DE19626130A1 - Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter - Google Patents
Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem RippenwellenleiterInfo
- Publication number
- DE19626130A1 DE19626130A1 DE19626130A DE19626130A DE19626130A1 DE 19626130 A1 DE19626130 A1 DE 19626130A1 DE 19626130 A DE19626130 A DE 19626130A DE 19626130 A DE19626130 A DE 19626130A DE 19626130 A1 DE19626130 A1 DE 19626130A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- waveguide
- ridge
- optical semiconductor
- semiconductor component
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12102—Lens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12195—Tapering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Halbleiterbauelement gemäß
Patentanspruch 1.
Optische Halbleiterbauelemente werden in der digitalen optischen
Nachrichtenübertragung z. B. als Sender- oder Empfängerbauelemente
eingesetzt und an optische Wellenleiter einer Trägerplatte oder an optische
Fasern angekoppelt. Insbesondere werden optische Halbleiterbauelemente
mit tiefem Rippenwellenleiter in der Nachrichtenübertragung für höchste
Bitfolgefrequenzen eingesetzt, da sie aufgrund ihrer niedrigen elektrischen
Kapazität im Vergleich zu optischen Halbleiterbauelementen mit anderen
Wellenleitertypen über die höchste Frequenzbandbreite verfügen.
Ein tiefer Rippenwellenleiter ist ein optischer Wellenleiter, der aus einer
einem Substrat aufliegenden, mesaförmigen Rippe gebildet ist und in der
Rippe Wellenleiterschichten enthält, die einen höheren Brechungsindex
aufweisen als das Substrat. Insbesondere bei aktiv, d. h. gesteuert Licht
absorbierend oder verstärkend betriebenen, tiefen Rippenwellenleitern
enthält die Rippe optisch aktive Halbleiterschichten und damit eine Zone,
welche den Übergang von p-dotiertem zu n-dotiertem Halbleitermaterial
enthält. Die einige µm breite Rippe ist seitlich von elektrisch nichtleitendem
Material mit deutlich kleinerem Brechungsindex umgeben, wie z. B. Luft oder
Polyimid.
Im Gegensatz dazu wird unter einem flachen Rippenwellenleiter ein
optischer Wellenleiter verstanden, bei dem zumindest ein Teil der
vorhandenen Wellenleiterschichten unterhalb einer einige µm breiten
mesaförmigen Rippe angeordnet ist. Insbesondere bei aktiv betriebenen,
flachen Rippenwellenleitern sind die optisch aktiven Halbleiterschichten
nicht Teil der Rippe, wodurch die Zone, die den Übergang von p-dotiertem
zu n-dortiertem Halbleitermaterial enthält, seitlich nicht auf die einige µm
breite Rippe begrenzt ist.
Damit eine in einem optischen Halbleiterbauelement geführte Lichtwelle
möglichst verlustfrei in einen optischen Wellenleiter oder in eine optische
Faser eingekoppelt wird, ist es notwendig, daß das Modenfeld der
Lichtwelle in dem Halbleiterbauelement an das Modenfeld einer Lichtwelle
in dem optischen Wellenleiter oder der optischen Faser angepaßt ist. Dazu
wird das Modenfeld der im Halbleiterbauelement geführten Lichtwelle
entlang der Lichtausbreitungsrichtung adiabatisch aufgeweitet.
Zur Anpassung des Modenfeldes werden in optischen
Halbleiterbauelementen Wellenleiter verwendet, die einen
Übergangsbereich aufweisen, in welchem sich der Wellenleiter oder
einzelne Schichten des Wellenleiters in lateraler Richtung, das ist die
Richtung in Substratebene senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung, oder in
vertikaler Richtung, das ist die Richtung senkrecht zur Substratebene,
entlang einer Längsrichtung des Wellenleiters verjüngen oder aufweiten. Ein
solcher Übergangsbereich wird auch als Taper bezeichnet. Insbesondere
bezeichnet ein vertikaler Taper einen Übergangsbereich, in welchem die
Schichtdicke einer Halbleiterschicht zu- oder abnimmt und ein lateraler
Taper einen Übergangsbereich, in welchem die Breite eines Wellenleiters
entlang einer Längsrichtung zu- oder abnimmt.
