JP2016194655A - Optical waveguide device - Google Patents
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Abstract
【課題】光導波路型合分波器に対する保護膜の応力緩和を図り、信号品質の劣化を抑制した光導波路素子を提供する。【解決手段】半導体基板401上に形成され、下部クラッド層403、コア層404および上部クラッド層405の順に積層された光導波層を有する光導波路素子であって、半導体基板401上の光導波層の一部として形成された光導波路型合分波器と、光導波層および光導波路型合分波器を覆うように形成された第1の保護膜411と、第1の保護膜411上に形成され、光導波層が形成されている部分にのみ形成された第2の保護膜410a、410bとを備えた。【選択図】図5The present invention provides an optical waveguide element in which stress of a protective film for an optical waveguide multiplexer / demultiplexer is relaxed to suppress deterioration of signal quality. An optical waveguide element having an optical waveguide layer formed on a semiconductor substrate 401 and laminated in order of a lower clad layer 403, a core layer 404, and an upper clad layer 405, the optical waveguide layer on the semiconductor substrate 401 An optical waveguide multiplexer / demultiplexer formed as a part of the optical waveguide layer, a first protective film 411 formed to cover the optical waveguide layer and the optical waveguide multiplexer / demultiplexer, and the first protective film 411 And second protective films 410a and 410b formed only on the portion where the optical waveguide layer is formed. [Selection] Figure 5
Description
本発明は、光導波路素子に関し、より詳細には、光集積回路に用いられる光導波路型合分波器を含む光導波路素子に関する。 The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly to an optical waveguide device including an optical waveguide type multiplexer / demultiplexer used in an optical integrated circuit.
従来、大容量光通信向けの光変調方式としてDP−QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)方式が知られている。DP−QPSK方式の光変調器として、InP系化合物半導体からなる光導波路を用いた光変調器の研究開発が盛んになされている(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, a DP-QPSK (Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying) method is known as an optical modulation method for large-capacity optical communication. As a DP-QPSK optical modulator, research and development of an optical modulator using an optical waveguide made of an InP-based compound semiconductor has been actively conducted (for example, see Non-Patent Document 1).
図1に、従来のQPSK光変調器の構成を示す。QPSK光変調器は、マッハツェンダ干渉計(MZI:Mach-Zehnder Interferometer)が2階層の入れ子構造になっており、Iチャネル用の子MZI102およびQチャネル用の子MZI103と、これら2つの子MZIをアーム導波路に含む1つの親MZI101からなる。このQPSK光変調器により、入力された光信号の一方の偏波を変調し、もう一組のQPSK光変調器により他方の偏波を変調して、DP−QPSK方式の光変調器を構成する。 FIG. 1 shows a configuration of a conventional QPSK optical modulator. In the QPSK optical modulator, a Mach-Zehnder Interferometer (MZI) has a two-layer nesting structure. It consists of one parent MZI 101 included in the waveguide. This QPSK optical modulator modulates one polarization of the input optical signal, and another set of QPSK optical modulators modulates the other polarization to form a DP-QPSK optical modulator. .
