激光装置、光调制装置以及光半导体元件的制作方法_3

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。该SOI基板在硅基板上依次层叠形成有厚度约为3 μπι的氧化硅层和厚度约为300nm的硅层,该氧化硅层为下部包层。波长选择反射元件50的形成方法在SOI基板的硅层上涂覆光致抗蚀剂,利用曝光装置进行曝光、显影,从而形成未图示的抗蚀剂图案。该抗蚀剂图案在形成有第一光导波路51、环谐振器52、第二光导波路53以及波长选择反射镜54的区域上形成。之后,通过RIE等干式蚀刻将未形成抗蚀剂图案的区域的硅层除去一部分或者全部。由此,由硅形成作为第一光导波路51、环谐振器52、第二光导波路53以及波长选择反射镜54的光导波路。
[0054]在本实施方式中,成为第一光导波路51、环谐振器52、第二光导波路53以及DBR导波路54的光导波路由脊形导波路形成。该脊形导波路在宽度约为500nm且厚度约为300 μπι的核心区域的周围形成有厚度约为50nm的平板区域。之后,在由硅形成的光导波路上通过使厚度约为2 μπι的氧化硅层成膜,来形成上部包层。由此,能够形成波长选择反射元件50。此外,作为第一光导波路51、环谐振器52、第二光导波路53以及DBR导波路54的光导波路除了脊形导波路以外,也可以是不形成有平板区域而仅形成芯区域的构造的所谓的沟道导波路。
[0055]此外,在本实施方式中,环谐振器52形成为半径8 μπι,第一光导波路51与环谐振器52的间隙Gl以及第二光导波路53与环谐振器52的间隙G2均形成为约300nm。另外,DBR导波路54通过在第二光导波路53的长度约为500 μ m的区域中,在光导波路的侧壁形成长度约为3 μπι并且间距约为300nm的侧面衍射光栅而形成。此外,使DBR导波路54的反射波长带与光半导体元件10的DBR导波路的反射波长带一致,使环谐振器的周期性的透过波长中的相同的波长反射。在本实施方式中,波长选择反射元件50形成为,在第一光导波路51以及第二光导波路53中的端面相对于端面法线约倾斜15°,并且,形成为前端部分的宽度变窄的锥形状。
[0056]另外,在本实施方式中,在进行了光半导体元件10中的第一增益导波路11的入射出射端Ila与波长选择反射元件50中的第一光导波路51的入射出射端51a的位置对准之后,固定光半导体元件10与波长选择反射元件50。具体而言,光半导体元件10和波长选择反射元件50通过在进行了对准的光半导体元件10与波长选择反射元件50之间填充未图示的折射率整合用的树脂材料来固定。由此,能够制成本实施方式中的激光装置。
[0057]在本实施方式中的激光装置中,在第一增益导波路11以及谐振器中使谐振波长的激光振荡,在第二增益导波路12中使振荡的激光放大,所以激光的振荡和放大的功能分离。因此,通过固定流过第一增益导波路11的电流量,并增加流过第二增益导波路12的电流量,能够增加射出的激光的强度,而不使激光的振荡波长发生位移。
[0058][第二实施方式]
[0059]接下来,对第二实施方式进行说明。本实施方式是光调制装置,如图10所示,是在第一实施方式中激光装置中的激光被射出的光半导体元件12a的端面侧设置有环辅助光调制器160而成的构造。具体而言,波长选择反射元件50和环辅助光调制器160形成在同一硅基板170上,在硅基板170中,在波长选择反射元件50与环辅助光调制器160之间形成有槽部171。本实施方式在该槽部171设置有第一实施方式中的光半导体元件10。
[0060]在本实施方式中,光半导体元件10和波长选择反射元件50进行了光半导体元件10的第一增益导波路11的入射出射端Ila与波长选择反射元件50的第一光导波路51中的入射出射端51a的位置对准。另外,光半导体元件10和环辅助光调制器160进行了光半导体元件10的第二增益导波路12的出射端12a与环辅助光调制器160中的光导波路165的入射端165a的位置对准。这样,光半导体元件10以进行了与波长选择反射元件50以及环辅助光调制器160的位置对准的状态,设置于硅基板170。
[0061]环辅助光调制器160具有第一调制光导波路161和第二调制光导波路162。第一调制光导波路161和第二调制光导波路162在光的入射侧中通过光导波路165连接,在光的出射侧中通过光导波路166连接。另外,在第一调制光导波路161的侧部附近设置有多个环谐振器163,在第二调制光导波路162的侧部附近设置有多个环谐振器164。