In dem Artikel "Compact InGaAsP/InP laser diodes with integrated mode
expander for efficient coupling to flat-ended singlemode fibre" (T. Brenner
et al, Electron. Lett. Vol. 31 No. 7, 1995, S. 1443-1445) ist ein optisches
Halbleiterbauelement mit flachem Rippenwellenleiter beschrieben. Es
enthält eine optisch aktive Wellenleiterschicht sowie einen auf dieser
Wellenleiterschicht angeordneten Rippenwellenleiter. Die Schichtdicke der
optisch aktiven Wellenleiterschicht nimmt in einem Übergangsbereich
entlang einer Längsrichtung des Rippenwellenleiters in Richtung einer
Austrittsfacette des Bauelementes ab und der Rippenwellenleiter weitet sich
lateral in Richtung der Austrittsfacette auf. Der Rippenwellenleiter
einschließlich das Übergangsbereiches sind mit Elektroden ausgerüstet und
werden durch Anlegen einer Spannung aktiv betrieben.
Das beschriebene Halbleiterbauelement weist eine höhere Kapazität auf,
als Halbleiterbauelemente mit tief geätztem Rippenwellenleiter,
insbesondere in dem aktiv betriebenen Übergangsbereich. Zudem werden
in einem Rippenwellenleiter, in welchem die Modenfeldanpassung
hauptsächlich durch einen aktiv betriebenen lateralen Taper erfolgt, höhere
Moden als der Grundmode angeregt, so daß ein solcher Wellenleiter die
Einmodigkeit verliert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Halbleiterbauelement
anzugeben, welches für höchste Übertragungsraten geeignet ist und eine
möglichst verlustfreie Kopplung an eine optische Faser oder einen optischen
Wellenleiter ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Patenansprüchen zu
entnehmen.
Anhand der Fig. 1 bis 5 werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen optischen Halbleiterbauelementes beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes optisches
Halbleiterbauelement in einem ersten Ausführungsbeispiel
entlang einer Längsrichtung eines Wellenleiters senkrecht zu der
Substratebene,
Fig. 2 denselben Schnitt wie Fig. 1 sowie zusätzlich den qualitativen
Verlauf des Modenfeldes einer in dem Wellenleiter geführten
Lichtwelle auf beiden Seiten eines Übergangsbereiches,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement des ersten
Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes optisches
Halbleiterbauelement in einem zweiten Ausführungsbeispiel
entlang einer Längsrichtung eines Wellenleiters senkrecht zu der
Substratebene und
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement des zweiten
Ausführungsbeispiels.
Ein erfindungsgemäßes optisches Halbleiterbauelement hat auf einem
Substrat angeordnet einen tiefen Rippenwellenleiter. Eine Grundidee der
Erfindung ist, daß dieser tiefe Rippenwellenleiter zwei Wellenleiterkerne
besitzt, die durch eine Separationsschicht getrennt sind und daß in einem
ersten Übergangsbereich des Rippenwellenleiters die Schichtdicke der
Separationsschicht entlang einer Längsrichtung des Rippenwellenleiters
zunimmt, wodurch sich der vertikale Abstand der beiden Wellenleiterkerne
vergrößert. Dieser erste Übergangsbereich dient dazu, das Modenfeld einer
in dem Rippenwellenleiter geführten Lichtwelle an das Modenfeld einer
Lichtwelle in einer optischen Faser oder einem auf einer Trägerplatte
befindlichen optischen Wellenleiter anzupassen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Anpassung des
Modenfeldes in dem ersten Übergangsbereich unabhängig von einer
Variation der Schichtdicke des ersten Wellenleiterkernes entlang der
Längsrichtung des Rippenwellenleiters ist. Der erste Wellenleiterkern kann
optisch aktive Halbleiterschichten enthalten, deren Energiebandlücke durch
ihre Schichtdicke und Materialzusammensetzung bestimmt ist. In diesem
Fall ist die Anpassung des Modenfeldes unabhängig von der
Energiebandlücke der optisch aktiven Halbleiterschichten und das optische
Halbleiterbauelement kann somit aktive, d. h. gesteuert lichtverstärkende
oder lichtabsorbierende Wellenleiterbereiche und passive, d. h. Licht
unverstärkt weiterleitende Wellenleiterbereiche haben.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes optisches
Halbleiterbauelement BE1 in einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der
Schnitt verläuft senkrecht zu der Ebene eines Substrates SUB entlang einer
Längsrichtung L eines tiefen Rippenwellenleiters RIDGE.