子MZI102は、入力側および出力側の2つの1×2多モード干渉計(MMI:Multimode Interferometer)121,122と、それらを結ぶアーム導波路123,124からなる。同様に、子MZI103は、2つの1×2MMI131,132とそれらを結ぶアーム導波路133,134からなる。親MZI101は、1×2MMI111および2×2MMI112と、それらを結ぶ子MZI102,103を含むアーム導波路113,114からなる。
The child MZI 102 includes two 1 × 2 multimode interferometers (MMI) 121 and 122 on the input side and the output side, and
子MZI102,103の各アーム導波路には、光導波層へ電界を印加するための電極が形成されている。これらの電極に電圧を印加することによって、ポッケルス効果および量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)を介して、光導波層の屈折率を変化させる。この屈折率変化により、子MZI102,103では、それぞれ0とπの位相状態を生成する。親MZI101の2×2MMI112は、子MZI102,103で生成した2つの位相状態を直交状態で合成する。具体的には、子MZIの一方の出力にπ/2の位相差を与えて合成することによって、4つの位相状態を生成する。
In each of the arm waveguides of the
図2は、従来の光変調器における電界印加領域の断面図である。光変調器は、SI(Semi-Insulating)―InP基板201を備えており、その基板面から順に、n型InP下部クラッド層202、ノンドープ多重量子井戸(MQW:Multi-quantum Well)コア層203、ノンドープInPクラッド層204、p型クラッド層205、n型InPクラッド層206が積層されている(例えば、非特許文献2参照)。光導波層は、n型InP下部クラッド層202より上部をハイメサ構造とし、基板水平方向の光の閉じ込めを実現している。ハイメサ構造の幅は2μm程度、高さは3μm程度である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an electric field application region in a conventional optical modulator. The optical modulator includes an SI (Semi-Insulating) -
さらに、光導波層であるハイメサ構造を保護するために、ハイメサ構造を覆うように、ベンゾシクロブテン(BCB:Benzocyclobutene)層209a,209bが形成されている(例えば、非特許文献3参照)。BCB層209の膜厚は、ハイメサ構造の上面で0.3μm程度、側面で4μm程度である。光の導波方向に沿って電界を印加するための電極207は、n型InPクラッド層206の上部のBCB層209を一部除去することにより、n型InPクラッド層206と導通するように形成されている。また、ハイメサ構造の両脇のn型InP下部クラッド層202の上部には、接地電極208a,208bが形成されている。
Furthermore, in order to protect the high mesa structure which is an optical waveguide layer, benzocyclobutene (BCB: Benzocyclobutene)
図3は、従来の光変調器における非電界印加領域の断面図である。光導波層の構造は、図2に示した電界印加領域の断面と同じである。ハイメサ構造は、BCB層209により側面、上面ともに完全に覆われている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a non-electric field application region in a conventional optical modulator. The structure of the optical waveguide layer is the same as the cross section of the electric field application region shown in FIG. The high mesa structure is completely covered by the
従来の光変調器においては、光導波層であるアーム導波路、1×2MMI、2×2MMIの全てがBCB層で覆われている。すなわち、2×2MMI112の周辺にもハイメサ導波路と同程度の高さのBCB層209が形成されていた(図1参照)。
In the conventional optical modulator, the arm waveguide, which is the optical waveguide layer, 1 × 2 MMI, and 2 × 2 MMI are all covered with the BCB layer. That is, the
BCBの熱膨張係数が約42ppm/℃であるのに対して、InPは約4.5ppm/℃であり、BCBはInPよりも一桁程度大きな熱膨張係数を有する。上述したように、ハイメサ構造の寸法とBCB層の厚さとは同程度の寸法であり、BCB層に覆われたInPハイメサ構造内部では、InPとBCBの熱膨張係数差によって極めて大きな応力が発生する。その結果、光弾性効果を介して、ハイメサ構造の導波層における等価屈折率が変化する。この等価屈折率変化は、2×2MMIの内部の複数のモード間の干渉条件を設計値からずらし、2×2MMIの結合率ずれを発生させるという問題があった。 BCB has a thermal expansion coefficient of about 42 ppm / ° C., whereas InP has a thermal expansion coefficient of about 4.5 ppm / ° C., and BCB has a thermal expansion coefficient that is an order of magnitude greater than that of InP. As described above, the dimension of the high mesa structure and the thickness of the BCB layer are approximately the same, and an extremely large stress is generated inside the InP high mesa structure covered with the BCB layer due to the difference in thermal expansion coefficient between InP and BCB. . As a result, the equivalent refractive index in the waveguide layer having the high mesa structure changes via the photoelastic effect. This equivalent refractive index change has a problem in that the interference condition between a plurality of modes inside the 2 × 2 MMI is shifted from the design value and a coupling rate shift of 2 × 2 MMI is generated.
DP−QPSK光変調器において、子MZI102,103で生成した2つの位相状態を、親MZI101で合成する際に、2×2MMIの結合率ずれが発生すると、2つの位相状態を等しいパワー比で合成できないことになる。その結果、子MZI102,103からの位相差が直交状態(90度)からずれてしまい、変調時の信号品質が劣化する要因となっていた。
In the DP-QPSK optical modulator, when the two phase states generated by the
本発明の目的は、光導波路型合分波器に対する保護膜の応力緩和を図り、光学特性の劣化を抑制した光導波路素子を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical waveguide device in which stress of a protective film for an optical waveguide multiplexer / demultiplexer is relaxed to suppress deterioration of optical characteristics.
