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» 2018年08月20日 09時30分 公開

福田昭のデバイス通信(159) imecが語る最新のシリコンフォトニクス技術(19):半導体レーザーとシリコン光導波路を接続する技術(後編) (2/2)

[福田昭,EE Times Japan]
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レーザーと光学系をまとめた超小型モジュール

 シリコンウエハー(あるいはシリコンダイ)にレーザーダイをフリップチップ接続する方式(フリップチップ・レーザー)は、富士通研究所が開発した。この方式では光共振器を形成する2枚の反射鏡の中で1枚を、シリコン光導波路側に形成する。この反射鏡回路を「シリコン・ミラー」と呼んでいる。

 レーザーダイは、シリコン基板にフリップチップ接続される。シリコン基板にはシリコン光導波路が形成してあり、レーザーから出た光を「スポットサイズ変換器(SSC:Spot Size Converter)」とリング共振器を通じて、「分布ブラッグ反射鏡(DBR:Distributed Bragg Reflector)」へと導く。レーザーダイの光が出ない側の端面も反射鏡となっており、DBRと合わせて光を共振させる。

シリコンウエハー(あるいはシリコンダイ)にレーザーダイをフリップチップ接続する方式(フリップチップ・レーザー)のハイブリッド・レーザー(構造図)。左側の「半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)」とあるのがレーザーダイ。ただし、光を出力する側の端面は通常のレーザーダイと違い、光を反射しない。レーザーダイを出た光は右側の「リング共振器(RR:Ring Resonator)」を通り、「分布ブラッグ反射鏡(DBR:Distributed Bragg Reflector)」によって全反射される。SOAの光を出力しない側の端面は反射鏡となっており、DBRとともに光共振器を形成する。出典:富士通研究所(クリックで拡大)
試作したフリップチップ・レーザーの顕微鏡観察画像。SOAを出た光は「スポットサイズ変換器(SSC:Spot Size Converter)」を経てシリコン光導波路に導入され、リング共振器(RR)へと至る。出典:富士通研究所(クリックで拡大)

 レーザー光の一部はシリコン光導波路の結合器を通じて外部へと出力される。この光を同じシリコン基板に形成したマッハツェンダ(MZ)型光変調器を通して、変調信号として出力する。

(次回に続く)

⇒「福田昭のデバイス通信」連載バックナンバー一覧

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