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JP5665728B2 - Optical device - Google Patents

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JP5665728B2
JP5665728B2 JP2011278548A JP2011278548A JP5665728B2 JP 5665728 B2 JP5665728 B2 JP 5665728B2 JP 2011278548 A JP2011278548 A JP 2011278548A JP 2011278548 A JP2011278548 A JP 2011278548A JP 5665728 B2 JP5665728 B2 JP 5665728B2
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智志 西川
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栄治 柳生
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健 斎藤
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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, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing deterioration of element characteristics by arranging an absorption layer on the side surface of an MMI and absorbing stray light.

特開2007−94336号公報JP 2007-94336 A

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 Patent Document 1, stray light transmitted through the surface of the light reaching the output side surface of the MMI can be removed by the absorption layer. However, among the light that has reached the output side of the MMI, the amount of light that is internally reflected on the output side of the MMI is still large. As a result, the light reflected on the output side surface of the MMI may become the return light to the LD (input port), and in this case, there is a problem that the operation of the LD becomes unstable.

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に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a first embodiment. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a first embodiment. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a first embodiment. 角θtと反射率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between angle (theta) t and a reflectance. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの製造方法を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the optical waveguide device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの製造方法を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the method for manufacturing the optical waveguide device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの製造方法を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the method for manufacturing the optical waveguide device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの製造方法を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the optical waveguide device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a first embodiment. 実施の形態2に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a second embodiment. FIG. 角θtと反射率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between angle (theta) t and a reflectance. 実施の形態3に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a third embodiment. FIG. 実施の形態3に係る光導波路型デバイスの構成を示す平面図である。6 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a third embodiment. FIG. 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。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの製造方法を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a method for manufacturing an optical waveguide device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光導波路型デバイスの製造方法を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a method for manufacturing an optical waveguide device according to a fourth embodiment.

<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。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device that is an optical device according to Embodiment 1 of the present invention.

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 optical waveguide device 1 includes an input port 2 configured by a single mode optical waveguide, a multimode optical waveguide 5 having an input side surface 3 and an output side surface 4 facing each other, and a single mode optical signal. An output port 6 constituted by a waveguide and an absorption layer 7 are provided.

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 input ports 2 and / or output ports 6 are provided. The input port 2 is connected to the input side surface 3 that is wider than that, and the output port 6 is connected to the output side surface 4 that is wider than that. In the example shown in FIG. 1, nine input ports 2 and one output port 6 are provided, and these are connected to the multimode optical waveguide 5 to form a 9 × 1 MMI.

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 absorption layer 7 is provided in the vicinity of the output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5 and absorbs light emitted from the output side surface 4 as described later. In the present embodiment, the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5. That is, the output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5 and the surface 7a of the absorption layer 7 on the multimode optical waveguide 5 side (hereinafter referred to as “absorption layer incident surface 7a”) are provided in contact with each other. In the present embodiment, the surface 7 b of the absorption layer 7 opposite to the multimode optical waveguide 5 side (hereinafter referred to as “absorption layer reflection surface 7 b”) is orthogonal to the optical axis 5 a of the multimode optical waveguide 5. ing.

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 output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5 protrudes from the end side of the output side surface 4 toward the center side so as to be perpendicular to the optical axis 5 a of the multimode optical waveguide 5. (Hereinafter referred to as “optical axis vertical direction 5b”) and two inclined surfaces 4a and 4b which are inclined with respect to each other. That is, if the angle formed between the inclined surfaces 4a and 4b and the optical axis vertical direction 5b of the multimode optical waveguide 5 is θt, θt> 0 degrees.

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 optical waveguide device 1 according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along a cutting line A-A ′ shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a cutting line B-B ′ shown in FIG. 1.