本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、半導体基板上に形成され、下部クラッド層、コア層および上部クラッド層の順に積層された光導波層を有する光導波路素子であって、前記半導体基板上の前記光導波層の一部として形成された光導波路型合分波器と、前記光導波層および前記光導波路型合分波器を覆うように形成された第1の保護膜と、前記第1の保護膜上に形成された第2の保護膜であって、前記光導波層が形成されている部分にのみ形成された第2の保護膜とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve such an object, an embodiment of the present invention provides an optical waveguide element having an optical waveguide layer formed on a semiconductor substrate and laminated in the order of a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer. An optical waveguide multiplexer / demultiplexer formed as a part of the optical waveguide layer on the semiconductor substrate, and a first formed so as to cover the optical waveguide layer and the optical waveguide multiplexer / demultiplexer. And a second protective film formed on the first protective film, the second protective film being formed only on the portion where the optical waveguide layer is formed. It is characterized by.
本発明によれば、光導波路型合分波器が形成されている部分が第2の保護膜により覆われていないことにより、合分波器に対する応力の緩和を図ることができ、光変調器の光導波路型合分波器においては、入力された光信号の2つの位相状態を等しいパワー比で合成することができる。 According to the present invention, since the portion where the optical waveguide multiplexer / demultiplexer is formed is not covered with the second protective film, the stress on the multiplexer / demultiplexer can be reduced, and the optical modulator In the optical waveguide type multiplexer / demultiplexer, the two phase states of the input optical signal can be synthesized with an equal power ratio.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、光集積回路に用いられる光導波路型合分波器を含む光導波路素子としてDP−QPSK光変調器を一例に説明するが、光導波路型合分波器を含む光集積回路であれば、どのような光導波路素子にも適用できることは明らかである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a DP-QPSK optical modulator will be described as an example of an optical waveguide element including an optical waveguide multiplexer / demultiplexer used in an optical integrated circuit. However, an optical integrated circuit including an optical waveguide multiplexer / demultiplexer Obviously, it can be applied to any optical waveguide device.
図4に、本発明の一実施形態にかかるQPSK光変調器の構成を示す。QPSK光変調器は、マッハツェンダ干渉計(MZI:Mach-Zehnder Interferometer)が2階層の入れ子構造になっており、Iチャネル用の子MZI302およびQチャネル用の子MZI303と、これら2つの子MZIをアーム導波路に含む1つの親MZI301からなる。 FIG. 4 shows a configuration of a QPSK optical modulator according to an embodiment of the present invention. The QPSK optical modulator has a Mach-Zehnder Interferometer (MZI: Mach-Zehnder Interferometer) with a two-layered nesting structure. It consists of one parent MZI 301 included in the waveguide.
