JP3202082B2 - 広域出力モード型半導体光学部品及び該部品の製造方法 - Google Patents
広域出力モード型半導体光学部品及び該部品の製造方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
-
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- 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
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-
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- 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
-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体光学部品の製造及
び外部にある光学素子への該部品の結合に関する。本発
明は特に、２つの結果を同時に得るという公知の問題の
解決を目的とする。得るべき第１の結果は当該光学部品
内で光を効率的に“処理”することである。“処理す
る”という用語は本明細書では、光を放出する、増幅す
る、検出する又は変調するというような作用を意味して
いる。本発明を分かり易くするために、以後しばしば非
制限的な典型例として、光がその中で処理される光学部
品はレーザであると考える。処理されるべき光は、その
寸法が効率の探求及びレーザーの内部動作に関する考察
によって制限され得るいわゆる狭域モードに応じてレー
ザ内に誘導される波の形態を有する。得るべき第２の結
果は、このように処理された光が外部光学素子に提供さ
れるか、又はこの狭域モードよりもより大きい寸法を有
する広域モードに応じて誘導される波の形態でこの外部
光学素子により効率的に受け取られ得ることである。通
常の場合では、このような広域モードは、処理された光
を受け取るか又は処理されるべき光を提供する光ファイ
バとこの波とのより簡単且つ効率的な結合を可能とする
という利点を有する。
び外部にある光学素子への該部品の結合に関する。本発
明は特に、２つの結果を同時に得るという公知の問題の
解決を目的とする。得るべき第１の結果は当該光学部品
内で光を効率的に“処理”することである。“処理す
る”という用語は本明細書では、光を放出する、増幅す
る、検出する又は変調するというような作用を意味して
いる。本発明を分かり易くするために、以後しばしば非
制限的な典型例として、光がその中で処理される光学部
品はレーザであると考える。処理されるべき光は、その
寸法が効率の探求及びレーザーの内部動作に関する考察
によって制限され得るいわゆる狭域モードに応じてレー
ザ内に誘導される波の形態を有する。得るべき第２の結
果は、このように処理された光が外部光学素子に提供さ
れるか、又はこの狭域モードよりもより大きい寸法を有
する広域モードに応じて誘導される波の形態でこの外部
光学素子により効率的に受け取られ得ることである。通
常の場合では、このような広域モードは、処理された光
を受け取るか又は処理されるべき光を提供する光ファイ
バとこの波とのより簡単且つ効率的な結合を可能とする
という利点を有する。
【０００２】
【従来の技術】この問題の公知の第１の解決方法はＫｏ
ｃｈの文献に記載されている：Ｔ．Ｌ． ＫＯＣＨ，
Ｕ． ＫＯＲＥＮ， Ｇ． ＥＩＳＥＮＳＴＥＩＮ，
Ｍ．Ｇ． ＹＯＵＮＧ， Ｍ． ＯＲＯＮ， Ｃ．Ｒ．
ＧＩＬＥＳ及びＢ．Ｉ． ＭＩＬＬＥＲによる“Ｔａ
ｐｅｒｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅ
ｌｌ ｌａｓｅｒｓ”（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．
２， ｎ°２， Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９０，ｐｐ．
８８）。
ｃｈの文献に記載されている：Ｔ．Ｌ． ＫＯＣＨ，
Ｕ． ＫＯＲＥＮ， Ｇ． ＥＩＳＥＮＳＴＥＩＮ，
Ｍ．Ｇ． ＹＯＵＮＧ， Ｍ． ＯＲＯＮ， Ｃ．Ｒ．
ＧＩＬＥＳ及びＢ．Ｉ． ＭＩＬＬＥＲによる“Ｔａ
ｐｅｒｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅ
ｌｌ ｌａｓｅｒｓ”（ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．
２， ｎ°２， Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９０，ｐｐ．
８８）。
【０００３】同文献は、広域モードに応じて誘導される
出力波を放出する半導体レーザを説明している。該レー
ザの製造は複雑である。
出力波を放出する半導体レーザを説明している。該レー
ザの製造は複雑である。
【０００４】この問題の公知の第２の解決方法はＳＨＡ
ＮＩの文献に記載されている：Ｙ．ＳＨＡＮＩ， Ｃ．
Ｈ． ＨＥＮＲＹ， Ｒ．Ｃ． ＫＩＳＴＬＥＲ，
Ｋ．Ｊ． ＯＲＬＯＷＳＫＹ及びＤ．Ａ． ＡＣＫＥＲ
ＭＡＮ“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ
ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ｔｏ
ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｂｙ ｍｅａｎｓ
ｏｆ ａ ｔａｐｅｒｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｏ
ｎ ｓｉｌｉｃｏｎ”（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ｌｅ
ｔｔ． ５５， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８９，ｐｐ．
２３８９）。
ＮＩの文献に記載されている：Ｙ．ＳＨＡＮＩ， Ｃ．
Ｈ． ＨＥＮＲＹ， Ｒ．Ｃ． ＫＩＳＴＬＥＲ，
Ｋ．Ｊ． ＯＲＬＯＷＳＫＹ及びＤ．Ａ． ＡＣＫＥＲ
ＭＡＮ“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ
ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ｔｏ
ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｂｙ ｍｅａｎｓ
ｏｆ ａ ｔａｐｅｒｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｏ
ｎ ｓｉｌｉｃｏｎ”（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ｌｅ
ｔｔ． ５５， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８９，ｐｐ．
２３８９）。
【０００５】同文献は、半導体レーザの出力で狭域モー
ドに応じて波を受け取り且つ光ファイバへの結合を容易
にする広域モードに応じて波を伝送する結合装置を説明
している。
ドに応じて波を受け取り且つ光ファイバへの結合を容易
にする広域モードに応じて波を伝送する結合装置を説明
している。
【０００６】このような装置を挿入すると、限定された
空間内でレーザを光ファイバに結合せねばならない光学
