集成型光隔离器制造技术

本发明专利技术提供一种集成型光隔离器，其结构为将半导体激光和光隔离器集成为一体的结构，其制造工序容易，能够有效地吸收光隔离器的反向传输光，防止产生杂散光。本发明专利技术的集成型光隔离器，在化合物半导体衬底上设置半导体波导层、在上述半导体波导层的一部分形成半导体激光器、在另一部分形成光隔离器，在有上述半导体激光器的半导体波导层的有源层的上部设置激光电流注入电极，在上述半导体激光器的两侧的上述光隔离器的反向传输光输出波导路径的输出端设置终端吸收层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为光非互易元件的光隔离器(或光循环器)的结构， 尤其涉及将半导体激光器和光隔离器整合成一体地集成的结构，效率良 好地吸收光隔离器的反向传输光、防止产生杂散光的集成型光隔离器。
技术介绍
光隔离器是只透过单方向的光、阻止与该方向相反的传输光的元件。 例如若将光隔离器配置在半导体激光器的出射端，则从激光器出射的光 透过光隔离器，可将此用作光纤通信用等的光源。相反，想要通过光隔 离器入射到半导体激光器的光则被光隔离器阻止前进，从而不能入射到 半导体激光器。若不在半导体激光器的出射端设置光隔离器，则反射回 来的光会入射到半导体激光器，这样会使半导体激光器的振荡特性劣化。 也就是说，光隔离器具有阻断想要入射到半导体激光器的光、不使半导 体激光器的特性劣化、确保稳定的振荡(发光)的作用。若光从外部入射到半导体激光器，则半导体激光器的输出强度产生变 动(产生强度噪声)、振荡波长变化(产生相位噪声)，这成为光电子 领域的课题。为了避免这种现象，需要采取在半导体激光器的输出端配 置阻止反向传输光的光隔离器，使半导体激光器的光出射不产生上述不 良现象的措施。尤其是将半导体激光器用作高速光纤通信用的光源时， 由于光源(半导体激光器)的振荡稳定化是绝对条件，因此必须使用光 隔离器。〈文献一览〉 (专利文献1 )专利第3407046号 (专利文献2)特开2001-350039号公报
技术实现思路
光隔离器能够防止光入射到半导体激光器，是半导体激光器振荡稳 定必不可缺的元件。#4居其使用目的，人们希望光隔离器和半导体激光 器一体集成化后使用，但以往还没有半导体激光器和光隔离器集成后一 体化的安装例。只考虑光隔离器时，反射回来的光，因设置在光隔离器上的起偏镜， 向偏离光轴的方向发射。被光隔离器阻止了传输的反向传输光变成杂散 光，经过不能预料的路径，入射到半导体激光器中，或者作为不需要的 输出光传输到外部的光电路上。特别是专利第3407046号公报(专利文 献1)所示的干涉型光隔离器中，没有内部吸收反向传输光的结构，输 出光从反向传输光输出波导路径射到外部。该发射光，在光隔离器和半 导体激光器集成化时，有变成杂散光入射到半导体激光器的危险性，所 以，将射到光隔离器外部的光进行适当处理是非常重要的。这里，利用了下述公开技术的结构，能够吸收反向传输光，防止杂 散光的发生。即，上述光隔离器由TM模式动作，所以由光隔离器射到 外部的光是TM模式光。并且，已知设置在光波导路径上部包层的金属 包层(例如Al和Au)能够有效吸收TM模式光，由该方法能够吸收从 光隔离器发射到外部的光。即，根据第1图和第2图所示的以往光隔离器的终端结构，反向传由设置在反向传输光输出波导路径上部的金属包层111及112的作用被 吸收，能够防止杂散光的发生。第1图表示光遮断部的平面结构例，第 2图是第1图F-F，部的剖面图。通过在激光电流注入电极100上施加规 定电压，从半导体激光器发出的激光从光隔离器的输入端103输入到光 隔离器，在光隔离器中正向传输后供给到外部光电^^。这样，若作为光隔离器波导层130的上部包层，将金属包层lll、 112 直接或隔着适当的緩冲层安装在光隔离器波导层130上，则该金属包层 111、 112能够有效吸收在光隔离器波导层130中传输的光。但是，上述结构的光隔离器中，不需要金属包层lll、 112的部分或者设置了金属包层111、 112后会有不便的部分(例如光隔离器波导路径上)，必须实施不设置金属包层的对策。即，必须实施除去部分金属包 层或者使金属包层不影响光的波导等对策。因此，以往的半导体激光器一体型光隔离器中，至少要进行设置金 属包层的工序和使金属包层不影响光隔离器动作的图案形成工序，导致 制造工序复杂且不经济等问题。