Der tiefe Rippenwellenleiter RIDGE ist auf dem Substrat SUB angeordnet
und enthält übereinander aufgebracht eine Pufferschicht BUF, einen ersten
Wellenleiterkern MQW, eine Separationsschicht SEP, einen zweiten
Wellenleiterkern BULK, eine Deckschicht DS und eine Metallkontaktschicht
MK.
Der erste und der zweite Wellenleiterkern MQW, BULK weisen jeweils einen
Brechungsindex auf, der größer ist, als die Brechungsindices der
Deckschicht DS, der Separationsschicht SEP, der Pufferschicht BUF und des
Substrates SUB. Dadurch wird eine Lichtwelle hauptsächlich in den beiden
Wellenleiterkernen MQW, BULK geführt. Der erste Wellenleiterkern MQW
ist durch die Separationsschicht SEP von dem zweiten Wellenleiterkern BULK
getrennt.
In einem ersten Übergangsbereich UB1 nimmt die Schichtdicke der
Separationsschicht SEP entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters
RIDGE zu. Dadurch vergrößert sich der vertikale Abstand zwischen dem
ersten und dem zweiten Wellenleiterkern MQW, BULK. Dies bewirkt, daß
das Modenfeld einer in dem Rippenwellenleiter RIDGE geführten Lichtwelle
aufgeweitet wird. Die Zunahme der Schichtdicke der Separationsschicht SEP
ist so bemessen, daß das Modenfeld der in dem Rippenwellenleiter RIDGE
geführten Lichtwelle an das Modenfeld einer Lichtwelle in einer optischen
Faser oder einem auf einer Trägerplatte befindlichen optischen Wellenleiter
angepaßt ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Zunahme der Schichtdicke der
Separationsschicht SEP so groß, daß sich die Schichtdicke auf einer Länge
von 100 µm etwa verdreifacht.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Zunahme der Schichtdicke der
Separationsschicht SEP entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters
RIDGE stetig erfolgt. Die in dem Rippenwellenleiter RIDGE geführte
Lichtwelle wird dann in dem ersten Übergangsbereich UB1 besonders
wenig gestreut und absorbiert. Die Zunahme der Schichtdicke der
Separationsschicht SEP entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters
RIDGE kann wie in dem ersten Ausführungsbeispiel linear erfolgen oder
beispielsweise auch exponentiell.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der eine
besonders starke Aufweitung des Modenfeldes erreicht wird, ist der zweite
Wellenleiterkern BULK so gestaltet, daß dessen Schichtdicke in dem
Übergangsbereich UB1 entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters
RIDGE ebenfalls zunimmt, und zwar entlang derselben Richtung, entlang
der auch die Schichtdicke der Separationsschicht SEP zunimmt. Dies ist in
dem ersten Ausführungsbeispiel ebenfalls gezeigt.
Das optische Halbleiterbauelement BE1 im ersten Ausführungsbeispiel weist
eine Stirnseite F auf, aus der Lichtsignale austreten oder durch welche
Lichtsignale in das optische Halbleiterbauelement BE1 eintreten können. An
dieser Stirnseite F ist eine optische Faser oder ein auf einer Trägerplatte
befindlicher optischer Wellenleiter ankoppelbar. Zu diesem Zweck ist die
Separationsschicht SEP so ausgebildet, daß deren Schichtdicke entlang der
Längsrichtung L des Rippenwellenleiters RIDGE zu der Stirnseite F hin
zunimmt.
Der erste Wellenleiterkern MQW enthält ein Halbleiterschichtpaket mit
Multi-Quantumwell-Struktur, das ist ein Halbleiterschichtpaket aus
Halbleiterschichten mit abwechselnd einer großen und einer kleinen
Bandabstandsenergie. Unter Bandabstandsenergie ist dabei der
energetische Unterschied zwischen Valenz- und Leitungsband des Materials,
aus dem die Schicht besteht zu verstehen. Diese Halbleiterschichten weisen
in allen Bereichen des Rippenwellenleiters RIDGE dieselbe Schichtdicke auf.