ヘッドの製造が複雑になる。更には、レーザに対する結
合装置の位置付けは困難である。
空間内でレーザを光ファイバに結合せねばならない光学
ヘッドの製造が複雑になる。更には、レーザに対する結
合装置の位置付けは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は特に、実施が
簡単で、限定された空間のみを必要とし且つ光の損失が
僅かな前記問題の解決方法を提起することを目的とす
る。
簡単で、限定された空間のみを必要とし且つ光の損失が
僅かな前記問題の解決方法を提起することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の部品は能動導波
路及び受動導波路という２つの光導波路を備えている。
これらの導波路はその長手部分の少なくとも一部分で重
ね合わされている。能動導波路の横断面積は、能動導波
路によって処理誘導される“狭域”光モードを、受動導
波路によって誘導され且つ狭域モードよりも大きい寸法
を有する“広域”モードに結合するために、モード遷移
セクション内で減少している。本発明によれば、少なく
とも部分的には能動導波路の幅がモード遷移セクション
内で減少するために横断面積が減少する。
路及び受動導波路という２つの光導波路を備えている。
これらの導波路はその長手部分の少なくとも一部分で重
ね合わされている。能動導波路の横断面積は、能動導波
路によって処理誘導される“狭域”光モードを、受動導
波路によって誘導され且つ狭域モードよりも大きい寸法
を有する“広域”モードに結合するために、モード遷移
セクション内で減少している。本発明によれば、少なく
とも部分的には能動導波路の幅がモード遷移セクション
内で減少するために横断面積が減少する。
【０００９】
【実施例】これから添付図面を参照して本発明を説明す
る。要素及び配置は非制限的な例としてのみ図示説明す
る。複数の図面で同一の要素があれば、同一の参照符号
で示す。
る。要素及び配置は非制限的な例としてのみ図示説明す
る。複数の図面で同一の要素があれば、同一の参照符号
で示す。
【００１０】本発明の内容を説明するに当たって、まず
本発明の第１のレーザの場合について図１及び図２を参
照して以後使用される用語を定義する。これらの用語は
水平半導体ウェーハ４について定義する。該ウェーハは
長手方向Ｘ及び横断方向Ｙの２方向を規定している。水
平面はこれら２方向に広がっている。横断面はこの長手
方向に垂直である。該ウェーハは更に、これらの水平面
に垂直な垂直方向Ｚを規定している。該ウェーハの内部
素子の長さ、幅、厚さ及び横断面積はそれぞれ、長手方
向、横断方向、垂直方向、及びこれらの横断面に応じて
測定される。
本発明の第１のレーザの場合について図１及び図２を参
照して以後使用される用語を定義する。これらの用語は
水平半導体ウェーハ４について定義する。該ウェーハは
長手方向Ｘ及び横断方向Ｙの２方向を規定している。水
平面はこれら２方向に広がっている。横断面はこの長手
方向に垂直である。該ウェーハは更に、これらの水平面
に垂直な垂直方向Ｚを規定している。該ウェーハの内部
素子の長さ、幅、厚さ及び横断面積はそれぞれ、長手方
向、横断方向、垂直方向、及びこれらの横断面に応じて
測定される。
【００１１】このウェーハは３つの続いて生じるセクシ
ョンＳＡ，ＳＢ，ＳＣ（図２）を有し、該セクションは
長手方向に広がり且つ連続し、また少なくとも処理セク
ションＳＡとモード遷移セクションＳＢとを構成してい
る。ウェーハがレーザを構成している場合には、処理セ
クションＳＡは特に増幅セクションを構成する。該セク
ションは、増幅セクション付近の遷移初期点ＰＡで開始
し且つ広域モード点ＰＢで終了する。この広域モード点
はこの第１のレーザでは同時に、このセクションから離
れた遷移終点を構成している。この第１のレーザの第３
のセクションは結合セクションＳＣを構成し、レーザは
この結合セクションから光ファイバに結合され得る。
ョンＳＡ，ＳＢ，ＳＣ（図２）を有し、該セクションは
長手方向に広がり且つ連続し、また少なくとも処理セク
ションＳＡとモード遷移セクションＳＢとを構成してい
る。ウェーハがレーザを構成している場合には、処理セ
クションＳＡは特に増幅セクションを構成する。該セク
ションは、増幅セクション付近の遷移初期点ＰＡで開始
し且つ広域モード点ＰＢで終了する。この広域モード点
はこの第１のレーザでは同時に、このセクションから離
れた遷移終点を構成している。この第１のレーザの第３
のセクションは結合セクションＳＣを構成し、レーザは
この結合セクションから光ファイバに結合され得る。
【００１２】公知の配置によれば、このウェーハの２つ
の長手方向端面（図示せず）はレーザ製造のための反射
器を構成し得る。これらの面は更に、光の反射を避け且
つレーザ増幅器を構成するように処理され得る。このレ
ーザ増幅器は入力光ファイバ及び出力光ファイバという
２つのファイバに結合され且つそのために２つのモード
遷移セクションと２つの結合セクションとを増幅セクシ
ョンの両側に含んでいる。
の長手方向端面（図示せず）はレーザ製造のための反射
器を構成し得る。これらの面は更に、光の反射を避け且
つレーザ増幅器を構成するように処理され得る。このレ
ーザ増幅器は入力光ファイバ及び出力光ファイバという
２つのファイバに結合され且つそのために２つのモード
遷移セクションと２つの結合セクションとを増幅セクシ
ョンの両側に含んでいる。
【００１３】これから、例示的に説明したレーザに採用
され且つ説明した機能に関しては前記Ｋｏｃｈの文献の
レーザと共に、これらのレーザに共通の配置について一
般的な説明を行う。
され且つ説明した機能に関しては前記Ｋｏｃｈの文献の
レーザと共に、これらのレーザに共通の配置について一
般的な説明を行う。
【００１４】これらの共通の配置によれば、ウェーハ４
は垂直方向に連なる水平方向機能層を備え、これらの機
能層は少なくとも以下の素子を構成している。
は垂直方向に連なる水平方向機能層を備え、これらの機
能層は少なくとも以下の素子を構成している。
【００１５】−第１の型の伝導型を有する下方閉込め層
６： −長手方向に伸びて且つ補足材料３２が横断方向側面に
囲み配置されている受動導波路２。該受動導波路が光波
を誘導し得るように、該導波路は、“増大した”即ち周
辺材料の屈折率よりも大きい屈折率を有する。該導波路
の屈折率、基準幅及び厚さは、“広域”モードＭＣを構
成する単一モードに応じて光を誘導するように選択され
る。
６： −長手方向に伸びて且つ補足材料３２が横断方向側面に
囲み配置されている受動導波路２。該受動導波路が光波
を誘導し得るように、該導波路は、“増大した”即ち周
辺材料の屈折率よりも大きい屈折率を有する。該導波路
の屈折率、基準幅及び厚さは、“広域”モードＭＣを構
成する単一モードに応じて光を誘導するように選択され
る。
【００１６】−長手方向に伸びて且つ補足材料３２が横
断方向側面に囲み配置されている能動導波路１。該導波
路は能動材料からなり、該能動材料は光を誘導するため
に増大した屈折率を有し、且つ更には電荷の型が反対の
キャリヤとの相互作用によって光を処理し得、特にこの
ようなキャリヤの組み合わせによって光を増幅し得る。
該能動導波路は単一半導体層からなっているが、垂直方
向に連なる組成の異なる層からなってもよい。受動導波
路と能動導波路とは互いに重ね合った位置にある。これ
らの導波路の幅、厚さ、屈折率及び相互の距離は、増幅
セクションＳＡ及びモード遷移セクションＳＢ内でこれ
らの導波路同士の光学結合を実現するように、またこれ
らの導波路のアセンブリが、増幅を助長するために能動
