Волноводный отражательный элемент

 

Изобретение относится к интегральной оптике и может найти применение в структурах полупроводниковых инжекционных лазеров, спектральных фильтров, модовых преобразователей. Цель изобретения - упрощение использования в устройствах, выполненных по планарной технологии, и повышение коэффициента отражения. Гофр Брэхловского отражателя выполнен на боковых поверхностях гребенчатого волновода , при этом верхняя поверхность может быть использована для нанесения планарных электродных или волноводных структур . Повышается коэффициент отражения, так как при данной глубине модуляции толщины гофр легко может быть выполнен симметричным с противоположных сторон гребенчатого волновода. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 02 В 6/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673144/25 (22) 03.04.89 (46) 30.04.92. Бюл. ¹ 16 (71) Университет дружбы народов им, Патриса Лумумбы (72) И,В.Черемискин. Т,К.Чехлова и А.Г,Тимакин (53) 535.8(088.8) (56) Суемацу Я, и Араи С. ТИИЭР 1987, т. 75, N 11, с. 38.

Кейси Х, и Паниш М., Лазеры на гетерост.руктурах. Т.1, M., 1981, с, 60, (54) ВОЛНОВОДНЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ

ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к интегральной оптике и может найти применение в струкИзобретение предназначено для использования в интегральной оптике и интегральной оптоэлектронике при создании распределенных брэгговских отражателей (P60), узкополосных фильтров, дефлекторов и элементов POC и РБО лазеров.

Среди элементов интегральной оптики и интегральной оптоэлектроники известны отражательные элементы (POC и РБО), состоящие из оптического планарного или полоскового волноводов, содержащих гофрированный участок поверхности границы раздела сред волновода. Такие POC- u

РБО- элементы выполняются с помощью голографии путем экспонирования слоя фоторезиста интерференционной картиной с требуемым периодом гофра и последующего проявления и травления.

Указанные элементы имеют следующие недостатки: трудности использования интегральной технологии при изготовлении интегральных. Й2 1730604 А1 турах полупроводниковых инжекционных лазеров, спектральных фильтров, модовых преобразователей, Цель изобретения — упрощение использования в устройствах, выполненных по планарной технологии, и повышение коэффициента отражения, Гофр

Брэхловского отражателя выполнен на боковых поверхностях гребенчатого волновода, при этом верхняя поверхность может быть использована для нанесения планарных электродных или волноводных структур. Повышается коэффициент отражения, так как при данной глубине модуляции толщины гофр легко может быть выполнен симметричным с противоположных сторон гребенчатого волновода. 2 ил. оптических схем, поскольку изготовление

POC- и РБО-элементов требует привлечения голографических методов, нарушающих единую технологию формирования интегральных схем; форма профиля гофра ввиду особенностей технологического процесса изготовления РБО- и POC-элементов голографическим методом отличается от синусоидальной, что создает потери на рассеяние в этих элементах, а в лазерах приводит к возрастанию порога генерации; трудности получения коэффициентов отражения, близких к единице, на малых длинах волновода (порядка 10 мкм), характерных для интегральной оптоэлектроники.

Практически в используемых инжекционных полупроводниковых лазерах с РОС и РБО коэффициенты отражения при длинах гофрированного участка 10 мкм значительно меньше 0,1 из-за малой глубины гофра. При больших глубинах гофра его профиль суще1730604 ственно отличается о г синусоидальной формы, что приводит к значительным потерям мощности излучения лазера и требует повышения тока накачки.

Цель изобретения — возможность упрощения использования планарной интегрально-оптической технологии при создании РОС- и РБО-элементов, а также получение высоких коэффициентов отражения (близких к единице) в POC- и РБО-элементах.

Поставленная цель достигается тем, что вместо гофра с малой глубиной (амплитудой) на поверхности границ раздела сред гребенчатого полоскового волновода (фиг.1) создается с помощью маски гофр на боковых сторонах гребенчатого волновода (фиг.2), На фиг,1 и 2 изображены волноводные отражательные элементы, Волноводный отражательный элемент содержит гребенчатый полосковый волновод 1 (фиг.2), представляющий собой полоску прямоугольного сечения с размерами

2S х 2d из материала с показателем преломления и>, большим показателей преломления подложки, на которой он лежит, и показателей преломления сверху и сбоку от него (nz и п ), Боковые поверхности 2 гребенчатого полоского волновода гофрированы с периодом гофра Л, определяемым выражением

2п

А (1) где п 1, — эффективный показатель преломления полоскового волновода, А — длина волны излучения.

Действие РБО и Р0С основано на использовании эффекта брэгговского отражения, когда отражается и синфазно складывается только излучение с длиной волны, удовлетворяющей условию (1). По сравнению с прототипом коэффициент отражения брэгговских структур с гофрированными боковыми поверхностями примерно на порядок выше за счет большой амплитуды гофра.

Коэффициент отражения света r, получаемый при этом, может быть оценен, например;-.с помощью формулы для симметричного волновода с симметричным синфдзным Гофром. и -nz) Кос05 М о (р(s « ) где P и Л Р вЂ” падающая и отраженная мощности; и>, n2 — показатели преломления волноводного слоя и волноводных слоев обрамляющих сред;

Р < — волновое число падающей и отраженной волноводной моды;

d — половина толщины волноводного слоя; х ="1к -Р

2л

Ко = -(—, yp — P„n) К,; — длина волны в вакууме; а — амплитуда гофра;

L — длина гофрированной области.

Эта формула может быть применена для оценки гребенчатого полоскового волновода с гофром на боковых стенках, При этом для простоты принято, что толщина волноводного слоя 2d равна ширине гребенчатого полоскового волновода 2$, à n, = nz — показатель преломления боковых сред гребенчатого полоскового волновода, Коэффициент отражения для гребенчатого полоскового волновода с параметрами;

n> = 3,6 (Ga As); пг = 3,4 (Ga А! As); n

3,4 (Ga Al As); Л = 0,6 мкм; g p = 0,84 Kp, ) о = 0,83 Ко d = 0,5 мкм; 1 = 10 мкм; d

= 0,2 мкм, и гофром на боковых стенках составляет 80 . При увеличении d коэффициент отражения r приближается к

100 0А.

Кроме того, предлагаемая структура позволяет упростить технологический процесс при их производстве. Это достигается тем, что процесс изготовления гребенчатого полоскового волновода и брэгговской структуры, а также других элементов оптической схемы совмещается, т.е, производится единым технологическим актом, а не поэтапно (как в прототипе), Для практического осуществления данных волноводных брэгговских структур сле40 дует применить фото-, электронно-, ионноили рентгенолитографию, используемую при создании инжекционных гетероструктур на.арсениде галлия, и получить конфигурацию слоев, изображенную на фиг.2.

Конструкция и способ конкретного исполнения предлагаемых волноводных отражательных элементов обладает существенной новизной.

Предлагаемое изобретение может быть осуществлено в электронной промышленности.

Формула изобретения

Волноводный отражательный элемент, включающий гребенчатый полосковый волновод со средством пространственной модуляции постоянной распространения волноводной моды, выполненный в виде гофра на поверхности волновода, о тл и ч а юшийся тем, что, целью упрощения использования в устройствах, выполненных

1730604

Составитель А.Тимакин

Редактор М.Петрова . Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Тупица

Заказ 1511 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 по планарной технологии и повышения коэффициента отражения, гофр выполнен на боковых поверхностях гребенчатого волновода.

БиД СьеРХ Го СЕЦЕИйЮ AA