JPH0671120B2 - 光集積素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光交換用の光集積素子に関する。

（従来の技術） 波長多重化された光信号から任意の光信号を選択する機
能を有する光フィルタ素子は、光伝送，光交換，光情報
処理等において広範な用途に応用可能なキーデバイスの
１つである。そして、いずれの用途においても光フィル
タ素子の特性として十分な波長選択度と選択波長の広い
可変同調幅が必要とされている。また、構造として光集
積回路化が不可決なことから、任意の選択したい波長の
みを透過する透過型の波長選択フィルタであることも必
要である。

従来から、透過型の波長選択フィルタに関しては、いく
つかの検討がなされている。その中で、半導体基板上に
光導波路層を結晶成長によって形成し、光導波路層上に
波長選択性のある光帰還構造を設けた構造の光フィルタ
素子が研究されている。この文献の例として1986年発行
のアブライド・フィジックス・レターズ（Applied Phys
ics Letters）第49巻125ページに記載のR.C.Alffernen
他著の論文をあげることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これら従来から提案され、検討されてき
た光フィルタ素子は光を放出しないから、その光フィル
タ素子への光の注入、あるいは光フィルタ素子からの光
の取り出しの際に光軸合わせが大変難しいという欠点が
あった。

本発明の目的は、光軸合わせの容易な光フィルタ素子を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光集積素子は、光フィルタ素子と半導体レーザ
が並列に配置され、前記光フィルタ素子と前記半導体レ
ーザが同一の導波路に光学的に結合していることを特徴
としている。

（作用） 従来の光フィルタ素子に光を注入するときは、実際に光
が注入されたかどうかをテレビカメラなどを用いて素子
端面を観察しながら光軸を調整していた。この作業は熟
練を要し、しかも非能率的である。

一方、半導体レーザのスペクトル測定などを行う時はレ
ンズを１個用いるだけで、比較的容易に光ファイバに光
を注入することができる。この時は、半導体レーザの出
力光を光ファイバに注入し、光ファイバからの光出力を
モニタし、それが最大になるように半導体レーザ，レン
ズ，光ファイバの位置を調節している。

以上のことから、半導体レーザと光フィルタ素子とが並
列に配置され、かつこれらが同一の導波路に光学的に結
合された光学の光集積素子を用いれば、光軸合わせを半
導体レーザを発振させることによって容易に行なうこと
ができる。また、光フィルタ素子として動作させる際に
は、半導体レーザに電流を注入しないでおけば、入射光
のうち半導体レーザ側へ分岐した光は半導体レーザの活
性層で吸収されてしまい透過してこない。一方、入射光
のうち光フィルタ素子側へ分岐した光は、光フィルタ素
子の透過特性に従って、特定の波長の光だけが透過す
る。従って、この光集積素子の光フィルタ素子としての
特性は半導体レーザを並列に集積することにより劣化し
ない。

（実施例） 次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。第１図
は、本発明の一実施例の光集積素子の構造を示す平面図
である。第２図は、半導体レーザ200の構造を示す斜視
図、第３図は光フィルタ素子300の構造を示す斜視図で
ある。以下、製作手順に従いながら本実施例の構造につ
いて説明する。まず、ｎ形InP基板110上の半導体レーザ
200部と光フィルタ素子部300に周期2400Åのλ/4シフト
回折格子を形成する。次に１回目のLPE成長によってノ
ンドープInGaAsP光ガイド層120（λｇ＝1.3μm,厚さ0.3
μｍ）,n形InPバッフア層130（厚さ0.1μｍ），ノンド
ーブ活性層140（λｇ＝1.53μm,厚さ0.1μｍ）,p形InP
クラッド層150（厚さ0.2μｍ）を順次成長する。光に光
導波路部100と光フィルタ素子部300のInPクラッド層150
と活性層140とを選択的に除去する。次に２回目のLPE成
長において全体にｐ形InPクラッド層160を形成する。

次に埋め込み構造とするために、メサエッチングを行な
った後、３回目のLPE成長によって埋め込み成長を行な
う。ここでは、埋め込み構造として二重チャンネルブレ
ーナ埋め込み構造を用いた。最後に基板側と成長層側に
電極を形成した後、半導体レーザ200と光フィルタ素子3
00および光導波路100の間の電気的な分離を行なうため
に、中央のメサ付近を除いて溝を形成する。その後、光
との結合をよくするためにプラズマCVD装置を用いて素
子の両端面にSiN膜170を形成する。この端面の反射率は
２％以下であった。半導体レーザ200,光フィルタ素子30
0の長さはともに300μｍ、光導波路100も含めた本実施
例の光集積素子の長さは600μｍである。また半導体レ
ーザ200,光フィルタ素子300の幅はともに300μｍで、間
の溝の幅は50μｍである。

こうして試作した素子の特性の一例を次に示す。光フィ
ルタ素子300,半導体レーザ200に電流を注入しない時の
透過波長は、1.5563μｍ、光フィルタ素子300のみに電
流を80mA注入すると透過波長は1.5505μｍとなり透過波
長は連続して58Å変化した。また、半導体レーザ200の5
mW出力時の発振波長は1.5560μｍであった。第４図に光
フィルタ素子300のみに電流を注入した時の透過特性を
示す。透過阻止波長域は65Å、透過波長の10dB減衰幅は
0.5Åであった。

この実施例では本発明の特徴とする光軸調整の容易性に
ついても顕著な改善が見られる。すなわち、従来の光フ
ィルタ素子では光軸調整に１時間近く要していたが、本
発明の光集積素子では、10分と大幅に改善された。

さて、本実施例では光フィルタ素子として第３図に示す
構造の光フィルタ素子を用いたが、他の構造の素子であ
っても光フィルタの機能を果たすものであれば、どんな
ものでもよい。さらに、素子の材料および組成は、上述
の実施例に限定する必要はなく、他の半導体材料や誘電
体材料などであってもよい。また、位相シフト構造も外
部から位相シフト量を制御できるような構成にすれば、
さらに波長可変範囲を広げることができる。また、本実
施例では、位相シフト構造として、位相シフト回折格子
を用いたが、これはなにも位相シフト回折格子に限定す
る必要はなく、均一な回折格子を有し、かつ導波路の幅
あるいは厚みを変えた、いわゆる等価的な位相シフト構
造であってもよい。また導波路100のテーパ部にスイッ
チを設け、フィルタ動作時のロスを減少させてもよい。

（発明の効果） 従来の光フィルタ素子では、光軸調整に１時間程度費し
ていたが、本発明の光集積素子では光軸調整が10分程度
に短縮され、光軸調整の容易性が大幅に改善された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光集積素子の構造を示す平
面図である。第２図は第１図実施例に集積されている半
導体レーザの構造を示す斜視図である。第３図は第１図
実施例に集積されている光フィルタ素子の構造を示す斜
視図である。第４図は本実施例の光集積素子の透過特性
を示す図である。 100……光導波路、200……半導体レーザ、300……光フ
ィルタ素子、110……基板、120……光ガイド層、130…
…バッフア層、140……活性層、150,160……クラッド
層、170……SiN膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光フィルタ素子と半導体レーザが並列に配
   置され、前記光フィルタ素子と前記半導体レーザが同一
   の導波路に光学的に結合していることを特徴とする光集
   積素子。