導波路内に光のエネルギを集中させる単一モードに応じ
てこの増幅セクション内に光を誘導するように選択され
る。この単一モードは、その寸法が広域モードＭＣの寸
法よりも小さい狭域モードを構成している。増幅セクシ
ョンＳＡ内での能動導波路１の幅及び厚さは処理横断面
積を規定している。遷移初期点ＰＡから開始するモード
遷移セクションＳＢ内でこの導波路の横断面積は、遷移
初期点の付近では狭域モードに応じて誘導される光が広
域モード点ＰＢの付近では広域モードＭＣに応じて受動
導波路によって誘導されるように、処理横断面積から漸
進的に減少している。受動導波路２は、増幅セクション
内では少なくとも広域モード点までは一定の特性を有す
る。第１のレーザ内では、受動導波路はウェーハ４の全
長にわたってこれらの特性を保持している。
断方向側面に囲み配置されている能動導波路１。該導波
路は能動材料からなり、該能動材料は光を誘導するため
に増大した屈折率を有し、且つ更には電荷の型が反対の
キャリヤとの相互作用によって光を処理し得、特にこの
ようなキャリヤの組み合わせによって光を増幅し得る。
該能動導波路は単一半導体層からなっているが、垂直方
向に連なる組成の異なる層からなってもよい。受動導波
路と能動導波路とは互いに重ね合った位置にある。これ
らの導波路の幅、厚さ、屈折率及び相互の距離は、増幅
セクションＳＡ及びモード遷移セクションＳＢ内でこれ
らの導波路同士の光学結合を実現するように、またこれ
らの導波路のアセンブリが、増幅を助長するために能動
導波路内に光のエネルギを集中させる単一モードに応じ
てこの増幅セクション内に光を誘導するように選択され
る。この単一モードは、その寸法が広域モードＭＣの寸
法よりも小さい狭域モードを構成している。増幅セクシ
ョンＳＡ内での能動導波路１の幅及び厚さは処理横断面
積を規定している。遷移初期点ＰＡから開始するモード
遷移セクションＳＢ内でこの導波路の横断面積は、遷移
初期点の付近では狭域モードに応じて誘導される光が広
域モード点ＰＢの付近では広域モードＭＣに応じて受動
導波路によって誘導されるように、処理横断面積から漸
進的に減少している。受動導波路２は、増幅セクション
内では少なくとも広域モード点までは一定の特性を有す
る。第１のレーザ内では、受動導波路はウェーハ４の全
長にわたってこれらの特性を保持している。
【００１７】狭域モードに応じての光の伝搬によって、
増幅セクション内で効果的な、場合によっては偏光をほ
とんど感知しない光の増幅が可能となる。広域モードは
光ファイバへの結合を容易にする。
増幅セクション内で効果的な、場合によっては偏光をほ
とんど感知しない光の増幅が可能となる。広域モードは
光ファイバへの結合を容易にする。
【００１８】ウェーハ４は更に本質的に上方閉込め層８
を含んいる。該層は、下方閉込め層と上方閉込め層との
間での供給電流の順方向通過が、増幅セクションＳＡ内
の能動導波路１内への電荷の型が反対のキャリヤの注入
を伴うように、第１の型とは反対の第２の型の導電率を
有する。
を含んいる。該層は、下方閉込め層と上方閉込め層との
間での供給電流の順方向通過が、増幅セクションＳＡ内
の能動導波路１内への電荷の型が反対のキャリヤの注入
を伴うように、第１の型とは反対の第２の型の導電率を
有する。
【００１９】補足材料３２はよく知られた種々の層を含
んでおり、これらの層（図示せず）はレーザの動作に役
立つ。これらの層には特に側方光学電気閉込め層、接触
層等が含まれる。更には、ウェーハは供給電流を注入し
得るように電極（図示せず）を備えている。
んでおり、これらの層（図示せず）はレーザの動作に役
立つ。これらの層には特に側方光学電気閉込め層、接触
層等が含まれる。更には、ウェーハは供給電流を注入し
得るように電極（図示せず）を備えている。
【００２０】これから他の共通の配置について更に詳し
く説明する。
く説明する。
【００２１】増幅セクションＳＡ又は少なくとも遷移初
期点では、受動導波路２は、能動導波路１の幅以上のい
わゆる“基準”幅を有する。導波路２は更に、能動導波
路１の厚さ以上の厚さと、能動導波路の屈折率よりも小
さい平均屈折率とを有する。特に、受動導波路の平均屈
折率は、狭域モードが本質的にセクションＳＡ内では能
動導波路によって誘導されるように周辺材料の屈折率に
十分近い値が選択される。
期点では、受動導波路２は、能動導波路１の幅以上のい
わゆる“基準”幅を有する。導波路２は更に、能動導波
路１の厚さ以上の厚さと、能動導波路の屈折率よりも小
さい平均屈折率とを有する。特に、受動導波路の平均屈
折率は、狭域モードが本質的にセクションＳＡ内では能
動導波路によって誘導されるように周辺材料の屈折率に
十分近い値が選択される。
【００２２】広域モード点ＰＢは能動導波路１の一方の
端部を構成している。
端部を構成している。
【００２３】広域モードＭＣは、狭域モードＭＡの横寸
法及び垂直寸法の２００％以上、好ましくは４００％以
上の横寸法及び垂直寸法を有する。これらの各モードの
寸法は従来通り、このモードの電界がこのモードの最大
電界に対して２．７１８未満の比率で減衰される領域の
横寸法及び垂直寸法として規定されている。
法及び垂直寸法の２００％以上、好ましくは４００％以
上の横寸法及び垂直寸法を有する。これらの各モードの
寸法は従来通り、このモードの電界がこのモードの最大
電界に対して２．７１８未満の比率で減衰される領域の
横寸法及び垂直寸法として規定されている。
【００２４】ＫＯＣＨの文献のレーザでは、モード遷移
セクション内での能動導波路の横断面積は、この導波路
の厚さを長手方向に続けて急激に小さくすることによっ
て減少される。しかしこの配置には欠点がある。この配
置は光の損失を引き起こす。この配置の実現はコストの
かかる一連の腐食段階を必要とする。
セクション内での能動導波路の横断面積は、この導波路
の厚さを長手方向に続けて急激に小さくすることによっ
て減少される。しかしこの配置には欠点がある。この配
置は光の損失を引き起こす。この配置の実現はコストの
かかる一連の腐食段階を必要とする。
【００２５】本発明によれば、能動導波路１はモード遷
移セクションＳＢ内で一定の厚さを有し得るので、これ
らの欠点は完全にまた非常に簡単に排除され得る。導波
路の横断面積は、単にその幅が遷移初期点ＰＡから広域
モード点ＰＢにかけて漸進的に狭くなるために減少す
る。横断面積が幅の減少と厚さの減少とによって小さく
なる場合は、前記欠点は一部分しか回避できない。
移セクションＳＢ内で一定の厚さを有し得るので、これ
らの欠点は完全にまた非常に簡単に排除され得る。導波
路の横断面積は、単にその幅が遷移初期点ＰＡから広域
モード点ＰＢにかけて漸進的に狭くなるために減少す
る。横断面積が幅の減少と厚さの減少とによって小さく
なる場合は、前記欠点は一部分しか回避できない。
【００２６】更には、離隔層１０が能動導波路１と受動
導波路２との間に置かれることが好ましい。この離隔層
はこれら２つの導波路の各々の平均屈折率よりもより小
さい屈折率を有する。離隔層の厚さは分離の厚さを構成
し、この厚さは、腐食作業によって能動導波路を横断方
向に規定し得るのに、即ち能動導波路の幅を規定し得る
のに十分大きくなるように選択され、この腐食作業は、
後述する理由のために遷移セクション内ではより広くな
ければならない受動導波路に達しないようにする。この
厚さは同時に、能動導波路と受動導波路との間に必要な
光学結合を維持するほどに十分小さくなるように選択さ
れる。
導波路２との間に置かれることが好ましい。この離隔層
はこれら２つの導波路の各々の平均屈折率よりもより小
さい屈折率を有する。離隔層の厚さは分離の厚さを構成