Daher wird das Halbleiterbauelement BE1 in allen Bereichen des
Rippenwellenleiter RIDGE aktiv, d. h. gesteuert lichtverstärkend oder
lichtabsorbierend betrieben. Die Funktion des beschriebenen Bauelementes
kann beispielsweise die eines direktmodulierbaren Lasers oder auch eines
optischen Verstärkers sein.
Im ersten Ausführungsbeispiel bestehen Substrat SUB, Pufferschicht BUF,
Deckschicht DS und Separationsschicht SEP aus einem Halbleiter vom
III/V-Verbindungstyp, wie InP oder GaAs. Die beiden Wellenleiterkerne MQW,
BULK bestehen aus ternären oder quaternären Mischkristallen aus
Elementen der Hauptgruppen III und V, wie InGaAsP, InGaAs oder
InGaAIP. Es eignen sich für das Halbleiterbauelement jedoch auch
Verbindungen jeweils aus Elementen der Hauptgruppen II und VI, IV und IV
oder I und VII, je nachdem, bei welcher Wellenlänge das
Halbleiterbauelement arbeiten soll.
In Fig. 2 ist zusätzlich zu dem Schnitt aus Fig. 1 der Verlauf des
Modenfeldes einer in dem Rippenwellenleiter RIDGE geführten Lichtwelle
auf beiden Seiten des ersten Übergangsbereiches UB1 qualitativ gezeichnet.
Dabei ist in der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters RIDGE
beispielsweise der Betrag des elektrischen Feldvektors der Lichtwelle
aufgetragen und senkrecht zur Substratebene eine Ortskoordinate. Aus den
gezeigten Diagrammen wird deutlich, daß das Modenfeld der Lichtwelle
durch die Zunahme der Schichtdicke der Separationsschicht SEP aufgeweitet
wird, da eine Lichtwelle hauptsächlich in Halbleiterschichten mit im
Vergleich zu umgebenden Material höherem Brechungsindex geführt wird.
Das erfindungsgemäße optische Halbleiterbauelement BE1 weist neben
minimierten Kopplungsverlusten bei einer Ankopplung an eine optische
Faser oder einen optischen Wellenleiter einer Trägerplatte den zusätzlichen
Vorteil auf, daß eine Justierung zwischen Halbleiterbauelement und Faser
bzw. Trägerplatte vereinfacht ist, da für eine verlustarme Kopplung höhere
Justiertoleranzen zulässig sind als bei herkömmlichen optischen
Halbleiterbauelementen mit tiefem Rippenwellenleiter. So erhöhen sich bei
dem Halbleiterbauelement BE1 des ersten Ausführungsbeispieles
beispielsweise bei einer Dejustierung von 2 µm die Kopplungsverluste nur
um etwa 1 dB. Desweiteren sind bei der Ankopplung an eine optische Faser
keine Mikrolinsen erforderlich und es können einfache, einmodige optische
Fasern mit flachem Ende verwendet werden.
In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement BE1 des ersten
Ausführungsbeispiels dargestellt. Es ist das Substrat SUB zu sehen, dem der
tiefe Rippenwellenleiter RIDGE aufliegt. Der Rippenwellenleiter RIDGE hat
die Form eines Mesastreifens. Auf dem Rippenwellenleiter RIDGE ist in der
ganzen Länge eine Metallkontaktschicht MK aufgebracht. In dem ersten
Übergangsbereich UB1 nimmt die Schichtdicke der Separationsschicht SEP
entlang der Längsrichtung L zu.
Der Rippenwellenleiter RIDGE weist an seiner Stirnseite F einen Abschluß in
Form einer integrierten Zylinderlinse LENS auf. Die Grundfläche dieser
integrierten Zylinderlinse LENS kann hyperbolisch, parabolisch oder in Form
eines Kreissegmentes ausgebildet sein.
Der besondere Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß durch die
Zylinderlinse eine zusätzliche Aufweitung des Modenfeldes der Lichtwelle
bewirkt wird. Mit einer geeigneten Form der Grundfläche der Zylinderlinse
läßt sich erreichen, daß das Modenfeld der austretenden Lichtwelle
symmetrisch ist, d. h. daß die austretende Lichtwelle einen kreisrunden
Lichtfleck erzeugt, anstelle eines elliptischen. Kopplungsverluste sind in
dieser Ausführung mit symmetrischem Modenfeld minimal.