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 optical waveguide device 1 according to the present embodiment is formed with a buried structure. Specifically, the optical waveguide device 1 is formed on an InP substrate 11 having a pedestal on its surface, a multimode optical waveguide 5 made of InGaAsP bulk formed on the pedestal, and the multimode optical waveguide 5. And an InP layer 13 surrounding the pedestal, the multimode optical waveguide 5 and the upper cladding layer 12, and an InP layer 14 formed on the upper cladding layer 12 and the InP layer 13. Yes. Between the pedestal, the multimode optical waveguide 5, the upper cladding layer 12, and the InP layer 13, an absorption layer 7 having an InGaAsP quantum well structure is selectively provided.

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 output port 6 when light is input from any input port 2. Therefore, for example, by connecting a plurality of LDs (not shown here) each emitting light of a different wavelength to the plurality of input ports 2 and emitting only the LD of light of a desired wavelength, Light of a desired wavelength can be output from the output port 6. That is, according to the MMI, it is possible to realize a broadband wavelength tunable light source by selectively causing the LD to emit light. If each LD is provided with a temperature adjustment mechanism, etc., and configured to have a fine adjustment function of the wavelength of each LD, the wavelength of the light can be complemented, and a tunable light source that covers a wide band without gaps is realized. can do.

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 input ports 2 propagates through the multimode optical waveguide 5 and is then coupled to the output port 6. Here, for example, when there are twelve input ports 2, only 1/12 light is coupled in principle, and the remaining 11/12 light is not coupled to the output port 6, but the output side surface 4. Radiated from. The light (stray light) radiated from the output side surface 4 is not only lost, but also reflected by an external element or the like and recombined with the multimode optical waveguide 5, causing deterioration of the element characteristics. Yeah.

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 Patent Document 1, an absorption layer is disposed in contact with the output side surface of the MMI, thereby absorbing light emitted from the output side surface and suppressing characteristic deterioration. However, since the boundary surface between the output side surface of the MMI and the absorption layer is parallel to the optical axis vertical direction (that is, θt = 0 degrees), a relatively large amount of light from the input port is output. Reflected on the side. As a result, the light reflected on the output side surface becomes the return light to the LD, which causes problems such as unstable operation of the LD.

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 output side surface 4 is not parallel to the optical axis vertical direction 5b, but is inclined with respect to the optical axis vertical direction 5b (θt> 0 degrees). 4b is included. Thereby, the return light to the input port 2 can be suppressed. This will be described below.

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 (inclined surfaces 4a and 4b) and the optical axis vertical direction 5b. The refractive index of MMI was n = 3.4 (InGaAsP bulk), and the refractive index of the absorption layer 7 was n = 3.5 (InGaAsP quantum well structure). As shown in the calculation result, compared to the case where the angle θt is 0 degree as in Patent Document 1, the reflectance is reduced when the angle θt is about 10 degrees to 55 degrees, and the degree is 40 degrees to 50 degrees. It can be seen that the reflectance is particularly reduced between the following levels. When the angle θt is 45 degrees, the reflectance is almost zero.

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 output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5 increases somewhat, but the radiation (stray light) is absorbed by the absorption layer 7. The characteristic deterioration by it is suppressed.

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 output side surface 4, the return light to the input port 2 (return to the LD) In order to become (light), it is necessary to reflect a plurality of times (for example, twice) on the output side surface 4 as indicated by the broken line arrow in FIG. Therefore, since the reflected light at the output side surface 4 is difficult to return to the input port 2 (LD), the return light to the input port 2 (return light to the LD) can be further suppressed from this viewpoint.

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 input port 2 actually has a divergence angle of about 5 to 10 degrees, and the light intensity is small at the outer portion where the divergence angle is large, and the light intensity is at the center where the divergence angle is small. The light intensity distribution is the largest. Therefore, when it is desired to reduce the return light to the input port 2 due to the light intensity component at the center, the angle θt is set to about 45 degrees so that the return light to the input port 2 can be reliably suppressed. It is desirable to have a configured configuration.

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 optical waveguide device 1 according to the present embodiment. Next, a manufacturing method of the optical waveguide device 1 will be described with reference to FIGS.