子MZI302は、入力側および出力側の2つの1×2多モード干渉計(MMI:Multimode Interferometer)321,322と、それらを結ぶアーム導波路323,324からなる。同様に、子MZI303は、2つの1×2MMI331,332とそれらを結ぶアーム導波路333,334からなる。親MZI301は、1×2MMI311および2×2MMI312と、それらを結ぶ子MZI302,303を含むアーム導波路313,314からなる。
The child MZI 302 includes two 1 × 2 multimode interferometers (MMI) 321 and 322 on the input side and the output side, and
子MZI302,303の各アーム導波路には、光導波層へ電界を印加するための電極が形成されている。子MZIの電極は、数10GHzの高周波信号により光信号を変調するための変調電極325と、子MZIのアーム導波路間の位相ずれを補償するための位相調整電極326とからなる。親MZI301の各アーム導波路には、子MZI302からの出力信号に対して子MZI303からの出力信号をπ/2ずらして、2×2MMI312において精度よく合成するための、π/2位相調整電極315が形成されている。
In each arm waveguide of the
DP−QPSK光変調器の変調動作について簡単に説明する。1本の入力導波路341から入射した光信号は、親MZI301の1×2MMI311にて2分岐され、Iチャネル用子MZI302およびQチャネル用子MZI303に入射する。2つの子MZIには、変調電極および位相調整電極が形成されており、これらの電極を用いて、光導波層に電圧を印加することができる。光導波層への電圧印加によって生ずるポッケルス効果および量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)を介して、光導波層の等価屈折率が変化し、光導波層を伝搬する光信号の位相が変化する。
The modulation operation of the DP-QPSK optical modulator will be briefly described. An optical signal incident from one
子MZIの位相調整電極は、変調電極に電圧を印加していないとき、子MZIからの光出力が光OFF状態(消光状態)となるように電圧を印加しておく。そして、2本のアーム導波路間を伝搬する光信号の位相差が+πまたは−πとなるように、2本のアーム導波路の各変調電極の印加電圧を高速に切り替える。この結果、変調電極に電圧を印加しているとき、子MZIからの光出力は光ON状態(光出力状態)となり、かつ、その位相が+πと−πとの間で高速に切り替わる。このようにして、位相変調された子MZIからの2つの光信号は、親MZI301のπ/2位相調整電極を介して、親MZI301のアーム導波路間の位相差がπ/2となるように駆動される。そして、親MZI301の2×2MMI312により、子MZIからの2つの光信号が合成され、4つの位相状態をもつ変調信号(QPSK信号)が生成され、出力導波路342,343から出射される。
When the voltage is not applied to the modulation electrode, the voltage is applied to the phase adjustment electrode of the child MZI so that the light output from the child MZI is in the light OFF state (extinction state). Then, the voltage applied to each modulation electrode of the two arm waveguides is switched at high speed so that the phase difference of the optical signal propagating between the two arm waveguides becomes + π or −π. As a result, when a voltage is applied to the modulation electrode, the light output from the child MZI is in the light ON state (light output state), and the phase is rapidly switched between + π and −π. In this way, the two optical signals from the phase-modulated child MZI are set so that the phase difference between the arm waveguides of the
図5は、本実施形態の光変調器における電界印加領域の断面図である。半絶縁性のSI(Semi-Insulating)―InP基板401を備えており、その基板面から順に、n型InP下部クラッド層402、ノンドープInPクラッド層403、多重量子井戸(MQW)コア層404、ノンドープInPクラッド層405、p型InAlAs層406、n型InPクラッド層407が積層されている。光導波層は、n型InP下部クラッド層402より上部をハイメサ構造とし、基板水平方向の光の閉じ込めを実現している。ハイメサ構造の幅は2μm程度、高さは3μm程度である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electric field application region in the optical modulator of this embodiment. A semi-insulating (SI) -
さらに、SI―InP基板401上に形成された光導波層であるハイメサ構造、およびその他の光集積回路を保護するために、SI―InP基板401上の半導体構造物を覆うように、保護膜としてのSiO2膜411(第1の保護膜)を堆積している。さらに、ハイメサ構造とSiO2膜411とを覆うように、BCB層410a,410b(第2の保護膜)が形成され、ハイメサ構造の保護および半導体構造物の表面の平坦化を行っている。SiO2膜411の膜厚は、0.4μm程度であり、BCB層410の膜厚は、ハイメサ構造の上面で0.3μm程度、側面で4μm程度である。
Further, in order to protect the high mesa structure which is an optical waveguide layer formed on the SI-
光の導波方向に沿って電界を印加するための電極408は、n型InPクラッド層407の上部のSiO2膜411とBCB層410とを一部除去することにより、n型InPクラッド層407と導通するように形成されている。また、ハイメサ構造の両脇のn型InP下部クラッド層402の上部には、接地電極409a,409bが形成されている。
The
図6は、本実施形態の光変調器における非電界印加領域の断面図である。光導波層の構造は、図5に示した電界印加領域の断面と同じである。ハイメサ構造は、SiO2膜411とBCB層410とにより側面、上面ともに完全に覆われている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the non-electric field application region in the optical modulator of this embodiment. The structure of the optical waveguide layer is the same as the cross section of the electric field application region shown in FIG. The high mesa structure is completely covered by the SiO 2 film 411 and the
図7は、本実施形態の光変調器における2×2MMIの断面図である。2×2MMI312は、光導波路型合分波器であり、光導波層と同じハイメサ構造を有している。光導波層の構造は、図5に示した電界印加領域の断面と同じである。ここで、ハイメサ構造は、SiO2膜411のみに覆われている点で、上述した電界印加領域、非電界印加領域の断面と異なる。
FIG. 7 is a cross-sectional view of 2 × 2 MMI in the optical modulator of the present embodiment. The 2 × 2
すなわち、本実施形態のQPSK光変調器は、光導波層であるハイメサ構造、2×2MMIおよび他の半導体構造物を覆うようにSiO2膜が形成され、光導波層であるハイメサ構造と他の半導体構造物とが形成されている部分にのみ、SiO2膜の上にBCB層が形成されている。 That is, in the QPSK optical modulator of this embodiment, the SiO 2 film is formed so as to cover the high mesa structure that is the optical waveguide layer, 2 × 2 MMI, and other semiconductor structures, and the high mesa structure that is the optical waveguide layer A BCB layer is formed on the SiO 2 film only in the portion where the semiconductor structure is formed.