本专利技术是鉴于上述问题专利技术的，本专利技术的目的在于提供半导体激光 器与光隔离器集成为一体型且其制造工序容易、能够有效吸收光隔离器 的反向传输光以防止杂散光发生的集成型光隔离器。如本专利技术，形成光 隔离器与半导体激光器一体集成化的器件时，能够有效防止由光隔离器 从光路中除去的反向传输光，因器件内部和封装壁面的反射而意外地再 入射到半导体激光器中。本专利技术是关于在化合物半导体衬底上设置半导体波导层、在上述半 导体波导层的一部分形成半导体激光器、在另一部分形成光隔离器的集成型光隔离器，本专利技术的上述目的由下述方式来实现在有上述半导体 激光器的半导体波导层的有源层上部设置激光电流注入电极，在上述半 导体激光器的两侧，上述光隔离器的反向传输光输出波导路径输出端上 设置终端吸收层；或者上述终端吸收层中，使上述半导体波导层起光吸 收层的作用，在上述终端吸收层上部设置半导体包层。本专利技术是关于在化合物半导体衬底上设置半导体波导层、在上述半 导体波导层的一部分形成半导体激光器、在另一部分形成光隔离器的集 成型光隔离器，本专利技术的上述目的由下述方式来实现在上述光隔离器 的反向传输光输出波导路径输出端中的上述半导体波导层上及半导体激 光器上，设置半导体包层及绝缘层，并在其上设置激光电流注入电极， 将上述光隔离器的反向传输光输出波导路径输出端上的上述半导体波导 层作为终端吸收层，上述绝缘层设置在上述半导体波导层中作为终端吸 收层的部分上；或者上述激光电流注入电极只设置在半导体激光器部上； 或者上述激光电流注入电极设置在半导体激光器部上及终端吸收层的一部分或全体上；或者上述绝缘层由SiCb形成；或者上述绝缘层由A1203 形成。本专利技术是关于在化合物半导体衬底上设置半导体波导层、在上述半 导体波导层的一部分形成半导体激光器、在另一部分形成光隔离器的集 成型光隔离器，本专利技术的上述目的由下述方式来实现在上述光隔离器 的反向传输光输出波导路径输出端上设置半导体包层，在发光波导路径 上设置激光电流注入电极，将上述光隔离器的反向传输光输出波导路径上述激光电流注入电极的部分与上述光隔离器的反向传输光输出波导路 径输出端上设置的终端吸收层之间，设置分离部。本专利技术是关于在化合物半导体衬底上设置半导体波导层、在上述半 导体波导层的一部分形成半导体激光器、在另一部分形成光隔离器的集 成型光隔离器，本专利技术的上述目的由下述方式来实现上述光隔离器的 半导体波导层由两步生长形成，即，在形成上述半导体激光器的各层之 后，只除去上述光隔离器的区域，上述光隔离器的部分由另外的结晶生 长工序进行再生长；或者使用选择生长法，在形成半导体激光器各层的 结晶生长工序的同时，形成光隔离器的半导体波导层。 附图说明第1图是表示以往的一般光隔离器的终端结构例的图。 第2图是第1图的F-F，部的剖面图。第3图是表示本专利技术涉及的集成型光隔离器一例的立体结构图。第4图是第3图的C-C'部的平面图。第5图是第4图的D-D，部的剖面图。第6图是表示本专利技术其他实施例的平面图。第7图是第6图的E-E，部的剖面图。第8图是将激光电流注入电极设置为I型时的平面图。第9图是将激光电流注入电极设置为T型时的平面图。第IO图是表示本专利技术其他实施例的剖面图。第11图是表示集成型光隔离器的两步生长的生长工序的图。 第12图是表示集成型光隔离器的选择生长的生长工序的图。 具体实施例方式半导体激光器中作为发光层的有源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成型光隔离器，在化合物半导体衬底上设置半导体波导层、在上述半导体波导层的一部分形成半导体激光器、在另一部分形成光隔离器，其特征在于，在有上述半导体激光器的半导体波导层的有源层上部设置激光电流注入电极，在上述半导体激光器的两侧，在上述光隔离器的反向传输光输出波导路径输出端上设置终端吸收层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：水本哲弥，樱井一正，
申请(专利权)人：国立大学法人东京工业大学，三美电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]