In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes optisches Halbleiterbauelement BE2 in
einem zweiten Ausführungsbeispiel im Schnitt gezeigt. Wie in Fig. 1
verläuft der Schnitt senkrecht zu der Ebene eines Substrates SUB entlang
einer Längsrichtung L eines tiefen Rippenwellenleiters RIDGE.
Das Halbleiterbauelement BE2 des zweiten Ausführungsbeispiels ist ähnlich
aufgebaut wie das des ersten. Dem Substrat SUB liegt der tiefe
Rippenwellenleiter RIDGE auf. Dieser tiefe Rippenwellenleiter RIDGE enthält
übereinander angeordnet eine Pufferschicht BUF, einen ersten
Wellenleiterkern MQW, eine Separationsschicht SEP, einen zweiten
Wellenleiterkern BULK, eine Deckschicht DS und eine Metallkontaktschicht
MK. In einem ersten Übergangsbereich UB1 nimmt die Schichtdicke der
Separationsschicht SEP und die Schichtdicke des zweiten Wellenleiterkernes
BULK entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters RIDGE in
Richtung einer Stirnseite F zu.
Auch im zweiten Ausführungsbeispiel enthält der erste Wellenleiterkern
MQW ein Halbleiterschichtpaket mit Multi-Quantumwell-Struktur. Im
Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weisen die Halbleiterschichten
der Multi-Quantumwell-Struktur nicht in allen Bereichen des
Rippenwellenleiters RIDGE dieselbe Schichtdicke auf. In einem zweiten
Übergangsbereich UB2 nimmt die Schichtdicke der einzelnen
Halbleiterschichten entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters
RIDGE ab. Die Abnahme der Schichtdicke der einzelnen Halbleiterschichten
erfolgt in der Richtung, in der die Schichtdicke der Separationsschicht SEP
zunimmt.
Die Energiebandlücke der Multi-Quantumwell-Struktur und damit die
Wellenlänge, bei der eine Multi-Quantumwell-Struktur optisch aktiv ist,
hängt wesentlich von der Schichtdicke ihrer einzelnen Halbleiterschichten
ab. Durch die Abnahme der Schichtdicke der einzelnen Halbleiterschichten
in dem zweiten Übergangsbereich UB2 verschiebt sich die Wellenlänge, bei
der die Multi-Quantumwell-Struktur optisch aktiv ist, zu kürzen
Wellenlängen. Dadurch ist es möglich, einen Teil des Rippenwellenleiters
RIDGE passiv, d. h. Licht unverstärkt weiterleitend, zu betreiben. Das
optische Halbleiterbauelement BE2 weist einen aktiven Wellenleiterbereich
AKT, in dem die Halbleiterschichten eine größere Schichtdicke haben, und
einen passiven Wellenleiterbereich PAS, in dem die Halbleiterschichten eine
kleinere Schichtdicke haben, auf. Eine Metallkontaktschicht MK ist nur in
dem aktiven Wellenleiterbereich AKT auf dem Rippenwellenleiter RIDGE
aufgebracht.
Vorteilhafterweise ist der zweite Übergangsbereich UB2 so angeordnet, daß
er zumindest teilweise mit dem ersten Übergangsbereich UB1 überlappt.
Dadurch wird eine insgesamt kürzere Baulänge des Halbleiterbauelementes
BE2 erreicht. Es ist jedoch von Vorteil, wenn der zweite Übergangsbereich
UB2 in der Längsrichtung L teilweise vor oder im vorderen Teil des ersten
Übergangsbereiches UB1 angeordnet ist, da dann der aktive
Wellenleiterbereich AKT, der durch Injektion eines Stromes gepumpt werden
muß, sich dann nicht über den ganzen ersten Übergangsbereich UB1
erstreckt, wodurch der Strombedarf reduziert und die elektrische Kapazität
verringert ist.