し、この厚さは、腐食作業によって能動導波路を横断方
向に規定し得るのに、即ち能動導波路の幅を規定し得る
のに十分大きくなるように選択され、この腐食作業は、
後述する理由のために遷移セクション内ではより広くな
ければならない受動導波路に達しないようにする。この
厚さは同時に、能動導波路と受動導波路との間に必要な
光学結合を維持するほどに十分小さくなるように選択さ
れる。
【００２７】モード遷移セクションＳＢ内では、水平面
上に突出した能動導波路１は、端部が切断された先端２
８の全体形状を有する。即ち、能動導波路の幅は、光の
伝搬モードへの作用が導波路２の作用に比べて僅かなも
のとなるのに十分なほど小さい最終幅になるまで漸進的
に減少されている。この作用は図２及び図３に示されて
いる。これらの図面は、狭域モードＭＡ、中間分布ＭＢ
及び広域モードＭＣのエネルギ分布を概略的に示してい
る。これらの分布の各々は一方は図２の、他方は図３の
２つのダイアグラムに示されている。これらのダイアグ
ラムの各々は曲線と基準軸とを含んでいる。基準軸はウ
ェーハ４内を貫通する横断垂直面の線を示している。こ
の線は、光導波モードの交番電界の値が最大になるこの
面の点を通る。電界の値はこの線上の各点で測定され、
このダイアグラムの曲線上の一点を得るために、この値
の二乗が長手軸Ｘに平行にプロットされる。従って、こ
れらのダイアグラムは、これらのモードをその電界分布
を示すことによって示している。
上に突出した能動導波路１は、端部が切断された先端２
８の全体形状を有する。即ち、能動導波路の幅は、光の
伝搬モードへの作用が導波路２の作用に比べて僅かなも
のとなるのに十分なほど小さい最終幅になるまで漸進的
に減少されている。この作用は図２及び図３に示されて
いる。これらの図面は、狭域モードＭＡ、中間分布ＭＢ
及び広域モードＭＣのエネルギ分布を概略的に示してい
る。これらの分布の各々は一方は図２の、他方は図３の
２つのダイアグラムに示されている。これらのダイアグ
ラムの各々は曲線と基準軸とを含んでいる。基準軸はウ
ェーハ４内を貫通する横断垂直面の線を示している。こ
の線は、光導波モードの交番電界の値が最大になるこの
面の点を通る。電界の値はこの線上の各点で測定され、
このダイアグラムの曲線上の一点を得るために、この値
の二乗が長手軸Ｘに平行にプロットされる。従って、こ
れらのダイアグラムは、これらのモードをその電界分布
を示すことによって示している。
【００２８】導波路１の幅の低減が、導波路１内への光
導波モードの閉込めを減少させると共に、該モードを導
波路２に向けて漸進的に“スライド”させることが前記
ダイアグラムにより明白である。導波路２の平均屈折率
の方がより小さいためにこのスライドは拡大を伴う。減
少幅区域の長さは、遷移損失をできるだけ小さくするほ
どに十分でなければならない（約０．８〜１．６マイク
ロメータの波長の場合で５０〜２００マイクロメー
タ）。
導波モードの閉込めを減少させると共に、該モードを導
波路２に向けて漸進的に“スライド”させることが前記
ダイアグラムにより明白である。導波路２の平均屈折率
の方がより小さいためにこのスライドは拡大を伴う。減
少幅区域の長さは、遷移損失をできるだけ小さくするほ
どに十分でなければならない（約０．８〜１．６マイク
ロメータの波長の場合で５０〜２００マイクロメー
タ）。
【００２９】２つの導波路が重ね合わされていることに
よって、本発明は慣用的なエピタキシャル成長技術によ
る製造に特に適している。従って、損失の小さい、同一
支持体上の連続断熱遷移セクションを介して、誘導性の
強い（インデックスステップ（ｓａｕｔ ｄ’ｉｎｄｉ
ｃｅ）は少なくとも１０-1）能動導波路（導波路１）か
ら誘導性の弱い（インデックスステップは１０-2以下）
受動導波路（導波路２）へのモード転送を行う光学活性
部品の製造が可能となる。
よって、本発明は慣用的なエピタキシャル成長技術によ
る製造に特に適している。従って、損失の小さい、同一
支持体上の連続断熱遷移セクションを介して、誘導性の
強い（インデックスステップ（ｓａｕｔ ｄ’ｉｎｄｉ
ｃｅ）は少なくとも１０-1）能動導波路（導波路１）か
ら誘導性の弱い（インデックスステップは１０-2以下）
受動導波路（導波路２）へのモード転送を行う光学活性
部品の製造が可能となる。
【００３０】導波路１の側方幅を小さくすることによっ
て、遷移セクションと能動導波路とが単一且つ同一のマ
スキング・腐食段階で製造される。この選択によって、
今日まで多数のマスキング段階を必要とする（ＫＯＣＨ
の文献）か又は受動部品の製造のみを可能とする（ＳＨ
ＡＮＩの文献）前記解決方法の利点にこの利点が付加さ
れる。
て、遷移セクションと能動導波路とが単一且つ同一のマ
スキング・腐食段階で製造される。この選択によって、
今日まで多数のマスキング段階を必要とする（ＫＯＣＨ
の文献）か又は受動部品の製造のみを可能とする（ＳＨ
ＡＮＩの文献）前記解決方法の利点にこの利点が付加さ
れる。
【００３１】従って本発明は、単一モード光ファイバに
よる伝送システム用能動半導体オプトエレクトロニクス
部品の製造に大いに適用され得る。このような部品は特
に、エミッタ、増幅器及び変調器を構成し得る。本明細
書ではこれらの部品をまとめて“レーザ”という用語で
表す。
よる伝送システム用能動半導体オプトエレクトロニクス
部品の製造に大いに適用され得る。このような部品は特
に、エミッタ、増幅器及び変調器を構成し得る。本明細
書ではこれらの部品をまとめて“レーザ”という用語で
表す。
【００３２】本発明の第１のレーザでは、受動導波路２
は垂直方向に連なる屈折率上昇（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ
ｄ’ｉｎｄｉｃｅ）層１２，１４，１６，１８と、屈折
率下降（ａｂａｉｓｓｅｍｅｎｔ ｄ’ｉｎｄｉｃｅ）
層２０，２２，２４とからなっている。これらの屈折率
上昇層は、光に関して屈折率上昇層の屈折率と屈折率下
降層の屈折率との間の平均屈折率を受動導波路２に与え
るように、屈折率下降層よりも大きい屈折率を有する。
は垂直方向に連なる屈折率上昇（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ
ｄ’ｉｎｄｉｃｅ）層１２，１４，１６，１８と、屈折
率下降（ａｂａｉｓｓｅｍｅｎｔ ｄ’ｉｎｄｉｃｅ）
層２０，２２，２４とからなっている。これらの屈折率
上昇層は、光に関して屈折率上昇層の屈折率と屈折率下
降層の屈折率との間の平均屈折率を受動導波路２に与え
るように、屈折率下降層よりも大きい屈折率を有する。
【００３３】本発明の一例として説明する第２のレーザ
は一般に第１のレーザと同一である。従って、第２のレ
ーザは同一機能を果たす素子（同一の用語で表す）を含
んでおり、特に明記しない限り前述した説明が適用され
る。第２のレーザの素子が第１のレーザの素子と同一の
機能を果たす場合、その素子は以後同一の参照番号に１
００を加えたもので表す（図７参照）。
は一般に第１のレーザと同一である。従って、第２のレ
ーザは同一機能を果たす素子（同一の用語で表す）を含
んでおり、特に明記しない限り前述した説明が適用され
る。第２のレーザの素子が第１のレーザの素子と同一の
機能を果たす場合、その素子は以後同一の参照番号に１
００を加えたもので表す（図７参照）。
【００３４】第１のレーザと比べて、この第２のレーザ
は一般に、能動導波路１０１の幅がモード遷移セクショ
ンの後方部分ＴＢ内のみで前方に向かって減少し、且つ
受動導波路１０２の幅が、広域モードＮＣをそれよりも
寸法のより大きい円形モードＮＥに結合するためにこの
モード遷移セクションの前方部分ＴＣ内で前方に向かっ
て減少していることを特徴とする。
は一般に、能動導波路１０１の幅がモード遷移セクショ
ンの後方部分ＴＢ内のみで前方に向かって減少し、且つ
受動導波路１０２の幅が、広域モードＮＣをそれよりも
寸法のより大きい円形モードＮＥに結合するためにこの
モード遷移セクションの前方部分ＴＣ内で前方に向かっ
て減少していることを特徴とする。
【００３５】更に詳しく言えば、遷移セクションＴＢ，
ＴＣは後方及び前方の連続する２つの部分を含み、これ
らの部分は第１の遷移ＴＢ及び第２の遷移ＴＣを構成し
ている。この第１の遷移ＴＢは遷移初期点ＱＡから広域
モード点ＱＢまで伸延し、能動導波路１０１の幅はこの
第１の遷移内で前方に向かって減少している。この第２
の遷移はこの広域モード点ＱＢから遷移終点ＱＣまで前
方に向かって長手方向に伸び、受動導波路１０２の幅
は、広域モード点の付近では広域モードに応じて受動導
波路によって誘導された光が、遷移終点ＱＣの付近では
円形モードＮＥに応じて同一の導波路によって誘導され
るように、この第２の遷移ＴＣ内で前方に向かって減少
している。この円形モードは広域モードに比べて拡大し
た水平寸法及び垂直寸法を有する。垂直寸法は水平寸法
よりも大きな比率で拡大される。
ＴＣは後方及び前方の連続する２つの部分を含み、これ
らの部分は第１の遷移ＴＢ及び第２の遷移ＴＣを構成し
ている。この第１の遷移ＴＢは遷移初期点ＱＡから広域
モード点ＱＢまで伸延し、能動導波路１０１の幅はこの
第１の遷移内で前方に向かって減少している。この第２
の遷移はこの広域モード点ＱＢから遷移終点ＱＣまで前
方に向かって長手方向に伸び、受動導波路１０２の幅
は、広域モード点の付近では広域モードに応じて受動導
波路によって誘導された光が、遷移終点ＱＣの付近では
円形モードＮＥに応じて同一の導波路によって誘導され
るように、この第２の遷移ＴＣ内で前方に向かって減少
している。この円形モードは広域モードに比べて拡大し
た水平寸法及び垂直寸法を有する。垂直寸法は水平寸法
よりも大きな比率で拡大される。
【００３６】好ましい配置（図９参照）では、第２の遷
移ＴＣ内において、受動導波路１０２の幅はまず、広域
モード点ＱＢで測定される受動導波路の基準幅ＬＮに等
しく、次にこの幅は遷移終点ＱＣまで漸進的に減少し、
この遷移終点では受動導波路の減少された幅ＬＲに等し
くなる。例示的に説明するレーザの場合、遷移セクショ
ンからレーザの端部ＱＤまで前方に広がっている結合セ
クションＴＤ内での幅は、減少された幅に等しいままで
ある。この導波路の厚みは一定である。能動導波路は広
域モード点ＱＢ以後は存在しない。
移ＴＣ内において、受動導波路１０２の幅はまず、広域
モード点ＱＢで測定される受動導波路の基準幅ＬＮに等
しく、次にこの幅は遷移終点ＱＣまで漸進的に減少し、
この遷移終点では受動導波路の減少された幅ＬＲに等し
くなる。例示的に説明するレーザの場合、遷移セクショ
ンからレーザの端部ＱＤまで前方に広がっている結合セ
クションＴＤ内での幅は、減少された幅に等しいままで
ある。この導波路の厚みは一定である。能動導波路は広
域モード点ＱＢ以後は存在しない。
【００３７】減少された幅ＬＲが受動導波路１０２の基
準幅ＬＮの６０％以下、例えば４０％になるのが好まし
い。
準幅ＬＮの６０％以下、例えば４０％になるのが好まし
い。
【００３８】受動導波路１０２は単一の屈折率上昇層を
含んでいる。この層の厚さは能動導波路１０１の厚さよ
り小さくなってもよい。
含んでいる。この層の厚さは能動導波路１０１の厚さよ
り小さくなってもよい。
【００３９】図８〜図１０は更に、円形モードがこの中
に注入される単一モード光ファイバ１５２のコア１５０
を示している。
に注入される単一モード光ファイバ１５２のコア１５０
を示している。
【００４０】能動導波路１０１は例えば、処理セクショ
ンＴＡ内で２０００ｎｍの幅と１００ｎｍの厚さとを有
する。
ンＴＡ内で２０００ｎｍの幅と１００ｎｍの厚さとを有
する。
【００４１】広域モードＮＣの点での最終幅は例えば４
００ｎｍであり、後方遷移ＴＢの長さは０．１ｍｍであ
る。受動導波路１０２は例えば２０００ｎｍの減少され
た幅ＬＲを有し、前方遷移ＴＣの長さは０．１ｍｍであ
る。
００ｎｍであり、後方遷移ＴＢの長さは０．１ｍｍであ
る。受動導波路１０２は例えば２０００ｎｍの減少され
た幅ＬＲを有し、前方遷移ＴＣの長さは０．１ｍｍであ
る。
【００４２】図８及び図９はそれぞれ図２及び図３と同
様に、導波路１０１，１０２によって誘導されるモード
での光エネルギの分布を示している。
様に、導波路１０１，１０２によって誘導されるモード
での光エネルギの分布を示している。
【００４３】狭域モードはＮＡで、第１の中間分布はＮ
Ｂで、広域モードはＮＣで、第２の中間分布はＮＤで、
円形モードはＮＥで示す。
Ｂで、広域モードはＮＣで、第２の中間分布はＮＤで、
円形モードはＮＥで示す。
【００４４】この第２のレーザに採用される配置の利点
は、以下の考察によって明らかである。
は、以下の考察によって明らかである。
【００４５】達成すべき目的は例えば、光ファイバから
なる外部導波路内への光ビームの注入を簡単にするよう
に、半導体レーザによって放出される光ビームの拡がり
角を小さくすることである。レーザ内に誘導されるモー
ドが、レーザからの出力で、外部導波路に誘導され得る
モードと同一になると、最良の注入条件が得られる。
なる外部導波路内への光ビームの注入を簡単にするよう
に、半導体レーザによって放出される光ビームの拡がり
角を小さくすることである。レーザ内に誘導されるモー
ドが、レーザからの出力で、外部導波路に誘導され得る
モードと同一になると、最良の注入条件が得られる。
【００４６】半導体レーザ内の導波モードの直径は、光
／キャリヤの効率的な相互作用を達成するために約１ミ
クロンである。光ファイバ内によって誘導されるモード
の直径は、ファイバ内の伝搬損失を最小限にし且つ接続
を容易にするために１０ミクロンに標準化されている。
第２のレーザに採用された配置によって、遷移終点ＱＣ
のレベルで十分な寸法と実質的に円形の形状を有するモ
ードを得るように、光の伝搬モードを能動導波路から断
熱的に拡大することができる。後方遷移ＴＢの直前で
は、導波路１０２内に誘導されるモードは、光の誘導の
ためにできるだけ大きい誘導電荷（ｃｈａｒｇｅ ｇｕ
ｉｄａｎｔｅ）を構成するように、導波路の厚さを考慮
して、ほとんど全てがこの導波路の水平面内に閉じ込め
られねばならない。この結果を得るために、即ち導波路
１０２の屈折率の方がより小さいにもかかわらず、モー
ドの光力（ｐｕｉｓｓａｎｃｅ ｌｕｍｉｎｅｕｓｅ）
が導波路１０１から導波路１０２の方に移動するよう
に、導波路１０２の幅は導波路１０１の幅よりも実質的
に大きくなければならない。従って、導波路１０２に特
有のモードは必然的に大きく平坦化され、その垂直寸法
は係数２ほど水平寸法よりも小さくなる。
／キャリヤの効率的な相互作用を達成するために約１ミ
クロンである。光ファイバ内によって誘導されるモード
の直径は、ファイバ内の伝搬損失を最小限にし且つ接続
を容易にするために１０ミクロンに標準化されている。
第２のレーザに採用された配置によって、遷移終点ＱＣ
のレベルで十分な寸法と実質的に円形の形状を有するモ
ードを得るように、光の伝搬モードを能動導波路から断
熱的に拡大することができる。後方遷移ＴＢの直前で
は、導波路１０２内に誘導されるモードは、光の誘導の
ためにできるだけ大きい誘導電荷（ｃｈａｒｇｅ ｇｕ
ｉｄａｎｔｅ）を構成するように、導波路の厚さを考慮
して、ほとんど全てがこの導波路の水平面内に閉じ込め