図8に、本実施形態の光変調器における2×2MMIの構成を示す。2×2MMI312の寸法の一例は、図7におけるMQWコア層のコア厚(図の上下方向)は0.4μmであり、スラブ導波路部分の幅(W2)は12μm、長さ(L)は205μmである。スラブ導波路に接続される入出力導波路の幅(W1)は2μm、入出力導波路の中心間距離(d)は4μmである。本実施形態の2×2MMIの寸法において、波長1.55μmで結合率(分岐比)の設計値は50%となる。図7に示したように、2×2MMI312のハイメサ構造を、SiO2膜411のみで覆った場合には、結合率は波長1.55μmに対して50%と設計通りの値が得られる。すなわち、SiO2膜411によって発生する応力の緩和が図られ、設計通りの結合率が得られている。この理由としては、SiO2の熱膨張係数は約0.5ppm/℃であり、InP(約4.5ppm/℃)との間に熱膨張係数差を有するが、SiO2膜411の膜厚は、ハイメサ構造の寸法より一桁程度小さいので、SiO2膜がハイメサ構造に与える応力が小さく、無視できる量だからである。
FIG. 8 shows a 2 × 2 MMI configuration in the optical modulator of the present embodiment. An example of the dimensions of the 2 × 2
一方、図6に示したように、2×2MMI312のハイメサ構造を、非電界印加領域と同様に、BCB層410を重ねて覆った場合には、結合率は波長1.55μmに対して55%であり、設計値からのずれが観測された。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the high mesa structure of 2 × 2
(光導波路型合分波器)
上述したように、2×2MMIは、2つの位相状態を合成するために、熱膨張係数差によって発生する応力による結合率ずれは、信号品質の劣化に大きな影響を及ぼす。一方、1×2MMIは、光パワーの分岐、合成を行うだけなので、熱膨張係数差によって発生する応力が、信号品質の劣化に与える影響は少ない。しかしながら、1×2MMIにおいても、応力の影響を抑制することができれば、信号品質を維持することができるので、2×2MMIと同様の構成にすることが望ましい。
(Optical waveguide type multiplexer / demultiplexer)
As described above, since the 2 × 2 MMI synthesizes two phase states, the coupling rate shift due to the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient greatly affects the deterioration of signal quality. On the other hand, since 1 × 2 MMI only branches and combines optical power, the stress generated by the difference in coefficient of thermal expansion has little influence on signal quality degradation. However, even in 1 × 2 MMI, if the influence of stress can be suppressed, signal quality can be maintained, and therefore, a configuration similar to 2 × 2 MMI is desirable.