Der besondere Vorteil des optischen Halbleiterbauelementes BE2 des
zweiten Ausführungsbeispiel liegt darin, daß die Anpassung des
Modenfeldes einer Lichtwelle in dem ersten Übergangsbereich UB1
unabhängig ist von einer Änderung in der Energiebandlücke der
Multi-Quantumwell-Struktur. Dadurch ist vor allem erreicht, daß das optisches
Halbleiterbauelement BE2 polarisationsunabhängig arbeitet, d. h. daß es
Lichtsignale mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung in gleicher Weise
verarbeitet.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf das optische Halbleiterbauelement BE2 des
zweiten Ausführungsbeispiels. Dargestellt ist das Substrat SUB mit dem
darauf angeordneten tiefen Rippenwellenleiter RIDGE.
In dem ersten Übergangsbereich UB1 nimmt die Schichtdicke der
Separationsschicht SEP entlang der Längsrichtung L zu. In dem zweiten
Übergangsbereich UB2 nimmt die Schichtdicke der einzelnen Schichten der
Multi-Quantumwell-Struktur des ersten Wellenleiterkernes MQW in der
Längsrichtung L ab, wodurch der Rippenwellenleiter RIDGE einen aktiven
AKT und einen passiven PAS Wellenleiterbereich aufweist. In einem dritten
Übergangsbereich nimmt die Breite des Rippenwellenleiters RIDGE entlang
der Längsrichtung L zu der Stirnseite F hin zu. Dies bewirkt eine zusätzliche
Aufweitung des Modenfeldes einer im Rippenwellenleiter RIDGE geführten
Lichtwelle, insbesondere in lateraler Richtung.
Der dritte Übergangsbereich UB3 ist so angeordnet, daß er sich in der
Längsrichtung L zumindest größtenteils hinter dem zweiten
Übergangsbereich UB2 befindet und mit dem ersten Übergangsbereich
UB1 teilweise überlappt. Somit befindet sich der dritte Übergangsbereich
UB3, in welchem sich der Rippenwellenleiter RIDGE lateral verbreitert,
vollständig oder zumindest größtenteils in dem passiven Wellenleiterbereich
PAS und es können dadurch auch bei starker lateraler Verbreiterung keine
Moden höherer Ordnung angeregt werden. Der Rippenwellenleiter RIDGE
ist somit einmodig.
Der besondere Vorteil der Verbreiterung des Rippenwellenleiters RIDGE liegt
darin, daß eine austretende Lichtwelle bei geeigneter Dimensionierung der
Verbreiterung ein symmetrisches Modenfeld hat, wodurch
Kopplungsverluste minimiert sind.
Claims (8)
1. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2), das ein Substrat (SUB) und
einen auf dem Substrat (SUB) angeordneten tiefen Rippenwellenleiter
(RIDGE) mit einer Deckschicht (DS) hat, bei dem
- - der Rippenwellenleiter (RIDGE) einen ersten (MQW) und einen zweiten (BULK) Wellenleiterkern enthält, deren Brechungsindices jeweils größer sind, als die Brechungsindices der Deckschicht (DS) und des Substrates (SUB),
- - die zwei Wellenleiterkerne (MQW, BULK) zumindest in einem ersten Übergangsbereich (UB1) durch eine Separationsschicht (SEP) getrennt sind, die einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als die Brechungsindices der beiden Wellenleiterkerne (MQW, BULK) und
- - die Schichtdicke der Separationsschicht (SEP) in dem ersten Übergangsbereich (UB1) entlang einer Längsrichtung L des Rippenwellenleiters (RIDGE) zunimmt und sich der vertikale Abstand zwischen den Wellenleiterkernen (MQW, BULK) entlang dieser Längsrichtung L vergrößert.
2. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine Stirnseite (F) für ein- oder austretende
Lichtsignale aufweist und die Schichtdicke der Separationsschicht (SEP)
entlang der Längsrichtung L des Rippenwellenleiters zu der Stirnseite (F) hin
zunimmt.
3. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zunahme der Separationsschicht stetig erfolgt.
4. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des zweiten Wellenleiterkernes (BULK)
in dem ersten Übergangsbereich (UB1) entlang derselben Richtung (L)
zunimmt wie die Schichtdicke der Separationsschicht (SEP).
5. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Wellenleiterkern (MQW) ein
Halbleiterschichtpaket mit Multi-Quantumwell-Struktur enthält.
6. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke einzelner Schichten des
Halbleiterschichtpaketes des ersten Wellenleiterkernes (MQW) in einem
zweiten Übergangsbereich (UB2) entlang derselben Richtung (L) abnimmt,
entlang der die Zunahme der Schichtdicke der Separationsschicht (SEP)
erfolgt.
7. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Breite des Rippenwellenleiters (RIDGE) in einem
dritten Übergangsbereich (UB3) entlang derselben Richtung (L) zunimmt,
entlang der die Zunahme der Schichtdicke der Separationsschicht (SEP)
erfolgt.
8. Optisches Halbleiterbauelement (BE1; BE2) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rippenwellenleiter (RIDGE) an der Stirnseite (F)
einen Abschluß (LENS) in Form einer integrierten Zylinderlinse aufweist mit
hyperbolischer, parabolischer oder kreissegmentförmiger Grundfläche.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19626130A DE19626130A1 (de) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
PCT/EP1997/003584 WO1998000738A1 (de) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Optisches halbleiterbauelement mit tiefem rippenwellenleiter |
EP97930508A EP0847539A1 (de) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Optisches halbleiterbauelement mit tiefem rippenwellenleiter |
JP10503854A JPH11511870A (ja) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | ディープリッジウェーブガイドを有する光半導体部品 |
US09/029,195 US5933562A (en) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Optical semiconductor component with deep ridged waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19626130A DE19626130A1 (de) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19626130A1 true DE19626130A1 (de) | 1998-01-08 |
Family
ID=7798392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19626130A Withdrawn DE19626130A1 (de) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5933562A (de) |
EP (1) | EP0847539A1 (de) |
JP (1) | JPH11511870A (de) |
DE (1) | DE19626130A1 (de) |
WO (1) | WO1998000738A1 (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19626130A1 (de) * | 1996-06-28 | 1998-01-08 | Sel Alcatel Ag | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
DE19626113A1 (de) * | 1996-06-28 | 1998-01-02 | Sel Alcatel Ag | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
JP2967737B2 (ja) * | 1996-12-05 | 1999-10-25 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置とその製造方法 |
US6052397A (en) * | 1997-12-05 | 2000-04-18 | Sdl, Inc. | Laser diode device having a substantially circular light output beam and a method of forming a tapered section in a semiconductor device to provide for a reproducible mode profile of the output beam |
US6253015B1 (en) * | 2000-02-08 | 2001-06-26 | Corning Incorporated | Planar waveguides with high refractive index |
DE10044521C2 (de) * | 2000-09-04 | 2002-08-01 | Hertz Inst Heinrich | Opto-elektronisch integrierter Photoempfänger |
DE60018418T2 (de) * | 2000-09-06 | 2005-12-29 | Corning Inc. | Kompensation des Brechungsindexes von aufgeputschtem InP |
US6873638B2 (en) * | 2001-06-29 | 2005-03-29 | 3M Innovative Properties Company | Laser diode chip with waveguide |
US6768855B1 (en) * | 2001-07-05 | 2004-07-27 | Sandia Corporation | Vertically-tapered optical waveguide and optical spot transformer formed therefrom |
JP2003163363A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-06 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置 |
US6724795B2 (en) | 2002-05-10 | 2004-04-20 | Bookham Technology, Plc | Semiconductor laser |
JP3920164B2 (ja) * | 2002-07-23 | 2007-05-30 | 富士通株式会社 | 半導体受光装置及びその製造方法 |
US7269357B2 (en) * | 2002-08-02 | 2007-09-11 | Finisar Corporation | Transceiver with programmable signal parameters |
JP2016024438A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 住友電気工業株式会社 | 半導体光素子 |
US10359569B2 (en) * | 2016-05-09 | 2019-07-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Optical waveguide termination having a doped, light-absorbing slab |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3920314A (en) * | 1973-06-05 | 1975-11-18 | Agency Ind Science Techn | Mode conversion and mode separation branched dielectric waveguide element for light |
EP0498170A1 (de) * | 1991-02-08 | 1992-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement für die Kopplung zwischen unterschiedlich dimensionierten Wellenleitern |
