかの入力ポート2から入力された光は、多モード光導波路5を伝搬した後、出力ポート6に結合する。ここで、例えば、入力ポート2が12本である場合には、原理的に1/12の光のみ結合し、残りの11/12の光は出力ポート6には結合されずに、出力側面4から放射される。この出力側面4から放射された光(迷光)は、損失となるだけでなく、外部素子などによって反射されて、多モード光導波路5に再結合した場合には、素子の特性を劣化する原因となりえる。
As described above, the light input from any one of the
そこで、上記特許文献1に開示の技術においては、MMIの出力側面に接して吸収層を配置することで、出力側面から放射される光を吸収し、特性劣化を抑制している。しかし、MMIの出力側面と吸収層との間の境界面が、光軸垂直方向と平行(つまりθt=0度)であることから、入力ポートからの光のうち、比較的多くの光が出力側面にて反射される。その結果、出力側面にて反射された光がLDへの戻り光となり、LDの動作が不安定になるなどの問題が生じてしまう。
Therefore, in the technique disclosed in
そこで、上述したように、本実施の形態では、出力側面4は、光軸垂直方向5bと平行ではなく、光軸垂直方向5bに対して傾斜する(θt>0度である)傾斜面4a,4bを含んでいる。これにより、入力ポート2への戻り光を抑制することが可能となっている。このことについて、以下に説明する。
Therefore, as described above, in the present embodiment, the
図4は、出力側面4(傾斜面4a,4b)と光軸垂直方向5bとがなす角θtに対する反射率を計算した結果である。MMIの屈折率はn=3.4(InGaAsPのバルク)、吸収層7の屈折率はn=3.5(InGaAsPの量子井戸構造)とした。計算結果が示すように、上記特許文献1のように角θtが0度である場合と比べて、角θtが、10度以上55以下程度の間では反射率が低減され、40度以上50度以下程度の間では反射率が特に低減されていることが分かる。そして、角θtが45度である場合には反射率はほとんどゼロとなっている。
FIG. 4 shows the result of calculating the reflectance with respect to the angle θt formed by the output side surface 4 (
ここで、反射率が低くなると、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)が抑制され、LDの動作が安定化するということになる。その一方で、反射率が低くなると、多モード光導波路5の出力側面4からの放射光(迷光)は多少増えることになるが、その放射光(迷光)は吸収層7により吸収されるので、それによる特性劣化は抑制されている。
Here, when the reflectance is lowered, the return light to the input port 2 (return light to the LD) is suppressed, and the operation of the LD is stabilized. On the other hand, when the reflectivity is low, the radiation (stray light) from the
また、図1に示すような、角θtが45度程度に設定された構成によれば、仮に、出力側面4において反射光が生じたとしても、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)となるためには、同図1の破線矢印に示されるように出力側面4にて複数回(例えば2回)反射することが必要となる。したがって、出力側面4での反射光が、入力ポート2(LD)に戻りにくくなることから、この観点からも、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)をより抑えることができる。
Further, according to the configuration in which the angle θt is set to about 45 degrees as shown in FIG. 1, even if the reflected light is generated at the
特に、入力ポート2からの光は、実際には、5度〜10度程度の広がり角を有しており、広がり角が大きい外側部分では光強度が小さく、広がり角の小さい中央で光強度が最も大きいといった光強度分布を成している。したがって、中央の光強度の成分に起因する入力ポート2への戻り光を小さくしたい場合には、入力ポート2への戻り光を確実に抑制する効果が得られる、角θtが45度程度に設定された構成とすることが望ましい。
In particular, the light from the
図5〜図8は、本実施の形態に係る光導波路型デバイス1の製造過程における図である。次に、図5〜図8を用いて、光導波路型デバイス1の製造方法について説明する。
5 to 8 are views in the manufacturing process of the
まず、図5に示すように、InP基板11上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、吸収層7となるInGaAsP/InGaAsPの量子井戸構造を有する活性層16を形成した後、その上にInPからなる上部クラッド層12の一部を形成する。
First, as shown in FIG. 5, after forming an
その後、フォトリソグラフィー技術を用いて、図6に示すように、吸収層7が形成される領域に酸化シリコンなどのマスク17を形成し、それ以外の領域をウェットエッチングもしくはドライエッチングにより除去する。その後、選択成長法によってMMI(入力ポート2、多モード光導波路5及び出力ポート6)となるInGaAsPバルクのコア層と、InPからなる上部クラッド層12となる層とを順に積層する。
Thereafter, using a photolithography technique, as shown in FIG. 6, a
それから、図7に示すように、MMIを形成すべき領域に酸化シリコンなどのマスク18をさらに形成し、マスク17,18が形成されていない領域をエッチングで除去する。図8は、そのときに形成される構成のうち、図7に示される切断線C−C’における構成の断面図である。ただし、図8においては、マスク17,18の図示は省略している。
Then, as shown in FIG. 7, a
その後、選択成長法によって、MMI、吸収層7及び上部クラッド層12を囲むInP層13を成長させる。その状態から、マスク17,18を全てフッ酸等で除去し、その後、最上層であるInP層14を形成する。以上により、図1〜図3に示される本実施の形態に係る光導波路型デバイス1が形成される。
Thereafter, the
以上で説明したように本実施の形態に係る光導波路型デバイス1では、傾斜面4a,4bと光軸垂直方向5bとがなす角θtが0度より大きくなっている。したがって、出力側面4における光の反射率を低減することができ、入力ポート2への戻り光を抑制することができる。よって、LDの動作を安定化することができる。また、出力側面4の近隣に吸収層7が設けられていることから、出力側面4から放射される光による特性劣化への影響を抑制することができる。
As described above, in the
また、本実施の形態によれば、吸収層7は、多モード光導波路5の出力側面4に隣接して設けられている。したがって、出力側面4から放射される光を、拡散する前に吸収することができる。また、光導波路型デバイス1のサイズを小型化することも期待できる。また、吸収層7が出力側面4に隣接して設けられている場合において、上述の角θtが10度以上55度以下である場合には、図4に示したように、出力側面4における光の反射率をより低減することができることから、LDの動作を確実に安定化することができる。
Further, according to the present embodiment, the
なお、以上においては、図1に示したように、吸収層7が、傾斜面4a,4b近傍にのみ形成されていたが、これに限ったものではない。例えば、図9に示すように、吸収層7が、出力ポート6に沿って長尺化された構成であってもよい。このような構成にすれば、吸収層7に入射された迷光が、吸収層7内を伝搬する距離が長くなることから、当該迷光を、吸収層7において十分に減衰させることができ、吸収層7内において確実に吸収させることができる。なお、図9に示す構成と異なり、吸収層7は出力ポート6に接して設けられてもよいが、出力ポート6を伝搬する光を減衰させないようにするため、図9に示すように吸収層7及び出力ポート6の間に間隙を設け、当該間隙にInP層(例えばInP層13)を形成することが望ましい。
In the above, as shown in FIG. 1, the
<実施の形態2>
図10〜12は、本発明の実施の形態2に係る光導波路型デバイス1の構成を示す平面図である。本実施の形態では、平面視における吸収層7の形状が実施の形態1と異なっている。そこで、本実施の形態に係る光導波路型デバイス1において、実施の形態1で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して説明を省略する。
<
10 to 12 are plan views showing the configuration of the
上述した実施の形態1に係る光導波路型デバイス1の構成では、MMIの出力側面4から放射された光は、吸収層7で吸収される。しかし、図1に示されるように、吸収層反射面7bが光軸垂直方向5bと平行である構成において、仮に、強い強度の光が、MMIの出力側面4から吸収層7(吸収層入射面7a)に入射された場合には、当該光が、吸収層反射面7bにおいて入射角・反射角が0度で入射・反射されて、入力ポート2(LD)への戻り光となる可能性がある。これを解決するための構成として、図9に示したように吸収層7を長尺化する構成も考えられるが、レイアウトの関係でスペースに余裕がない場合にはその構成を採用できないと考えられる。
In the configuration of the
そこで、図10に示す光導波路型デバイス1では、吸収層反射面7bが、光軸垂直方向5bに対して傾斜されている。このような構成によれば、吸収層反射面7bで反射された光が、入力ポート2側に向かうのを抑制することができることから、スペースに余裕がない場合であっても、吸収層7に入射された光を、吸収層7内において確実に吸収することができる。