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 active layer 16 having an InGaAsP / InGaAsP quantum well structure to be an absorption layer 7 on the InP substrate 11 by using MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or the like, A part of the upper cladding layer 12 made of InP is formed thereon.

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 mask 17 such as silicon oxide is formed in a region where the absorption layer 7 is formed, and the other regions are removed by wet etching or dry etching. Thereafter, an InGaAsP bulk core layer serving as an MMI (input port 2, multimode optical waveguide 5 and output port 6) and a layer serving as an upper cladding layer 12 made of InP are sequentially stacked by a selective growth method.

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 mask 18 such as silicon oxide is further formed in the region where the MMI is to be formed, and the region where the masks 17 and 18 are not formed is removed by etching. FIG. 8 is a cross-sectional view of the configuration taken along the section line C-C ′ shown in FIG. 7 among the configurations formed at that time. However, the masks 17 and 18 are not shown in FIG.

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 InP layer 13 surrounding the MMI, the absorption layer 7 and the upper cladding layer 12 is grown by a selective growth method. In this state, the masks 17 and 18 are all removed with hydrofluoric acid or the like, and then the uppermost InP layer 14 is formed. Thus, the optical waveguide device 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is formed.

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 optical waveguide device 1 according to the present embodiment, the angle θt formed by the inclined surfaces 4a and 4b and the optical axis vertical direction 5b is greater than 0 degrees. Therefore, the reflectance of light at the output side surface 4 can be reduced, and the return light to the input port 2 can be suppressed. Therefore, the operation of the LD can be stabilized. Moreover, since the absorption layer 7 is provided in the vicinity of the output side surface 4, it is possible to suppress the influence on the characteristic deterioration due to the light emitted from the output side surface 4.

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 absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5. Therefore, the light emitted from the output side surface 4 can be absorbed before diffusing. It can also be expected to reduce the size of the optical waveguide device 1. When the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface 4 and the angle θt is 10 degrees or more and 55 degrees or less, as shown in FIG. Therefore, the LD operation can be reliably stabilized.

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 absorption layer 7 is formed only in the vicinity of the inclined surfaces 4a and 4b, but this is not restrictive. For example, as illustrated in FIG. 9, the absorption layer 7 may be configured to be elongated along the output port 6. With such a configuration, the distance that the stray light incident on the absorption layer 7 propagates in the absorption layer 7 becomes long, so that the stray light can be sufficiently attenuated in the absorption layer 7. 7 can be reliably absorbed. Unlike the configuration shown in FIG. 9, the absorption layer 7 may be provided in contact with the output port 6, but in order not to attenuate light propagating through the output port 6, as shown in FIG. 9, the absorption layer 7 7 and the output port 6 are desirably provided, and an InP layer (for example, InP layer 13) is preferably formed in the gap.

<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。
<Embodiment 2>
10 to 12 are plan views showing the configuration of the optical waveguide device 1 according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the shape of the absorption layer 7 in plan view is different from that of the first embodiment. Therefore, in the optical waveguide device 1 according to the present embodiment, the same or similar components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

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 optical waveguide device 1 according to the first embodiment described above, the light emitted from the output side surface 4 of the MMI is absorbed by the absorption layer 7. However, as shown in FIG. 1, in the configuration in which the absorbing layer reflecting surface 7b is parallel to the optical axis vertical direction 5b, it is assumed that strong light is transmitted from the MMI output side surface 4 to the absorbing layer 7 (absorbing layer incident surface). 7a), the light may be incident / reflected at an incident angle / reflection angle of 0 degree on the absorbing layer reflecting surface 7b to be returned to the input port 2 (LD). is there. As a configuration for solving this, a configuration in which the absorption layer 7 is elongated as shown in FIG. 9 is also conceivable, but it is considered that the configuration cannot be adopted when there is not enough space due to the layout. .

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 optical waveguide device 1 shown in FIG. 10, the absorbing layer reflecting surface 7b is inclined with respect to the optical axis vertical direction 5b. According to such a configuration, the light reflected by the absorbing layer reflecting surface 7b can be prevented from going to the input port 2 side. Therefore, even if there is not enough space, the absorbing layer 7 The incident light can be reliably absorbed in the absorption layer 7.