[0062]从光半导体元件10的第二增益导波路12的出射端12a射出的激光束从环辅助光调制器160中的光导波路165的入射端165a入射,并在光导波路165中传播。之后,该激光束被分支为在第一调制光导波路161中传播的激光束和在第二调制光导波路162中传播的激光束。在环辅助光调制器160中,能够通过对第一调制光导波路161或者第二调制光导波路162施加电压等,来分别对要传播的激光束的相位进行调制。之后,在第一调制光导波路161中传播的激光束和在第二调制光导波路162中传播的激光束在光导波路166中耦合,从光导波路166的出射端166a射出。这样,从光导波路166的出射端166a射出的激光束是耦合了在第一调制光导波路161或者第二调制光导波路162中相位被调制后的激光束而成的激光束,所以作为根据2个调制光导波路161、162之间的相位差光强度被调制后的调制信号光射出。
[0063]另外,在本实施方式中,波长选择反射元件50中的环谐振器52和环辅助光调制器160中的环谐振器163以及环谐振器164形成为相同形状。通过这样以相同形状形成,能够使波长选择反射元件50中的环谐振器52的谐振波长与环辅助光调制器160中的动作波长一致,能够使激光的振荡波长与调制器的动作波长一致,而不受温度变化等影响。另外,与第一实施方式相同地,即使在通过用比较低的值固定半导体元件10的第一增益导波路Ila的电流值,并使第二增益导波路的电流值增加,来使半导体元件10的12a端面侧的光输出增加的情况下,也能够抑制波长选择反射元件50的环谐振器52的透过中心波长的位移,以免引起激光振荡波长的变化发生。其结果,能够使激光强度增加,而调制器的动作波长和激光的振荡波长不会发生偏移。
[0064]另外,环辅助光调制器160中的第一调制器光导波路161、第二调制器光导波路162、光导波路165以及166、多个环谐振器163以及164用与波长选择反射元件50中的第一光导波路51等相同的构造形成。因此,环辅助光调制器160中的第一调制器光导波路161、第二调制器光导波路162、光导波路165以及166、多个环谐振器163以及164能够与波长选择反射元件50中的第一光导波路51等同时形成。
[0065]另外,在上述内容中,对以第一光导波路51等光导波路的上表面为上侧的方式在硅基板170设置有光半导体元件10的情况进行了说明,但也可以是以这些光导波路的上表面为下侧的方式倒置安装的构造。在该情况下,光导波路的位置能够根据上部包层部从光导波路的芯部的外延生长的厚度而精密地控制,例如,能够通过被动对准稳定地进行第一光导波路51等和光半导体元件10的光耦合。
[0066][第三实施方式]
[0067]接下来,对第三实施方式进行说明。本实施方式是光调制装置,如图11所示,光半导体元件210中的第一增益导波路11的入射出射端Ila以及第二增益导波路12的出射端12a均设置于同一个光半导体元件210的一个面侧。因此,在本实施方式中,如图11所示,第二增益导波路12曲线形成,为U字状。此外,在本实施方式中,在光半导体元件210的一个面形成有防反射膜214。
[0068]另外,波长选择反射元件50和环辅助光调制器160形成在同一个硅基板270上。因此,波长选择反射元件50的第一光导波路51的入射出射端51a和环辅助光调制器160中的光导波路165的入射端165a形成于娃基板270中同一侧的面。由此,光半导体元件210与波长选择反射元件50以及环辅助光调制器160的位置对准变得容易。即,第一增益导波路11与第一光导波路51的光学对准以及第二增益导波路12与光导波路165的光学对准一次即可。因此,在本实施方式中,能够缩短制造工序,能够用低成本制造光调制装置。另夕卜,波长选择反射元件50以及环辅助光调制器160相对于光半导体元件210形成于相同的面侧,所以也无需形成槽等,能够使光调制装置小型化。并且,环谐振器52和环谐振器163以及164能够在更近的位置形成,所以能够进一步减少由于温度变化而导致的波长位移的影响。
[0069]另外,在上述内容中,对光半导体元件210中的第二增益导波路12形成为U字状的构造进行了说明。然而,本实施方式也可以是通过在光半导体元件的端面附近配置反射型的2X2多模式干扰导波路来在光半导体元件的内部使光折返的构造。在该情况下,无需弯曲第二增益导波路12,所以能够进一步使光半导体元件210小型化。
[0070]此外,上述以外的内容与第二实施方式相同。
[0071][第四实施方式]
[0072]接下来,对第四实施方式进行说明。本实施方式是激光装置,
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