Therefore, in the
なお、スペースに余裕がある場合には、図11に示すように、図10に示した構成において、吸収層7を出力ポート6に沿って長尺化した構成にしてもよい。このような構成によれば、吸収層7に入射された光を、吸収層7内においてより確実に吸収することができる。なお、この構成において、吸収層7は出力ポート6に接して設けられてもよいが、出力ポート6を伝搬する光を減衰させないようにするため、図11に示すように吸収層7及び出力ポート6の間に間隙を設け、当該間隙にInP層(例えばInP層13)を形成することが望ましい。
In addition, when there is room in the space, as shown in FIG. 11, in the configuration shown in FIG. 10, the
また、図12に示す構成では、これまでの構成とは異なり、吸収層7は、多モード光導波路5の出力側面4と離れて設けられている。そして、吸収層入射面7aが、多モード光導波路5に向かないように光軸垂直方向5bに対し傾斜している。このような構成によれば、出力側面4から放射された迷光が、吸収層入射面7aにおいて多モード光導波路5に戻らないように(ここでは光軸垂直方向5bに向けて)反射される割合を増やすことができ、その一方で、吸収層入射面7aから吸収層7内に透過される割合を減らすことができる。したがって、吸収層7から入力ポート2への戻り光を抑制することができることから、LDの動作を安定化することができる。
In the configuration shown in FIG. 12, the
図13は、図12に示す構成において、出力側面4(傾斜面4a,4b)と光軸垂直方向5bとがなす角θtに対する反射率を計算した結果である。MMIの屈折率はn=3.4(InGaAsPのバルク)、MMI外側の媒質の屈折率はn=3.17(InP)とした。計算結果が示すように、上記特許文献1のように角θtが0度である場合と比べて、角θtが40〜45度程度である場合には反射率はほとんどゼロとなっている。
FIG. 13 shows the result of calculating the reflectance with respect to the angle θt formed by the output side surface 4 (
また、実施の形態1でも説明したように、角θtが45度程度に設定された構成によれば、仮に、出力側面4において反射光が生じたとしても、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)となるためには出力側面4にて複数回(例えば2回)反射することが必要となる。したがって、出力側面4での反射光が、入力ポート2(LD)に戻りにくくなることから、この観点からも、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)をより抑えることができる。
Further, as described in the first embodiment, according to the configuration in which the angle θt is set to about 45 degrees, even if the reflected light is generated on the
なお、図12に示すように、吸収層7は出力ポート6に接して設けられてもよい。しかし、出力ポート6を伝搬する光を減衰させないようにするため、吸収層7及び出力ポート6の間に間隙を設け、当該間隙にInP層(例えばInP層13)を形成することが望ましい。また、図12に示す構成において、吸収層7内を伝搬する光が完全に吸収されるために、吸収層7が出力ポート6に沿って長尺化されてもよい。また、図12に示す構成において、吸収層反射面7bが、光軸垂直方向5bに対して傾斜されて設けられていてもよい。これらの場合であっても、入力ポート2への戻り光を抑制することができることから、LDの動作を安定化することができる。
As shown in FIG. 12, the
<実施の形態3>
図14及び図15は、本発明の実施の形態2に係る光導波路型デバイス1の構成を示す平面図である。なお、本実施の形態に係る光導波路型デバイス1において、実施の形態1で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して説明を省略する。
<
14 and 15 are plan views showing the configuration of the
図14に示される光導波路型デバイス1では、1本の入力ポート2と、2本の出力ポート6とが設けられており、1×2のMMIが構成されている。このMMIでは、1本の入力ポート2から入射された光は2分岐されて、原理的にはほとんど損失を受けることなく、2本の出力ポート6から出力される。しかし、作成誤差などが原因で、出力側面4から放射される成分が多少存在する。ここで、本実施の形態では、吸収層7が出力側面4に隣接して設けられていることから、出力側面4から放射される光を吸収することが可能となっている。
In the
なお、図14に示される1×2のMMIでは、出力側面4から放射される光の割合は、2本の出力ポート6の間において高くなると考えられる。また、出力側面4からの放射光は、素子の長手方向とほぼ平行に進むため、他のMMIや、素子とファイバとの結合部分などで再結合する可能性が比較的高い。図14では、素子の特性に最も悪影響を及ぼすと考えられる、2本の出力ポート6の間に向かう光を矢印で示している。
Note that in the 1 × 2 MMI shown in FIG. 14, the proportion of light emitted from the
ここで、図14に示されるように、上述の角θtを45度に設定された構成では、2本の出力ポート6の間に向かう光は、出力側面4においてほぼ45度に近い入射角・反射角で入射・反射され、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)となるためには出力側面4にて複数回(例えば2回)反射することが必要となる。したがって、出力側面4での反射光が、入力ポート2(LD)に戻りにくくなることから、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)をより抑えることができる。
Here, as shown in FIG. 14, in the configuration in which the angle θt is set to 45 degrees, the light traveling between the two
なお、図14に示す構成では、吸収層7が出力ポート6に隣接して設けられているが、出力ポート6を伝搬する光を減衰させないようにするため、吸収層7及び出力ポート6の間に間隙を設け、当該間隙にInP層(例えばInP層13)を形成することが望ましい。
In the configuration shown in FIG. 14, the
図15に示される光導波路型デバイス1では、2本の入力ポート2と、1本の出力ポート6とが設けられており、2×1のMMIが構成されている。このMMIでは、2本の入力ポート2から入射された光の位相が同相であれば、その光は出力ポート6から出力される。しかし、2本の入力ポート2から入射された光の位相が例えばπずれている場合には消光され、理想的には、出力ポート6から光は出力されない。
In the
なお、実際には、光の位相が同相である状態、及び、πずれている状態のいずれであっても、作成誤差などが原因で、出力側面4から放射される成分が多少存在する。ここで、本実施の形態では、吸収層7が出力側面4に隣接して設けられていることから、出力側面4から放射される光を吸収することが可能となっている。
Actually, there are some components radiated from the
また、図15に示されるように、上述の角θtを45度に設定された構成では、実施の形態1で図1を用いて説明した構成と同様に、出力側面4での反射光が、入力ポート2(LD)に戻りにくくなることから、入力ポート2への戻り光(LDへの戻り光)をより抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 15, in the configuration in which the angle θt is set to 45 degrees, the reflected light on the
<実施の形態4>
図16は、本発明の実施の形態4に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。図16に示されるように、本実施の形態に係る光導波路型デバイスは、それぞれが異なる波長の光を発する9本のLD31と、実施の形態1の光導波路型デバイス1と同様の構成を有する9×1MMI41と、MZ(Mach−Zehnder)型変調器51とを備えている。そして、MZ型変調器51は、変調電極52と、図14に示す構成と同様の構成を有する1×2MMI53、及び、図15に示す構成と同様の構成を有する2×1MMI54とを備えている。
<
FIG. 16 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, the optical waveguide device according to the present embodiment has nine
9本のLD31は、9×1MMI41の9本の入力ポート2とそれぞれ接続され、9×1MMI41の1本の出力ポート6は、1×2MMI53の1本の入力ポート2と接続されている。そして、1×2MMI53の2本の出力ポート6の一方は、2×1MMI54の2本の入力ポート2の一方と接続され、1×2MMI53の2本の出力ポート6の他方は、2×1MMI54の2本の入力ポート2の他方と、変調電極52を介して接続されている。
Nine
以上の構成において、所望の1本のLD31を発光させると、所望の波長の光が9×1MMI41の出力ポート6から出力される。このとき、原理的に1/9の光は9×1MMI41の出力ポート6から出力されるが、残りの8/9の光は出力ポート6に結合できずに、9×1MMI41の出力側面から放射される。しかし、本実施の形態では、吸収層7が当該出力側面に隣接して設けられていることから、そこから放射される光が吸収される。したがって、当該光が、その後段のMZ型変調器51の変調信号に及ぼす悪影響を抑制することができる。また、9×1MMI41の出力側面は光軸垂直方向5bに対して45度で傾斜しているため、実施の形態1などで説明したように、LD31側への戻り光を非常に小さくすることができ、LD31の特性を安定化することができる。
In the above configuration, when one desired
次に、9×1MMI41の後段に位置するMZ型変調器51の構成要素について説明する。
Next, components of the
9×1MMI41の出力ポート6と接続された1×2MMI53では、1本の入力ポート2から入射された光は2分岐されて、原理的にはほとんど損失を受けることなく、2本の出力ポート6から出力される。しかし、作成誤差などが原因で、1×2MMI53の出力側面から放射される成分が多少存在する。ここで、本実施の形態では、吸収層7が当該出力側面に隣接して設けられていることから、そこから放射される光が吸収される。したがって、その光が後段の素子に及ぼす悪影響を抑制することができる。また、1×2MMI53の出力側面は光軸垂直方向5bに対して45度で傾斜しているため、実施の形態1などで説明したように、LD31側への戻り光を非常に小さくすることができ、LD31の特性を安定化することができる。
In the 1 × 2
1×2MMI53と2×1MMI54との中間のアーム部には、上述の変調電極52が設けられている。この変調電極52に電圧を印加することで、変調電極52が設けられたアーム部(光導波路)の屈折率が変化し、光の位相が変化する。その結果、印加電圧の大きさにより、MZ型変調器51の光出力についてON/OFFの切り替えが可能となる。例えば、2本のアームを透過する光の位相が同じ場合には光は出力され、当該位相がπずれている場合には当該光は打ち消し合うため出力されなくなる。よって、電圧(信号)を印加する信号電圧印加手段55を用いて、変調電極52に電気のRZ(Return to Zero)信号を印加することで、光のRZ信号が得られることになる。
The above-described
なお、実際には、アームを透過する光の位相が同相である状態、及び、πすれている状態のいずれであっても、作成誤差などが原因で、2×1MMI54の出力側面から放射される光が多少存在する。仮に、この放射光が、信号光が通過しているファイバの結合部分などから混入した場合には、変調信号の消光比劣化などの問題が生じる。それに対し、本実施の形態では、吸収層7が当該出力側面に隣接して設けられていることから、出力側面から放射される光を吸収することが可能となっていることから、このような問題が生じるのを抑制することができる。また、2×1MMI54の出力側面は光軸垂直方向5bに対して45度で傾斜しているため、実施の形態1などで説明したように、LD31側への戻り光を非常に小さくすることができ、LD31の特性を安定化することができる。
Actually, the light transmitted through the arm is radiated from the output side surface of the 2 × 1
図17〜図21は、それぞれ図16に示される切断線A−A’,B−B’,C−C’,D−D’,E−E’における断面図を示している。 17 to 21 are sectional views taken along cutting lines A-A ', B-B', C-C ', D-D', and E-E 'shown in FIG. 16, respectively.
図17に示されるように、LD31は、InP基板11と、その上に順に形成されたInGaAsPの量子井戸構造からなる層22、上部クラッド層12、InP層14と、上部クラッド層12内に設けられた回折格子21とを備えている。そして、層22の側面には、層22と9×1MMI41の入力ポート2とを接続するInGaAsPのバルクからなる光導波路23が設けられている。
As shown in FIG. 17, the
図18及び図19に示される構成は、図2及び図3に示される構成とほぼ同じであり、図20及び図21に示される構成は、埋め込み構造とハイメサ構造との違いを除けば、図2及び図3に示される構成とほぼ同じである。なお、ここでは、9×1MMI41は埋め込み構造(図18及び図19)で形成され、1×2MMI54はハイメサ構造(図20及び図21)で形成されているが、これに限ったものではなく、これら全て埋め込み構造で形成してもよい。
The configuration shown in FIGS. 18 and 19 is almost the same as the configuration shown in FIGS. 2 and 3, and the configuration shown in FIGS. 20 and 21 is the same as that shown in FIG. 20 except for the difference between the embedded structure and the high mesa structure. 2 and the configuration shown in FIG. Here, the 9 × 1
次に、本実施の形態に係る光導波路型デバイスの作成方法について説明する。 Next, a method for producing an optical waveguide device according to the present embodiment will be described.
まず、InP基板11上にMOCVD法などを用いて、LD31及び吸収層7となるInGaAsP/InGaAsPの量子井戸構造を有する活性層16を形成した後、その上にInPからなる上部クラッド層12の一部を形成する。この際、波長選択性を得ることでDFBレーザを構成するため、LD31を構成する量子井戸構造の領域上には、図17に示すように回折格子21を形成する。
First, an
その後、フォトリソグラフィー技術を用いて、図22に示すように、LD31及び吸収層7が形成される領域に酸化シリコンなどのマスク26を形成し、それ以外の領域をウェットエッチングもしくはドライエッチングにより除去する。その後、選択成長法によってMMI(入力ポート2、多モード光導波路5及び出力ポート6)となるInGaAsPバルクのコア層と、InPからなる上部クラッド層12となる層とを順に積層する。
Thereafter, using a photolithography technique, as shown in FIG. 22, a
それから、図23に示すように、MMI41,53,54と、LD31及びMMI41を結合するための光導波路と、MMI41及びMMI53を結合するための光導波路と、MMI53及びMMI54を結合するための光導波路を形成すべき領域に酸化シリコンなどのマスク27をさらに形成する。そして、マスク26,27が形成されていない領域をエッチングで除去する。
Then, as shown in FIG. 23,
その後、選択成長法によって、LD31、MMI41,53,54、上述の光導波路、吸収層7及び上部クラッド層12を囲むInP層13を成長させる。その状態から、マスク26,27を全てフッ酸等で除去し、その後、最上層であるInP層14を形成する。以上により、図16〜図21に示される本実施の形態に係る光導波路型デバイスが形成される。
Thereafter, the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 光導波路型デバイス、2 入力ポート、3 入力側面、4 出力側面、5 多モード光導波路、5b 光軸垂直方向、6 出力ポート、7 吸収層、7a 吸収層入射面、7b 吸収層反射面。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記入力ポートが接続された入力側面と、当該入力側面と対向する出力側面とを有する多モード光導波路と、
単一モード光導波路により構成され、前記出力側面に接続された出力ポートと、
前記多モード光導波路の前記出力側面の近隣に設けられた吸収層と
を備え、
前記入力ポート及び前記出力ポートの少なくとも一方が複数本設けられ、
前記多モード光導波路の前記出力側面は、
当該出力側面の端側から中央側に向かって凸状に、前記多モード光導波路の光軸の垂直方向に対し傾斜している面を含み、
前記吸収層の前記多モード光導波路側と逆側の面が、前記垂直方向に対し傾斜している、光デバイス。 An input port composed of a single mode optical waveguide;
A multimode optical waveguide having an input side to which the input port is connected, and an output side facing the input side;
An output port configured by a single mode optical waveguide and connected to the output side surface;
An absorption layer provided in the vicinity of the output side surface of the multimode optical waveguide,
At least one of said input ports及beauty before SL output port are provided a plurality of,
The output side of the multimode optical waveguide is:
In a convex shape toward the central side from the end side of the output side, seen including a surface which is inclined with respect to the vertical direction of the optical axis of the multimode optical waveguide,
An optical device , wherein a surface opposite to the multimode optical waveguide side of the absorption layer is inclined with respect to the vertical direction .
前記吸収層は、前記多モード光導波路の前記出力側面と隣接して設けられている、光デバイス。 The optical device according to claim 1,
The optical device, wherein the absorption layer is provided adjacent to the output side surface of the multimode optical waveguide .
前記多モード光導波路の前記傾斜している面と前記垂直方向とがなす角は、10度以上55度以下である、光デバイス。 An optical device according to 請 Motomeko 2,
Wherein said inclined to have plane vertical and the angle of the multimode optical waveguide, Ru der least 10 degrees 55 degrees or less, the optical device.
前記吸収層は、前記多モード光導波路の前記出力側面と離れて設けられ、
前記吸収層の前記多モード光導波路側の面が、前記多モード光導波路に向かないように前記垂直方向に対し傾斜している、光デバイス。 The optical device according to claim 1 ,
The absorption layer is provided apart from the output side surface of the multimode optical waveguide,
The surface of the multimode optical waveguide side of the absorbent layer, it is inclined to the vertical direction so as not suitable for the multi-mode optical waveguide, the optical device.
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