られねばならない。この結果を得るために、即ち導波路
１０２の屈折率の方がより小さいにもかかわらず、モー
ドの光力（ｐｕｉｓｓａｎｃｅ ｌｕｍｉｎｅｕｓｅ）
が導波路１０１から導波路１０２の方に移動するよう
に、導波路１０２の幅は導波路１０１の幅よりも実質的
に大きくなければならない。従って、導波路１０２に特
有のモードは必然的に大きく平坦化され、その垂直寸法
は係数２ほど水平寸法よりも小さくなる。
【００４７】更には、この段階での寸法の拡大は、レー
ザの出力で所望される結合品質を達成するには特に垂直
面で不十分である。モードを導波路１０２の方に移動さ
せるためにこの導波路１０２に課せられている厚さ及び
屈折率によって、モードの拡大はこのように不十分にな
る。
ザの出力で所望される結合品質を達成するには特に垂直
面で不十分である。モードを導波路１０２の方に移動さ
せるためにこの導波路１０２に課せられている厚さ及び
屈折率によって、モードの拡大はこのように不十分にな
る。
【００４８】それ故、本発明によれば、導波路１０２は
後方遷移を越えて伸び、その幅は、導波路が誘導するモ
ードを円形にし更には拡大するために、漸進的に減少さ
れる。導波路の減少された幅は、本実施例では導波モー
ドの寸法よりも係数２ほど小さくなければならない。
後方遷移を越えて伸び、その幅は、導波路が誘導するモ
ードを円形にし更には拡大するために、漸進的に減少さ
れる。導波路の減少された幅は、本実施例では導波モー
ドの寸法よりも係数２ほど小さくなければならない。
【００４９】導波路が誘導するモードの拡大及び円形化
は、導波路の幅が十分に狭くなると、水平面でモードの
閉込めの損失が生じるということによって説明される。
このような状況では、垂直面でのモードの分布は水平面
の閉込めに大いに左右される。垂直面及び水平面でのモ
ード分布は相互依存性が非常に高くなり、誘導状態は
“弱い”。この状況は、導波路が、その厚さに対して無
限に幅広いとみなし得るのに十分の幅を有する状況とは
相反している。後者の状況では、モードの水平分布及び
垂直分布は独立しており、誘導状態は“側方に強い”。
は、導波路の幅が十分に狭くなると、水平面でモードの
閉込めの損失が生じるということによって説明される。
このような状況では、垂直面でのモードの分布は水平面
の閉込めに大いに左右される。垂直面及び水平面でのモ
ード分布は相互依存性が非常に高くなり、誘導状態は
“弱い”。この状況は、導波路が、その厚さに対して無
限に幅広いとみなし得るのに十分の幅を有する状況とは
相反している。後者の状況では、モードの水平分布及び
垂直分布は独立しており、誘導状態は“側方に強い”。
【００５０】遷移は、照射による損失を再度避けるため
には十分の長さにわたって配分されねばならない。
には十分の長さにわたって配分されねばならない。
【００５１】例示的に説明した第１のレーザでのような
単一の遷移によって同様の結果が得られ得る。しかしな
がらそのためには、遷移の長さは前述した２つの遷移の
全長に等しくなければならない。その場合は能動導波路
の縁部に付与すべき角度は非常に小さいので、レーザの
製造は非常に困難になる。レーザの動作はランダム化さ
れていよう。何故ならば、導波路１から導波路２への遷
移とモードの円形化とを別個に最適化することはできな
いからである。反対に、端部ＱＢでの能動導波路１０１
の最終幅が、受動導波路１０２の誘電電荷に比べて取る
に足らない誘導電荷をこの点ＱＢでこの導波路に付与す
るのに十分なほど小さくなければならないことを考慮す
れば、本発明の第２のレーザの第１の遷移でのモードの
拡大が制限されることによって、受動導波路１０２上に
増大された誘導電荷を付与することができる。導波路１
０２での誘導電荷がこのように増すと、簡単且つ効果的
な製造を行うには小さすぎる値を能動導波路１０１の最
終幅に与える必要は回避される。導波路１０１によって
形成される先端の最終寸法での製造公差はこのようにし
て緩和される。導波路１０１縁部の欠陥に対するモード
の感度も減少される。これによってレーザ動作の再現性
がより高くなり得る。
単一の遷移によって同様の結果が得られ得る。しかしな
がらそのためには、遷移の長さは前述した２つの遷移の
全長に等しくなければならない。その場合は能動導波路
の縁部に付与すべき角度は非常に小さいので、レーザの
製造は非常に困難になる。レーザの動作はランダム化さ
れていよう。何故ならば、導波路１から導波路２への遷
移とモードの円形化とを別個に最適化することはできな
いからである。反対に、端部ＱＢでの能動導波路１０１
の最終幅が、受動導波路１０２の誘電電荷に比べて取る
に足らない誘導電荷をこの点ＱＢでこの導波路に付与す
るのに十分なほど小さくなければならないことを考慮す
れば、本発明の第２のレーザの第１の遷移でのモードの
拡大が制限されることによって、受動導波路１０２上に
増大された誘導電荷を付与することができる。導波路１
０２での誘導電荷がこのように増すと、簡単且つ効果的
な製造を行うには小さすぎる値を能動導波路１０１の最
終幅に与える必要は回避される。導波路１０１によって
形成される先端の最終寸法での製造公差はこのようにし
て緩和される。導波路１０１縁部の欠陥に対するモード
の感度も減少される。これによってレーザ動作の再現性
がより高くなり得る。
【００５２】本発明は他方では、部品に対するファイバ
の位置決めに関して公知のレーザよりも遥かに大きな公
差（数マイクロメータ）を付与する。従って、本発明に
よって、光ファイバ電気通信網での光源として使用され
る光学ヘッドの製造を簡略化することができる。
の位置決めに関して公知のレーザよりも遥かに大きな公
差（数マイクロメータ）を付与する。従って、本発明に
よって、光ファイバ電気通信網での光源として使用され
る光学ヘッドの製造を簡略化することができる。
【００５３】前述した幾つかの開示内容は、同様の問題
を提起する他の型の半導体部品（シリコン上へのハイブ
リッド化（ｈｙｂｒｉｄａｔｉｏｎ ｓｕｒ ｓｉｌｉ
ｃｉｕｍ））に光学活性部品を付加する場合にも適用さ
れる。
を提起する他の型の半導体部品（シリコン上へのハイブ
リッド化（ｈｙｂｒｉｄａｔｉｏｎ ｓｕｒ ｓｉｌｉ
ｃｉｕｍ））に光学活性部品を付加する場合にも適用さ
れる。
【００５４】本発明は更に、導波モード偏光への感度が
低い埋込ストライプ型非共振（ｎｏｎ ｒｅｓｏｎａｎ
ｔｓ ａ ｒｕｂａｎｓ ｅｎｔｅｒｒｅｓ）半導体光
学増幅器の製造にも適用される。実際に能動導波路内の
導波モードの寸法が小さいと、モード偏光に対する利得
の低感度が助長されるが、受動導波路内のモードの寸法
が大きくなると、この面の垂直面が導波路の軸に対して
整列されていない場合に部品の末端面（へき開面）の反
射率の減少が助長される。
低い埋込ストライプ型非共振（ｎｏｎ ｒｅｓｏｎａｎ
ｔｓ ａ ｒｕｂａｎｓ ｅｎｔｅｒｒｅｓ）半導体光
学増幅器の製造にも適用される。実際に能動導波路内の
導波モードの寸法が小さいと、モード偏光に対する利得
の低感度が助長されるが、受動導波路内のモードの寸法
が大きくなると、この面の垂直面が導波路の軸に対して
整列されていない場合に部品の末端面（へき開面）の反
射率の減少が助長される。
【００５５】これから、前述した第１のレーザの製造を
可能にする作業の一般的な説明を行う。
可能にする作業の一般的な説明を行う。
【００５６】第１のエピタキシャル成長作業（図４）は
垂直方向に連なる初期層を形成する。これらの層は能動
導波路１及び受動導波路２が横断方向に限定された後に
機能層６，２，１０，１，８を構成し、それぞれ同一の
参照番号で表す。
垂直方向に連なる初期層を形成する。これらの層は能動
導波路１及び受動導波路２が横断方向に限定された後に
機能層６，２，１０，１，８を構成し、それぞれ同一の
参照番号で表す。
【００５７】この成長は慣用的なエピタキシャル成長技
術（“Ｅｐｉｔａｘｉｅ ｐａｒｊｅｔ ｍｏｌｅｃｕ
ｌａｉｒｅ”（ＥＪＭ）、“Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌ
ｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｒｏ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ”（ＭＯＣＶＤ）等）によって実施され得る。導
波路２は薄層、又は前述した如く非常に薄く透明な屈折
率上昇積層１２，１４，１６，１８からなり得る。これ
らの積層は、屈折率が支持体（希釈された井戸部（ｐｕ
ｉｔｓ ｄｉｌｕｅｓ））と同一の屈折率下降材料によ
って離隔されている。屈折率上昇層の離隔及び数の選択
によって、導波路２の平均屈折率を正確に調整すること
ができる。
術（“Ｅｐｉｔａｘｉｅ ｐａｒｊｅｔ ｍｏｌｅｃｕ
ｌａｉｒｅ”（ＥＪＭ）、“Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌ
ｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｒｏ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ”（ＭＯＣＶＤ）等）によって実施され得る。導
波路２は薄層、又は前述した如く非常に薄く透明な屈折
率上昇積層１２，１４，１６，１８からなり得る。これ
らの積層は、屈折率が支持体（希釈された井戸部（ｐｕ
ｉｔｓ ｄｉｌｕｅｓ））と同一の屈折率下降材料によ
って離隔されている。屈折率上昇層の離隔及び数の選択
によって、導波路２の平均屈折率を正確に調整すること
ができる。
【００５８】第１の腐食作業は、上方閉込め層８の側に
あるウェーハの少なくとも一時的な上方面３０から実施
される。この作業は離隔層１０の厚さまで継続される。
この作業は能動導波路１を横断方向に限定することを目
的とする。離隔層１０の存在によってこの作業は簡単に
なる。
あるウェーハの少なくとも一時的な上方面３０から実施
される。この作業は離隔層１０の厚さまで継続される。
この作業は能動導波路１を横断方向に限定することを目
的とする。離隔層１０の存在によってこの作業は簡単に
なる。
【００５９】第２の腐食作業は、受動導波路２を横断方
向に限定するために初期層２の厚さ内までより深く進入
している。導波路２の幅が導波路１の幅よりも大きい
（図６）ことによってこの作業は簡単になっている。腐
食深さは横断方向インデックスステップの調整及び単一
モードの伝搬を可能とする。
向に限定するために初期層２の厚さ内までより深く進入
している。導波路２の幅が導波路１の幅よりも大きい
（図６）ことによってこの作業は簡単になっている。腐
食深さは横断方向インデックスステップの調整及び単一
モードの伝搬を可能とする。
【００６０】これら２回の腐食作業は、適切な従来のマ
スキング技術によって実施される（図５）。
スキング技術によって実施される（図５）。
【００６１】次に、ウェーハ４を補完する補足材料３２
内に導波路、離隔層１０及び上方閉込め層８を埋込むた
めに第２の成長作業が実施される。この成長は好ましく
はエピタキシによって実施され且つ選択的であっても、
なくてもよい（図１）。
内に導波路、離隔層１０及び上方閉込め層８を埋込むた
めに第２の成長作業が実施される。この成長は好ましく
はエピタキシによって実施され且つ選択的であっても、
なくてもよい（図１）。
【００６２】例示的な第２のレーザは一連の同一作業に
よって製造されるが、腐食作業に使用されるマスクの形
態は、場合によってはエピタキシャル成長作業のパラメ
ータと共に、変更されねばならない。
よって製造されるが、腐食作業に使用されるマスクの形
態は、場合によってはエピタキシャル成長作業のパラメ
ータと共に、変更されねばならない。
【図１】本発明の第１のレーザを示す図であって、図２
の横断面Ｉ−Ｉでの断面図である。
の横断面Ｉ−Ｉでの断面図である。
【図２】第１のレーザを示す図であって、図１の縦断面
ＩＩ−ＩＩでの部分断面図である。
ＩＩ−ＩＩでの部分断面図である。
【図３】第１のレーザを示す図であって、図１の水平面
ＩＩＩ−ＩＩＩでの部分断面図である。
ＩＩＩ−ＩＩＩでの部分断面図である。
【図４】第１のレーザの連続する製造段階を示す横断面
Ｉ−Ｉでの断面図である。
Ｉ−Ｉでの断面図である。
【図５】第１のレーザの連続する製造段階を示す横断面
Ｉ−Ｉでの断面図である。
Ｉ−Ｉでの断面図である。
【図６】第１のレーザの連続する製造段階を示す横断面
Ｉ−Ｉでの断面図である。
Ｉ−Ｉでの断面図である。
【図７】本発明の第２のレーザを示す図であって、図８
の横断面ＶＩＩ−ＶＩＩでの断面図である。
の横断面ＶＩＩ−ＶＩＩでの断面図である。
【図８】本発明の第２のレーザを示す図であって、図７
の縦断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩでの部分断面図である。
の縦断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩでの部分断面図である。
【図９】第２のレーザを示す図であって、図７の水平面
ＩＸ−ＩＸでの部分断面図である。
ＩＸ−ＩＸでの部分断面図である。
【図１０】第２のレーザの部分斜視図である。
１，１０１ 能動導波路 ２，１０２ 受動導波路 ４ ウェーハ １０ 離隔層 ３２ 補足材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−233584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293204（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌ ｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ８［４］（1990）ｐ．587−594 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２ ［２］（1990）ｐ．88−90 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/42
Claims (12)
- 【請求項１】 半導体ウェーハからなる広域出力モード
型半導体光学部品であって、前記ウェーハが、 相互に垂直な長手方向、横断方向及び垂直方向と、 長手方向及び横断方向を含む水平面と、 長手方向に垂直面とを有し、 ウェーハの内部素子の長さ、幅、厚さ及び横断面積がそ
れぞれ、前記長手方向、横断方向、垂直方向、及び前記
横断面において測定され、 該ウェーハが後方から前方への方向において長手方向に
連続する複数の長手方向に延伸するセクションを備え、
該セクションは少なくとも処理セクションと遷移セクシ
ョンとを構成し、該遷移セクションが、処理セクション
付近の遷移初期点で開始し且つ処理セクションから離れ
た遷移終点で終了し、該遷移セクションが、前記遷移初
期点と広域モード点の間の後方部分と、前記広域モード
点と前記遷移終点の間の前方部分とを有し、 該ウェーハが更に、垂直方向に連なる水平方向機能層を
備え、該機能層が少なくとも、 −第１の型の導電型を有する下方閉込め層と、 −長手方向に伸び、補足材料が横断方向側面に囲んで配