(保護膜)
本実施形態において、光導波層であるハイメサ構造およびその他の光集積回路に密着する保護膜としてSiO2膜を用いた。しかしながら、SiN膜やSiON膜といった他の絶縁膜であっても、水分の浸入を防ぐことのできるバリア性の効果が期待できれば、保護膜として適用することができる。これら保護膜は、上述したように、その膜厚を1μm以下にすることができ、ハイメサ構造の寸法と比較すると小さく、光導波層へ与える応力はわずかである。従って、2×2MMIにおいては、SiO2膜411のみで覆い、BCB層を除去することにより、応力緩和の効果が得られ、2つの位相状態を等しいパワー比で合成することができる。
(Protective film)
In the present embodiment, a SiO 2 film is used as a protective film that is in close contact with the high mesa structure that is the optical waveguide layer and other optical integrated circuits. However, other insulating films such as a SiN film and a SiON film can be applied as a protective film as long as a barrier effect that can prevent moisture from entering can be expected. As described above, these protective films can have a film thickness of 1 μm or less, are smaller than the dimensions of the high mesa structure, and have little stress on the optical waveguide layer. Therefore, in 2 × 2 MMI, by covering only with the SiO 2 film 411 and removing the BCB layer, the effect of stress relaxation can be obtained, and the two phase states can be synthesized with the same power ratio.
また、SiO2膜の代わりに、光導波層と同種の材料である半絶縁性のInP膜を用いることもできる。熱膨張係数が等しいので応力緩和の効果が得られ、変調時の信号品質の劣化を抑制することができる。 Further, instead of the SiO 2 film, a semi-insulating InP film that is the same kind of material as the optical waveguide layer can be used. Since the thermal expansion coefficients are equal, an effect of stress relaxation can be obtained, and deterioration of signal quality during modulation can be suppressed.
本実施形態においても、保護膜としてBCBを用いているが、これは、ハイメサ構造等が形成された基板表面の平坦化のためと、作製工程におけるハンドリングミスによる光導波路素子の損傷防止のためである。このような保護膜としては、BCBに限らず、その他の有機系材料であってもよい。本実施形態によれば、2×2MMIは、SiO2膜のみで覆われているので、InPとの熱膨張係数差が大きい保護膜であっても構わない。 Also in this embodiment, BCB is used as a protective film. This is for the purpose of flattening the surface of the substrate on which the high mesa structure or the like is formed and for preventing damage to the optical waveguide element due to handling mistakes in the manufacturing process. is there. Such a protective film is not limited to BCB but may be other organic materials. According to the present embodiment, since 2 × 2 MMI is covered only with the SiO 2 film, it may be a protective film having a large difference in thermal expansion coefficient from InP.
本実施形態において、光導波層であるハイメサ構造およびその他の光集積回路に密着する保護膜としてSiO2膜を用いた。これは、半導体が水分によって特性が変化することを予防するためである。ただし、多モード干渉計(MMI)型の波長合分波器において、水分による特性変化が少なければ、2×2MMIにおけるSiO2膜も除去することにより、InPとSiO2の熱膨張係数差に伴うわずかな応力の影響すらも解消することができる。 In the present embodiment, a SiO 2 film is used as a protective film that is in close contact with the high mesa structure that is the optical waveguide layer and other optical integrated circuits. This is to prevent the semiconductor from changing its characteristics due to moisture. However, in the multimode interferometer (MMI) type wavelength multiplexer / demultiplexer, if there is little change in characteristics due to moisture, the SiO 2 film in 2 × 2 MMI is also removed, resulting in a difference in thermal expansion coefficient between InP and SiO 2 Even the influence of slight stress can be eliminated.
(クラッドの再成長)
本実施形態の非電界印加領域のMQWコア層404の上部には、p型InAlAs層406と、n型InPクラッド層407とが積層されている。これらの層に導波光のモードフィールドが分布すると、光吸収となり損失増加要因となる。そこで、これらn型またはp型にドープされたクラッド層を除去し、SI−InP層をノンドープInPクラッド層405の上部に再成長させることにより、低損失な光導波路を構成することができる。従って、本実施形態の光変調器における電界印加領域以外の部分には、SI−InP層をクラッド層に置き換えることができる。SI−InP層をクラッド層に置き換えた2×2MMIであっても、本実施形態においては、BCB層で覆われることはないので、応力緩和の効果が得られ、変調時の信号品質の劣化を抑制することができる。
(Clad regrowth)
A p-
(他の光導波路素子)
本実施形態では、n−p−i―n構造を有する光変調器を例に説明した。しかしながら、このような半導体断面構造に限られず、例えば、「C.Rolland et al.,“10 Gbit/s, 1.56μm multiquantum well InP/InGaAsP Mach-Zehnder optical modulator,” Electron, Lett.,vol.29, no.5, pp.471-472,1993」に記載されるようなp−i−n構造を有する光変調器であっても適用することができる。ハイメサ構造を覆う有機系材料とハイメサ構造を構成する半導体との間の熱膨張係数差が大きい場合には、本実施形態と同様の構成とすることにより、光変調器における信号品質の劣化を抑制することができる。
(Other optical waveguide elements)
In the present embodiment, the optical modulator having the npn structure has been described as an example. However, the present invention is not limited to such a semiconductor cross-sectional structure. For example, “C. Rolland et al.,“ 10 Gbit / s, 1.56 μm multiquantum well InP / InGaAsP Mach-Zehnder optical modulator, ”Electron, Lett., Vol. 29 , no.5, pp.471-472, 1993 "can also be applied to an optical modulator having a pin structure. When the difference in coefficient of thermal expansion between the organic material that covers the high mesa structure and the semiconductor that forms the high mesa structure is large, the configuration similar to that of this embodiment is used to suppress signal quality degradation in the optical modulator. can do.
また、p−i−n構造を有する光変調器において、P型の上部クラッド層を除去し、ノンドープInP層を光導波層の上部に再成長を行うことにより、低損失な光導波路を構成することができる。従って、光変調器における電界印加領域以外の部分には、SI−InP層をクラッド層に置き換えることができる。本実施形態と同様に、BCB層で覆われることはないので、応力緩和の効果が得られ、変調時の信号品質の劣化を抑制することができる。 Further, in the optical modulator having the pin structure, the P-type upper cladding layer is removed, and the non-doped InP layer is regrown on the optical waveguide layer, thereby forming a low-loss optical waveguide. be able to. Therefore, the SI-InP layer can be replaced with a cladding layer in a portion other than the electric field application region in the optical modulator. Similar to the present embodiment, since it is not covered with the BCB layer, an effect of stress relaxation can be obtained, and deterioration of signal quality during modulation can be suppressed.
101,301 親MZI
102,103,302,303 子MZI
111,121,122,131,132,311,321,322,331,332 1×2MMI
113,114,123,124,133,134,313,314,323,324,333,334 アーム導波路
112,312 2×2MMI
201,401 SI―InP基板
202,402 n型InP下部クラッド層
203,404 MQWコア層
204,403,405 ノンドープInPクラッド層
205 p型クラッド層
206,407 n型InPクラッド層
207,408 電極
208,409 接地電極
209,410 BCB層
406 p型InAlAs層
411 SiO2膜
101,301 Parent MZI
102, 103, 302, 303 child MZI
111, 121, 122, 131, 132, 311, 321, 322, 331, 332 1 × 2 MMI
113, 114, 123, 124, 133, 134, 313, 314, 323, 324, 333, 334
201, 401 SI-
Claims (3)
前記半導体基板上の前記光導波層の一部として形成された光導波路型合分波器と、
前記光導波層および前記光導波路型合分波器を覆うように形成された第1の保護膜と、
前記第1の保護膜上に形成された第2の保護膜であって、前記光導波層が形成されている部分にのみ形成された第2の保護膜と
を備えたことを特徴とする光導波路素子。 An optical waveguide device having an optical waveguide layer formed on a semiconductor substrate and laminated in order of a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer,
An optical waveguide multiplexer / demultiplexer formed as part of the optical waveguide layer on the semiconductor substrate;
A first protective film formed to cover the optical waveguide layer and the optical waveguide multiplexer / demultiplexer;
And a second protective film formed on the first protective film, the second protective film formed only on a portion where the optical waveguide layer is formed. Waveguide element.
前記半導体基板上の前記光導波層の一部として形成された光導波路型合分波器と、
前記光導波層が形成されている部分にのみ形成された単一層または多層の保護膜と
を備えたことを特徴とする光導波路素子。 An optical waveguide device having an optical waveguide layer formed on a semiconductor substrate and laminated in order of a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer,
An optical waveguide multiplexer / demultiplexer formed as part of the optical waveguide layer on the semiconductor substrate;
An optical waveguide device comprising: a single-layer or multilayer protective film formed only on a portion where the optical waveguide layer is formed.
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