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 absorption layer 7 may be elongated along the output port 6. According to such a configuration, the light incident on the absorption layer 7 can be more reliably absorbed in the absorption layer 7. In this configuration, the absorption layer 7 may be provided in contact with the output port 6, but in order not to attenuate the light propagating through the output port 6, the absorption layer 7 and the output port as shown in FIG. It is desirable to provide a gap between 6 and form an InP layer (for example, InP layer 13) in the gap.

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 absorption layer 7 is provided apart from the output side surface 4 of the multimode optical waveguide 5, unlike the conventional configuration. The absorption layer incident surface 7 a is inclined with respect to the optical axis vertical direction 5 b so as not to face the multimode optical waveguide 5. According to such a configuration, the ratio at which stray light emitted from the output side surface 4 is reflected so as not to return to the multimode optical waveguide 5 at the absorption layer incident surface 7a (here, toward the optical axis vertical direction 5b). On the other hand, it is possible to reduce the rate of transmission from the absorption layer incident surface 7a into the absorption layer 7. Therefore, since the return light from the absorption layer 7 to the input port 2 can be suppressed, the operation of the LD can be stabilized.

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 (inclined surfaces 4a and 4b) and the optical axis vertical direction 5b in the configuration shown in FIG. The refractive index of MMI was n = 3.4 (InGaAsP bulk), and the refractive index of the medium outside the MMI was n = 3.17 (InP). As shown in the calculation results, the reflectance is almost zero when the angle θt is about 40 to 45 degrees as compared to the case where the angle θt is 0 degrees as in Patent Document 1 described above.

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 output side surface 4, the return light (LD) to the input port 2 To return to the light output side 4), the output side surface 4 needs to be reflected a plurality of times (for example, twice). Therefore, since the reflected light at the output side surface 4 is difficult to return to the input port 2 (LD), the return light to the input port 2 (return light to the LD) can be further suppressed from this viewpoint.

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 absorption layer 7 may be provided in contact with the output port 6. However, in order not to attenuate the light propagating through the output port 6, it is desirable to provide a gap between the absorption layer 7 and the output port 6, and to form an InP layer (for example, InP layer 13) in the gap. In the configuration shown in FIG. 12, the absorption layer 7 may be elongated along the output port 6 in order to completely absorb the light propagating through the absorption layer 7. In the configuration shown in FIG. 12, the absorbing layer reflecting surface 7b may be provided inclined with respect to the optical axis vertical direction 5b. Even in these cases, since the return light to the input port 2 can be suppressed, the operation of the LD can be stabilized.

<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。
<Embodiment 3>
14 and 15 are plan views showing the configuration of the optical waveguide device 1 according to Embodiment 2 of the present invention. In the optical waveguide device 1 according to the present embodiment, the same or similar components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

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 optical waveguide device 1 shown in FIG. 14, one input port 2 and two output ports 6 are provided, and a 1 × 2 MMI is configured. In this MMI, light incident from one input port 2 is branched into two, and is output from two output ports 6 in principle with little loss. However, there are some components emitted from the output side surface 4 due to production errors and the like. Here, in the present embodiment, since the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface 4, it is possible to absorb light emitted from the output side surface 4.

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 output side surface 4 is considered to be high between the two output ports 6. In addition, since the emitted light from the output side surface 4 travels substantially parallel to the longitudinal direction of the element, there is a relatively high possibility that it will be recombined at other MMI or at the coupling portion between the element and the fiber. In FIG. 14, the light that travels between the two output ports 6 that is considered to have the most adverse effect on the characteristics of the element is indicated by an arrow.

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 output ports 6 has an incident angle of approximately 45 degrees on the output side surface 4. In order to be incident / reflected at the reflection angle and return light to the input port 2 (return light to the LD), it is necessary to reflect the output side surface 4 a plurality of times (for example, twice). Therefore, since the reflected light at the output side surface 4 is less likely to return to the input port 2 (LD), the return light to the input port 2 (return light to the LD) can be further suppressed.

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 absorption layer 7 is provided adjacent to the output port 6. However, in order not to attenuate the light propagating through the output port 6, the absorption layer 7 is provided between the absorption layer 7 and the output port 6. It is desirable to provide a gap in the substrate and to form an InP layer (for example, InP layer 13) in the gap.

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 optical waveguide device 1 shown in FIG. 15, two input ports 2 and one output port 6 are provided, and a 2 × 1 MMI is configured. In this MMI, if the light incident from the two input ports 2 is in phase, the light is output from the output port 6. However, if the phase of light incident from the two input ports 2 is shifted by, for example, π, the light is extinguished, and ideally no light is output from the output port 6.

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 output side surface 4 due to creation errors or the like, regardless of whether the phase of light is in phase or shifted by π. Here, in the present embodiment, since the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface 4, it is possible to absorb light emitted from the output side surface 4.

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 output side surface 4 is similar to the configuration described with reference to FIG. Since it becomes difficult to return to the input port 2 (LD), the return light to the input port 2 (return light to the LD) can be further suppressed.

<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。
<Embodiment 4>
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 LDs 31 each emitting light of a different wavelength and the same configuration as the optical waveguide device 1 of the first embodiment. A 9 × 1 MMI 41 and an MZ (Mach-Zehnder) type modulator 51 are provided. The MZ modulator 51 includes a modulation electrode 52, a 1 × 2 MMI 53 having a configuration similar to the configuration shown in FIG. 14, and a 2 × 1 MMI 54 having a configuration similar to the configuration shown in FIG. .

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 LDs 31 are respectively connected to nine input ports 2 of 9 × 1 MMI 41, and one output port 6 of 9 × 1 MMI 41 is connected to one input port 2 of 1 × 2 MMI 53. One of the two output ports 6 of the 1 × 2 MMI 53 is connected to one of the two input ports 2 of the 2 × 1 MMI 54, and the other of the two output ports 6 of the 1 × 2 MMI 53 is connected to the 2 × 1 MMI 54. The other of the two input ports 2 is connected via the modulation electrode 52.

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 LD 31 emits light, light having a desired wavelength is output from the output port 6 of the 9 × 1 MMI 41. At this time, in principle, 1/9 light is output from the output port 6 of the 9 × 1 MMI 41, but the remaining 8/9 light cannot be coupled to the output port 6 and is emitted from the output side surface of the 9 × 1 MMI 41. Is done. However, in the present embodiment, since the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface, light emitted from the absorption layer 7 is absorbed. Therefore, the adverse effect of the light on the modulation signal of the subsequent MZ type modulator 51 can be suppressed. Further, since the output side surface of the 9 × 1 MMI 41 is inclined at 45 degrees with respect to the optical axis vertical direction 5b, the return light to the LD 31 side can be made extremely small as described in the first embodiment and the like. And the characteristics of the LD 31 can be stabilized.

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 MZ type modulator 51 located at the subsequent stage of the 9 × 1 MMI 41 will be described.

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 MMI 53 connected to the output port 6 of the 9 × 1 MMI 41, the light incident from one input port 2 is branched into two, and in principle, the two output ports 6 receive almost no loss. Is output from. However, there are some components radiated from the output side of the 1 × 2 MMI 53 due to creation errors and the like. Here, in the present embodiment, since the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface, light emitted from the absorption layer 7 is absorbed. Accordingly, adverse effects of the light on the subsequent element can be suppressed. Further, since the output side surface of the 1 × 2 MMI 53 is inclined at 45 degrees with respect to the optical axis vertical direction 5b, the return light to the LD 31 side can be made extremely small as described in the first embodiment. And the characteristics of the LD 31 can be stabilized.

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 modulation electrode 52 is provided on an intermediate arm portion between the 1 × 2 MMI 53 and the 2 × 1 MMI 54. By applying a voltage to the modulation electrode 52, the refractive index of the arm portion (optical waveguide) provided with the modulation electrode 52 changes, and the phase of light changes. As a result, the optical output of the MZ type modulator 51 can be switched ON / OFF depending on the magnitude of the applied voltage. For example, when the phases of the light transmitted through the two arms are the same, the light is output, and when the phases are shifted by π, the lights cancel each other and are not output. Therefore, by applying an electric RZ (Return to Zero) signal to the modulation electrode 52 using the signal voltage applying means 55 for applying a voltage (signal), an optical RZ signal can be obtained.

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 MMI 54 regardless of whether the phase of the light transmitted through the arm is in phase or π is shifted due to a creation error or the like. There is some light. If this radiated light is mixed from the coupling portion of the fiber through which the signal light passes, problems such as deterioration of the extinction ratio of the modulation signal occur. On the other hand, in the present embodiment, since the absorption layer 7 is provided adjacent to the output side surface, it is possible to absorb light emitted from the output side surface. Problems can be prevented from occurring. Further, since the output side surface of the 2 × 1 MMI 54 is inclined at 45 degrees with respect to the optical axis vertical direction 5b, the return light to the LD 31 side can be made extremely small as described in the first embodiment. And the characteristics of the LD 31 can be stabilized.

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 LD 31 is provided in the InP substrate 11, the layer 22 having an InGaAsP quantum well structure formed thereon, the upper cladding layer 12, the InP layer 14, and the upper cladding layer 12. The diffraction grating 21 is provided. On the side surface of the layer 22, an optical waveguide 23 made of an InGaAsP bulk connecting the layer 22 and the input port 2 of the 9 × 1 MMI 41 is provided.

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 MMI 41 is formed with a buried structure (FIGS. 18 and 19) and the 1 × 2 MMI 54 is formed with a high mesa structure (FIGS. 20 and 21), but this is not restrictive. All of these may be formed with a buried structure.

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 active layer 16 having an InGaAsP / InGaAsP quantum well structure to be the LD 31 and the absorption layer 7 is formed on the InP substrate 11 by MOCVD or the like, and then the upper cladding layer 12 made of InP is formed thereon. Forming part. At this time, in order to construct a DFB laser by obtaining wavelength selectivity, a diffraction grating 21 is formed on the quantum well structure region constituting the LD 31 as shown in FIG.

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 mask 26 made of silicon oxide or the like is formed in a region where the LD 31 and the absorption layer 7 are formed, and other regions are removed by wet etching or dry etching. . Thereafter, an InGaAsP bulk core layer serving as an MMI (input port 2, multimode optical waveguide 5 and output port 6) and a layer serving as an upper cladding layer 12 made of InP are sequentially stacked by a selective growth method.

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, MMI 41, 53, 54, an optical waveguide for coupling LD31 and MMI41, an optical waveguide for coupling MMI41 and MMI53, and an optical waveguide for coupling MMI53 and MMI54 A mask 27 made of silicon oxide or the like is further formed in a region where the film is to be formed. Then, the regions where the masks 26 and 27 are not formed are removed by etching.

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 InP layer 13 surrounding the LD 31, the MMI 41, 53, and 54, the above-described optical waveguide, the absorption layer 7 and the upper cladding layer 12 is grown by a selective growth method. From this state, the masks 26 and 27 are all removed with hydrofluoric acid or the like, and then the uppermost InP layer 14 is formed. Thus, the optical waveguide device according to the present embodiment shown in FIGS. 16 to 21 is formed.

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 SYMBOLS 1 Optical waveguide type device, 2 input port, 3 input side surface, 4 output side surface, 5 multimode optical waveguide, 5b optical axis perpendicular direction, 6 output port, 7 absorption layer, 7a absorption layer incident surface, 7b absorption layer reflective surface.

Claims (4)

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、
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 .
請求項1に記載の光デバイスであって、
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 .
求項2に記載の光デバイスであって、
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 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.
請求項に記載の光デバイスであって、
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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