JPH01204019A - 光変調器 - Google Patents
光変調器Info
- Publication number
- JPH01204019A JPH01204019A JP2746288A JP2746288A JPH01204019A JP H01204019 A JPH01204019 A JP H01204019A JP 2746288 A JP2746288 A JP 2746288A JP 2746288 A JP2746288 A JP 2746288A JP H01204019 A JPH01204019 A JP H01204019A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- layer
- barrier layer
- optical modulator
- well
- 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.)
- Pending
Links
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 23
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光情報処理等に用いる光論理素子、特に光変調
器に関する。
器に関する。
近年、光の持つ高速性を利用したデジタル情報処理が注
目を集めている。このためには光を制御する論理素子の
開発が必要である。そのうちの一つとして光信号を電気
的にオン・オフする光変調器がある。
目を集めている。このためには光を制御する論理素子の
開発が必要である。そのうちの一つとして光信号を電気
的にオン・オフする光変調器がある。
従来、光変調器として第３図に示す構造がエレクトロニ
クス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）２１巻、６９３頁、 （１９８５）においてウッ
ド（Ｗｏｏｄ Ｔ、Ｈ，）等によって報告されている。
クス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）２１巻、６９３頁、 （１９８５）においてウッ
ド（Ｗｏｏｄ Ｔ、Ｈ，）等によって報告されている。
この光変調器は、ＧａＡｓとＧａＡｌＡｓの薄膜を交互
に積層した量子井戸層３１を導電型がそれぞれｐ型とｎ
型のＧａＡｌＡｓからなるクラッド層３２．３３ではさ
んだｐｉｎ構造である。なお図中、１１はｎ型ＩｎＰ基
板、１７はｎ側電極、１８はｐ側電極である。このよう
な構造の光変調器において、一方の端面から入射した光
は量子井戸層３１を通って他方の端面から出射する。電
界の印加によって、実効的なバンドギャップが減少する
ため、量子井戸の励起子の低エネルギー側の光に対する
吸収係数が大きくなることを利用してスイッチングを行
っている。
に積層した量子井戸層３１を導電型がそれぞれｐ型とｎ
型のＧａＡｌＡｓからなるクラッド層３２．３３ではさ
んだｐｉｎ構造である。なお図中、１１はｎ型ＩｎＰ基
板、１７はｎ側電極、１８はｐ側電極である。このよう
な構造の光変調器において、一方の端面から入射した光
は量子井戸層３１を通って他方の端面から出射する。電
界の印加によって、実効的なバンドギャップが減少する
ため、量子井戸の励起子の低エネルギー側の光に対する
吸収係数が大きくなることを利用してスイッチングを行
っている。
以上に述べた従来の光変調器では量子井戸の光に対する
吸収係数の変化を利用しているが、電界が印加されてい
ない状態でも低エネルギー側の吸収係数が比較的大きい
ため、オフ状態の出力を小さくするために導波路の長さ
を大きくすると、オン状態での損失が大きくなってしま
うという欠点をもつ。
吸収係数の変化を利用しているが、電界が印加されてい
ない状態でも低エネルギー側の吸収係数が比較的大きい
ため、オフ状態の出力を小さくするために導波路の長さ
を大きくすると、オン状態での損失が大きくなってしま
うという欠点をもつ。
本発明の目的は、オン状態での損失が小さ（、オン・オ
フ比を大きくできる光変調器を提供することにある。
フ比を大きくできる光変調器を提供することにある。
本発明における光変調器は、第１の半導体からなる第１
の障壁層、前記第１の半導体よりも禁制帯幅の小さな第
２の半導体からなる第１の井戸層、前記第２の半導体よ
りも禁制帯幅の大きな第３の半導体からなる第２の障壁
層、前記第２の半導体よりも禁制帯幅の小さな第４の半
導体からなる第２の井戸層、前記第３の半導体からなる
第３の障壁層、前記第２の半導体からなる第３の井戸層
、前記第１の半導体からなる第４の障壁層を順次積層し
た多重量子井戸構造を光制御層として有することを特徴
とする。
の障壁層、前記第１の半導体よりも禁制帯幅の小さな第
２の半導体からなる第１の井戸層、前記第２の半導体よ
りも禁制帯幅の大きな第３の半導体からなる第２の障壁
層、前記第２の半導体よりも禁制帯幅の小さな第４の半
導体からなる第２の井戸層、前記第３の半導体からなる
第３の障壁層、前記第２の半導体からなる第３の井戸層
、前記第１の半導体からなる第４の障壁層を順次積層し
た多重量子井戸構造を光制御層として有することを特徴
とする。
本発明における能動層となる多重量子井戸構造のエネル
ギーバンドダイアダラムは第２図のようになる。第２図
（ａ）は電界が印加されていない場合、第２図（ｂ）は
電界が印加されている場合を示しており、図中、２１は
電子に対するポテンシャル、２２は正孔に対するポテン
シャル、２３は電子の波動関数の包絡線、２４は正孔の
波動関数の包絡線である。また、１４１は第１の障壁層
、１４２は第１の井戸層、１４３は第２の障壁層、１４
４は第２の井戸層、１４５は第３の障壁層、１４６は第
３の井戸層、１４７は第４の障壁層を示している。
ギーバンドダイアダラムは第２図のようになる。第２図
（ａ）は電界が印加されていない場合、第２図（ｂ）は
電界が印加されている場合を示しており、図中、２１は
電子に対するポテンシャル、２２は正孔に対するポテン
シャル、２３は電子の波動関数の包絡線、２４は正孔の
波動関数の包絡線である。また、１４１は第１の障壁層
、１４２は第１の井戸層、１４３は第２の障壁層、１４
４は第２の井戸層、１４５は第３の障壁層、１４６は第
３の井戸層、１４７は第４の障壁層を示している。
能動層において、電子と正孔は第２の井戸層１４４に閉
じ込められる。電界が印加されないとき、電子と正孔の
波動関数の重なりが大きく、励起子の振動子強度も大き
い。この状態での透過率は能動層による吸収が大きいた
めオフ状態となる。
じ込められる。電界が印加されないとき、電子と正孔の
波動関数の重なりが大きく、励起子の振動子強度も大き
い。この状態での透過率は能動層による吸収が大きいた
めオフ状態となる。
電界が印加されると第２図（ｂ）のように電子の波動関
数は第３の井戸層１４６にしみ出すが、正孔の波動関数
は第２の井戸層１４４にとどまるため、お互いの重なり
が小さくなる。このため、励起子の振動子強度が小さく
なって、吸収係数が減少する。能動層による吸収の減少
により光の透過率は急激に増大し、オン状態となる。
数は第３の井戸層１４６にしみ出すが、正孔の波動関数
は第２の井戸層１４４にとどまるため、お互いの重なり
が小さくなる。このため、励起子の振動子強度が小さく
なって、吸収係数が減少する。能動層による吸収の減少
により光の透過率は急激に増大し、オン状態となる。
本発明は、電界が印加されている時の吸収が小さな多重
量子井戸構造を能動層に用いているため、導波路の長さ
を大きくしてもオン状態での損失が小さくオン・オフ比
の大きな光変調器が実現できる。
量子井戸構造を能動層に用いているため、導波路の長さ
を大きくしてもオン状態での損失が小さくオン・オフ比
の大きな光変調器が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。
この光変調器は、次のようにして製造される。すなわち
、ｎ型ＩｎＰの基板１１の上にＳｉをドープした厚さ０
．５μｍのＩｎＰによるコンタクト層１２．３ｉをドー
プした厚さ１μｍのＩｎＰによるｎ −クラッド層１３
、厚さ２０ｎｍのノンドープＩｎＰからなる第１の障壁
層１４１．厚さ１０ｎｍのノンドープＩ ｎ（１，１ｓ
Ｇａｏ、５ｓＡＳｏ、ｔｑＰｏ、ｇ＋からなる第１の井
戸Ｆ）１１４２ 、厚さ３ｉｍのノンドープＩｎＰから
なる第２の障壁層１４３．厚さ５ｉｍのノンドープＩ
ｎ ００Ｓ３Ｇ ａ ｏ、 ４？Ａ Ｓからなる第２の
井戸層１４４、厚さ３ｉｍのノンドープＩｎＰの第３の
障壁層１４５．厚さ１０ｎｍのノンドープＩｎ０．６Ｓ
Ｇ ａ ６，１５Ａ ｓ Ｏ，？９ｐＨ，！Ｉからなる
第３の井戸層１４６、厚さ２０ｎｍのノンドープＩｎＰ
からなる第４の障壁層１４７を順次１０１ｉずつ積層し
た多重量子井戸構造からなる光制御層１４、Ｍｇをドー
プした厚さ１μｍのＩｎＰによるｐ−クラッド層１５、
更に、Ｚｎをドープした厚さ０．１μｍのｐ−１ｎＧａ
ＡｓＰのコンタクト層１６を順次積層し、ｎ側電極１７
とｐ側電極１８とをそれぞれ形成する。ＩｎＧａＡｓ
Ｐはバンドギャップ０．９５ｅＶの組成である。
、ｎ型ＩｎＰの基板１１の上にＳｉをドープした厚さ０
．５μｍのＩｎＰによるコンタクト層１２．３ｉをドー
プした厚さ１μｍのＩｎＰによるｎ −クラッド層１３
、厚さ２０ｎｍのノンドープＩｎＰからなる第１の障壁
層１４１．厚さ１０ｎｍのノンドープＩ ｎ（１，１ｓ
Ｇａｏ、５ｓＡＳｏ、ｔｑＰｏ、ｇ＋からなる第１の井
戸Ｆ）１１４２ 、厚さ３ｉｍのノンドープＩｎＰから
なる第２の障壁層１４３．厚さ５ｉｍのノンドープＩ
ｎ ００Ｓ３Ｇ ａ ｏ、 ４？Ａ Ｓからなる第２の
井戸層１４４、厚さ３ｉｍのノンドープＩｎＰの第３の
障壁層１４５．厚さ１０ｎｍのノンドープＩｎ０．６Ｓ
Ｇ ａ ６，１５Ａ ｓ Ｏ，？９ｐＨ，！Ｉからなる
第３の井戸層１４６、厚さ２０ｎｍのノンドープＩｎＰ
からなる第４の障壁層１４７を順次１０１ｉずつ積層し
た多重量子井戸構造からなる光制御層１４、Ｍｇをドー
プした厚さ１μｍのＩｎＰによるｐ−クラッド層１５、
更に、Ｚｎをドープした厚さ０．１μｍのｐ−１ｎＧａ
ＡｓＰのコンタクト層１６を順次積層し、ｎ側電極１７
とｐ側電極１８とをそれぞれ形成する。ＩｎＧａＡｓ
Ｐはバンドギャップ０．９５ｅＶの組成である。
幅１０μｍの導波路部分１００と１００μｍφの電極パ
ッド１１０を残して、その他の部分を基板１１までエツ
チングして除去する。導波路の長さは２００μｍである
。
ッド１１０を残して、その他の部分を基板１１までエツ
チングして除去する。導波路の長さは２００μｍである
。
ｎ側電極１７とｐ側電極１８の間の電圧が一２ｖの時、
電子と正孔の空間的な重なりは小さく、光制御層１４の
多重量子井戸構造における励起子の振動子強度も小さく
なっている。例えば、０．９５４ ｅ Ｖの光に対する
吸収係数の大きさは１２ｃｍ−Ｉである。
電子と正孔の空間的な重なりは小さく、光制御層１４の
多重量子井戸構造における励起子の振動子強度も小さく
なっている。例えば、０．９５４ ｅ Ｖの光に対する
吸収係数の大きさは１２ｃｍ−Ｉである。
このときの挿入損失は１ｄＢである。電圧を小さくする
と電子の正孔の空間的な重なりが大きくなるため、光制
御７１１４の多重量子井戸構造の吸収係数が増加するた
め透過率が減少する。
と電子の正孔の空間的な重なりが大きくなるため、光制
御７１１４の多重量子井戸構造の吸収係数が増加するた
め透過率が減少する。
以上、詳述したように本発明によれば、オン状態での損
失が小さく、オン・オフ比の大きな光変調器が得られる
。
失が小さく、オン・オフ比の大きな光変調器が得られる
。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明における光制御層の多重量子井戸構造のエネルギーバ
ンドを表す模式図、第３図は従来の光変調器の一例を示
す構成図である。 １１・・・・基板 １２・・・・コンタクト層 １３・・・・クラッド層 １４・・・・光制御層 １４１ ・・・第１の障壁層 １４２ ・・・第１の井戸層 １４３ ・・・第２の障壁層 １４４ ・・・第２の井戸層 １４５ ・・・第３の障壁層 １４６ ・・・第３の井戸層 １４７ ・・・第４の障壁層 １５・・・・クラッド層 １６・・・・コンタクト層 １７・・・・ｎ側電極 １８・・・・ｐ側電極 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸
明における光制御層の多重量子井戸構造のエネルギーバ
ンドを表す模式図、第３図は従来の光変調器の一例を示
す構成図である。 １１・・・・基板 １２・・・・コンタクト層 １３・・・・クラッド層 １４・・・・光制御層 １４１ ・・・第１の障壁層 １４２ ・・・第１の井戸層 １４３ ・・・第２の障壁層 １４４ ・・・第２の井戸層 １４５ ・・・第３の障壁層 １４６ ・・・第３の井戸層 １４７ ・・・第４の障壁層 １５・・・・クラッド層 １６・・・・コンタクト層 １７・・・・ｎ側電極 １８・・・・ｐ側電極 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸
Claims (1)
- （１）第１の半導体からなる第１の障壁層、前記第１の
半導体よりも禁制帯幅の小さな第２の半導体からなる第
１の井戸層、前記第２の半導体よりも禁制帯幅の大きな
第３の半導体からなる第２の障壁層、前記第２の半導体
よりも禁制帯幅の小さな第４の半導体からなる第２の井
戸層、前記第３の半導体からなる第３の障壁層、前記第
２の半導体からなる第３の井戸層、前記第１の半導体か
らなる第４の障壁層を順次積層した多重量子井戸構造を
光制御層として有することを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2746288A JPH01204019A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2746288A JPH01204019A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01204019A true JPH01204019A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=12221781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2746288A Pending JPH01204019A (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01204019A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569934A (en) * | 1990-10-27 | 1996-10-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device with an asymmetric dual quantum well structure |
| KR100500097B1 (ko) * | 2002-03-01 | 2005-07-11 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 광변조기 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP2746288A patent/JPH01204019A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569934A (en) * | 1990-10-27 | 1996-10-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device with an asymmetric dual quantum well structure |
| EP0483687B1 (en) * | 1990-10-27 | 1997-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device with an asymmetric dual quantum well structure |
| KR100500097B1 (ko) * | 2002-03-01 | 2005-07-11 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 광변조기 |
| US6978055B2 (en) | 2002-03-01 | 2005-12-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical modulator |
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