DE4412254A1 (de) * | 1994-04-07 | 1995-10-12 | Hertz Inst Heinrich | Optisches Koppelglied und Verfahren zu dessen Herstellung |
WO1995031741A1 (de) * | 1994-05-18 | 1995-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterbauelement mit verzweigtem wellenleiter |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69414208T2 (de) * | 1993-08-31 | 1999-03-25 | Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Optischer Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren |
US5790737A (en) * | 1995-11-21 | 1998-08-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor device |
DE19626130A1 (de) * | 1996-06-28 | 1998-01-08 | Sel Alcatel Ag | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
-
1996
- 1996-06-28 DE DE19626130A patent/DE19626130A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-06-26 US US09/029,195 patent/US5933562A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-26 EP EP97930508A patent/EP0847539A1/de not_active Withdrawn
- 1997-06-26 JP JP10503854A patent/JPH11511870A/ja active Pending
- 1997-06-26 WO PCT/EP1997/003584 patent/WO1998000738A1/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3920314A (en) * | 1973-06-05 | 1975-11-18 | Agency Ind Science Techn | Mode conversion and mode separation branched dielectric waveguide element for light |
EP0498170A1 (de) * | 1991-02-08 | 1992-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement für die Kopplung zwischen unterschiedlich dimensionierten Wellenleitern |
DE4412254A1 (de) * | 1994-04-07 | 1995-10-12 | Hertz Inst Heinrich | Optisches Koppelglied und Verfahren zu dessen Herstellung |
WO1995031741A1 (de) * | 1994-05-18 | 1995-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterbauelement mit verzweigtem wellenleiter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1998000738A1 (de) | 1998-01-08 |
US5933562A (en) | 1999-08-03 |
EP0847539A1 (de) | 1998-06-17 |
JPH11511870A (ja) | 1999-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0498170B1 (de) | Integriert optisches Bauelement für die Kopplung zwischen unterschiedlich dimensionierten Wellenleitern | |
DE69607493T2 (de) | Polarisationsmodenselektiver Halbleiterlaser, Modulationsverfahren und optisches Kommunikationssystem unter Verwendung dieses Lasers | |
DE60026071T2 (de) | Abstimmbare laserquelle mit integriertem optischen verstärker | |
DE3851874T2 (de) | Über ein Gitter gekoppelter, aus seiner Oberfläche strahlender Laser und Verfahren zu seiner Modulation. | |
EP0418705B1 (de) | Interferometrischer Halbleiterlaser | |
EP0284910B1 (de) | Integriert-optische Anordnung für die bidirektionale optische Nachrichten- oder Signalübertragung | |
DE69325507T2 (de) | Mit resonatorbegrenzenden nuten versehene konische verstärkungsanordnung für halbleiterlaser | |
DE4328777B4 (de) | Optische Filtervorrichtung | |
DE19626130A1 (de) | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter | |
DE60014969T2 (de) | Halbleiterlaservorrichtung mit einer divergierenden region | |
DE69327860T2 (de) | Verbindungshalbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE69029207T2 (de) | Optische Halbleitervorrichtung | |
DE19626113A1 (de) | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter | |
WO1998011461A1 (de) | Anordnung zum aneinanderkoppeln von wellenleitern | |
DE3689302T2 (de) | Optische Wellenleitergeräte. | |
DE69225356T2 (de) | Optische Vorrichtung mit einem optischen Koppler zum Verzweigen/Kombinieren und einem optischen Verstärker und dazugehörige Methode zum Verzweigen/Kombinieren | |
DE69131888T2 (de) | Integriert-optischer Koppler zum Verzweigen/Kombinieren von Licht und Verfahren zur Herstellung eines solchen Kopplers | |
EP0704946B1 (de) | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen Bauelement | |
DE10201126A1 (de) | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3785382T2 (de) | Opto-elektronischer Wechselschalter. | |
DE69210262T2 (de) | Halbleiterdiodenlaser mit Monitordiode | |
EP0948752B1 (de) | Optoelektronischer modul | |
DE102013223499B4 (de) | Breitstreifenlaser und Verfahren zum Herstellen eines Breitstreifenlasers | |
DE69211214T2 (de) | Optischer Baustein mit optischem Koppler zum Aufspalten oder Zusammenführen von Licht und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2205728B2 (de) | Aus einem mehrschichtigen Halbleiterkörper bestehendes optisches Bauelement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |