一种集成光波导路，其特征在于，具有： 第一光波导区域； 与所述第一光波导区域的边界面配置成相对所述第一光波导区域的波导方向倾斜，折射率与第一光波导区域不同的第二光波导区域；和 以在与所述第二光波导区域的边界面中的折射方向与波导方向一致的方式，配置与所述第二光波导区域的边界面的第三光波导区域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器、光波导路和其他光学装置等的光半导 体元件和光半导体集成电路，特别是涉及在半导体基板上把折射率和 折射率对温度的依赖关系不同的材料加以组合的光半导体元件和光半 导体集成电路。
技术介绍
半导体激光器的振动波长随周围温度和元件温度而改变。例如象 K.Sakai， " 1.5 u m range InGaAsP/InP distributed feedback lasers, "IEEEJ. Quantum Electron. ，vol.QW- 18，pp.l272- 1278，Aug.l982发表的那样， 分布反馈型(DFB)激光器的振动波长对温度的依赖关系为O.lnm/K 左右。这是由于半导体的折射率(n)具有对温度的依赖关系，因此衍 射光栅的布拉格波长(XB)按mXB=2nA …(1)变化。其中m为衍射次数，A为衍射光栅的周期。例如在作为光纤维通信的光源使用半导体激光器的情况下，特别 是在进行使几个不同波长的光信号在1根光纤维上多路传送的波长多 路通信(WDM:波分复用)的情况下，信号光波长的精度是重要的。 因此使作为发光光源的半导体激光器的振动波长稳定是不可缺少的。 因此例如通过用珀尔帖(Peltier)元件进行半导体激光器的温度控制， 可以使半导体激光器的振动波长稳定。此外作为不用珀尔帖元件进行温度控制，使振动波长对温度的依 赖关系稳定的方法，进行大的分类可以考虑2个方法。也就是第一个 方法是如H. Asahi et al， Jpn. J. Appl. phys.， vol.35， pp丄875 - ， 1996.所示，通过使用与现在相比折射率对温度的依赖关系小的半导体材料，仅利用半导体的结构降低对温度的依赖关系的方法。第二个方法是利 用半导体和半导体以外的材料的复合结构减少对温度的依赖关系的方法。例如众所周知"Hybrid integrated extennal Cavity laser without temperature dependent mode hopping ，"T. Tanaka et al， Electron. Lett., vol.35， no.2, pp.149 - 150,1999.所示，把半导体激光器和由半导体以外 的材料构成的外部波导路组合的激光器，以及如特开2002 - 14247号 公报所示，把半导体和具有与半导体相反的折射率对温度的依赖关系 的半导体以外的材料交互串联连接的结构。可是在用珀尔帖元件进行半导体激光器的温度控制的方法中，存 在元件结构和控制复杂化，同时消耗电能增加的问题。此外使用折射率对温度依赖关系小的半导体材料，仅利用半导体 的结构减小对温度依赖关系的方法，至今为止还没有可以实用化的新 材料的报告，开发新半导体材料在结晶的生长和制成元件方面非常困 难。此外用使把半导体和半导体以外的材料组合的方法，希望可以不 要光轴调整等尽可能简单的组合。可是即使是在半导体基板上旋转涂 敷有机材料等简单的制作方法，例如使半导体和有机材料相互串联连 接构成分布反射器的情况下，为了制作得到优良特性的1次衍射光栅， 以1/4波长左右的长度使半导体和有机材料交互排列是必要的，加工难 易程度和可靠性都存在大的问题。另一方面通过使半导体光波导路和由具有与半导体不同特性的材 料构成的光波导路连接，可以得到具有仅用半导体得不到的新特性的 光波导路。例如虽然半导体的折射率因温度升高而增加、也就是具有 正的温度依赖关系，但是具有把由与此相反因温度升高折射率减低、 也就是负的温度依赖关系的材料构成的光波导路串联连接在半导体光 波导路上的方法。这样作为整体可以得到作为折射率和波导路长度乘积的光学长与 温度没有依赖关系的光波导路，如K.Tada et al. "Temperature compensated coupled cavity diode lasers" ， Optical and Quantum Electronics, vol.l6， pp. 463 - 469,1984.发表的那样，通过在半导体激 光器外部构成由具有负的温度依赖关系的材料构成的谐振器，可以实 现振动波长与温度无关的与温度没有依赖关系的激光器。也就是用半导体介质的有效折射率riD的增加，激光谐振器的光学 长度riDLD随温度升高而增加。其中把激光二极管耦合连接在光学长度 nRLR随温度升高而降低的外部谐振器上的话，谐振器整体光学长度 nDLD+r^LR相对温度变成固定的条件可以用下面的(2)式给出。 (nDLD+nRLR)=LD3nD/eT+nD3LD/aT+LR5nR/aT+nR3LR/aT=0 …(2) 其中3no/5T和3Ld /5T —般为正，5nR/5T和3U /aT为负。 其中在接合象半导体光波导路和由半导体以外的材料构成的波导 路情况那样地接合具有不同折射率的波导路的情况下，在其界面因2 个波导路的折射率不同产生反射。设第一光波导路的折射率为N,、第 二光波导路的折射率为N2，为了简化按平面波考虑的话，反射率R可 以用以下(3)式给出。R= ( (N'-N2) / (N,+ N2) ) 2 …(3)向外部发射经半导体和石英波导路传播的光的情况下，由于波导 路和外部的折射率不同而产生反射。因此例如在半导体光波导路中传 播的光从半导体激光器端面向空气中发射的情况下，如草川彻著的"透 镜光学"东海大学出版会pp,273 2S8发表的那样，通过使某特定厚度 的蒸镀膜在半导体端面上成膜，可以防止反射。可是在使由不同材料 构成的波导路在半导体基板上集成的情况下，难以高精度地形成这样 的反射防止膜。另一方面光倾斜入射到折射率相互不同的物质的边界面的情况下，设入射角为0 ,、折射角为6 2的话，根据斯涅尔定律(Snell' s law),以、以下的(4)式表示的方式在此边界面产生折射。<formula>formula see original document page 7</formula> (4)其中入射角为81与布鲁斯特角(Brewster angle) 0b—致的情况下，可以使平行于入射面成分的反射消失，布鲁斯特角0B用以下(5)式表示。<formula>formula see original document page 7</formula> …(5) 可是一般在半导体波导路中广泛使用埋入异质(HB)结构和脊结 构等。而在半导体的蚀刻和埋入生长中，存在有适合蚀刻和埋入的结 晶取向。可是在使半导体光波导路和折射率与此半导体光波导路不同的材 料构成的光波导路耦合结合的情况下，由于对应折射率差产生在接合 界面的反射，波导路设计的自由度受到限制。其中通过利用布鲁斯特角e b，可以使折射率相互不同的波导路之 间的反射减少，但是利用布鲁斯特角0B的话，光在波导路间的边界面 折射，存在有波导方向变成不是直线的问题。此外为了减少折射率相互不同的波导路间的反射而使用布鲁斯特角0B的话，沿特定结晶方向制作埋入半导体波导路的制作变得困难， 存在有不能高可靠性地制作埋入半导体波导路的问题。再有如果为了减少折射率相互不同的波导路本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成光波导路，其特征在于，具有：第一光波导区域；与所述第一光波导区域的边界面配置成相对所述第一光波导区域的波导方向倾斜，折射率与第一光波导区域不同的第二光波导区域；和以在与所述第二光波导区域的边界面中的折射方向与波导方向一致的方式，配置与所述第二光波导区域的边界面的第三光波导区域。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：布谷伸浩，柴田泰夫，藤原直树，菊池顺裕，东盛裕一，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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