置され且つ光を誘導するために増大した屈折率を有する
受動導波路であって、該導波路の前記屈折率、基準幅及
び厚さが前記広域モード点で単一“広域”モードで光を
誘導するように選択され、前記受動導波路の幅が、前記
広域モードを該広域モードよりも大きなモード寸法を有
する円形モードに結合するように、前記遷移セクション
の前記前方部分で前方に向かって減少している、受動導
波路と、 −補足材料が横断方向側面に囲んで配置された能動導波
路であって、光を誘導するために増大した屈折率を有
し、且つ電荷の型が反対のキャリヤとの相互作用による
光の増幅、変調又は検出によって光を処理し得る活性材
料からなり、受動導波路と該能動導波路とは、互いに重
ね合わされ、且つこれらの導波路同士の光学結合を実現
するように、またこれらの導波路の組み合せが能動導波
路内に光のエネルギを集中させ、このようにして光の処
理を助長する単一モードに応じてこの 処理セクション内
に光を誘導するように選択された幅、厚さ、屈折率及び
相互の距離を有し、該単一モードは、そのモード寸法が
広域モードのモード寸法よりも小さい狭域モードを構成
し、処理セクション内での能動導波路の幅は処理幅を規
定し、能動導波路は、モード遷移セクション内では、遷
移初期点の付近では狭域モードで誘導される光が前記広
域モード点では広域モードで前記受動導波路によって誘
導されるように、遷移初期点から開始して、前方に向か
って処理幅から減少する幅を有する該能動導波路と、 −能動導波路の付近の前記電荷の型が反対のキャリヤを
処理セクション内に移動させ得るために、第１の型とは
反対の第２の型の導電型を有する上方閉込め層であっ
て、前記増大した屈折率が下方閉込め層、上方閉込め層
及び補足材料の屈折率よりも大きい、上方閉込め層とを
構成する、広域出力モード型半導体光学 部品。 - 【請求項２】 前記受動導波路が、遷移初期点におい
て、処理セクション内の能動導波路の幅よりも広い基準
幅と、能動導波路の屈折率よりも小さい平均屈折率とを
有することを特徴とする請求項１に記載の部品。 - 【請求項３】 離隔層が能動導波路と受動導波路という
２つの導波路の間に配置され、該離隔層が、これら２つ
の導波路の各々の平均屈折率よりも小さい屈折率を有す
ることを特徴とする請求項２に記載の部品。 - 【請求項４】 前記広域モード点が能動導波路の一方の
端部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の
部品。 - 【請求項５】 モード遷移セクション内では、水平面上
に突出した能動導波路が、端部が切断された先端を持つ
全体形状を有することを特徴とする請求項４に記載の部
品。 - 【請求項６】 広域モードが、狭域モードの横断寸法及
び垂直寸法の２００％以上の横断寸法及び垂直寸法を有
し、これらの各モードの寸法が、このモードの電界がこ
のモードの最大電界に対して２．７１８以下の比率で減
衰される領域の横断寸法及び垂直寸法であることを特徴
とする請求項１に記載の部品。 - 【請求項７】 広域モードが、狭域モードの横断寸法及
び垂直寸法の４００％以上の横断寸法及び垂直寸法を有
することを特徴とする請求項６に記載のレーザ。 - 【請求項８】 遷移セクションが第１の遷移及び第２の
遷移を含み、該第１の遷移が遷移初期点から広域モード
点まで伸び、能動導波路の幅が該第１の遷移内で前方に
向かって減少し、該第２の遷移がこの広域モード点から
遷移終点まで前方に向かって長手方向に伸び、受動導波
路の幅が、広域モード点の付近では広域モードに応じて
受動導波路によって誘導される光が、遷移終点の付近で
は円形モードに応じて受動導波路によって誘導されるよ
うに、この第２の遷移内で前方に向かって減少し、この
円形モードが広域モードに比べて拡大した水平寸法及び
垂直寸法を有し、垂直寸法が水平寸法よりも大きな比率
で拡大されていることを特徴とする請求項１に記載の部
品。 - 【請求項９】 第２の遷移内では、受動導波路の幅がま
ず広域モード点での受動導波路の基準幅に等しく、次に
遷移終点まで漸進的に減少し、該遷移終点では該幅が受
動導波路の減少された幅に等しくなり、受動導波路の厚
さが一定であり、且つこの遷移内では能動導波路が存在
しないことを特徴とする請求項８に記載の部品。 - 【請求項１０】 受動導波路の減少された幅が受動導波
路の基準幅の６０％以下であることを特徴とする請求項
９に記載の部品。 - 【請求項１１】 更に結合セクションを含み、該結合セ
クションが遷移終点から前方に伸び、該結合セクション
内では受動導波路の幅が減少された幅に等しいままであ
ることを特徴とする請求項９に記載の部品。 - 【請求項１２】 ウェーハの製造が、 −能動導波路及び受動導波路が横断方向に限定された後
に、それぞれが機能層を構成する垂直方向に連なる初期
層を形成するための第１のエピタキシャル成長作業、 −能動導波路を横断方向に限定するために、上方閉込め
層の側にあるウェーハの少なくとも一時的な上方面から
離隔層の厚さ内まで実施される第１の腐食作業、 −受動導波路を横断方向に限定するために、少なくとも
受動導波路を構成する初期層の厚さ内までより深く進入
する第２の腐食作業、並びに −ウェーハを補完する補足材料内に導波路、離隔層及び
上方閉込め層を埋込むための第２の成長作業という作業
を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の部品の
製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9115040A FR2684823B1 (fr) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Composant optique semi-conducteur a mode de sortie elargi et son procede de fabrication. |
| FR9115040 | 1991-12-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243679A JPH05243679A (ja) | 1993-09-21 |
| JP3202082B2 true JP3202082B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=9419673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32571292A Expired - Fee Related JP3202082B2 (ja) | 1991-12-04 | 1992-12-04 | 広域出力モード型半導体光学部品及び該部品の製造方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0545820B1 (ja) |
| JP (1) | JP3202082B2 (ja) |
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| CA (1) | CA2084355A1 (ja) |
| DE (1) | DE69204432T2 (ja) |
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| FR (1) | FR2684823B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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