JPH0357460B2 - - Google Patents
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- JPH0357460B2 JPH0357460B2 JP60223796A JP22379685A JPH0357460B2 JP H0357460 B2 JPH0357460 B2 JP H0357460B2 JP 60223796 A JP60223796 A JP 60223796A JP 22379685 A JP22379685 A JP 22379685A JP H0357460 B2 JPH0357460 B2 JP H0357460B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/017—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells
- G02F1/01725—Non-rectangular quantum well structures, e.g. graded or stepped quantum wells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、量子井戸構造をなす超薄膜多層構造
を有する光導波路を備え、超薄膜多層構造におけ
る屈折率の印加電界に応じた変化を利用して各種
の外部光回路機能を呈する光回路機能素子に関
し、特に、多段階のエネルギー準位を有する階段
型量子井戸構造をなすように超薄膜多層構造を構
成して印加電界による屈折率変化の効率を増大さ
せるようにしたものである。
を有する光導波路を備え、超薄膜多層構造におけ
る屈折率の印加電界に応じた変化を利用して各種
の外部光回路機能を呈する光回路機能素子に関
し、特に、多段階のエネルギー準位を有する階段
型量子井戸構造をなすように超薄膜多層構造を構
成して印加電界による屈折率変化の効率を増大さ
せるようにしたものである。
（従来の技術）
従来のこの種光回路機能素子としては、
(1) 電気光学結晶を用いた薄膜光導波路
(2) 電流注入方式による屈折率制御を行なう素子
が知られているが、前者(1)には電気光学結晶の方
向によつて屈折率が異なり、ミラーを構成するた
めの電極を結晶表面の設けるので小型化が困難で
ある、という欠点があり、後者(2)は屈折率変化の
応答速度が小さいという欠点があつた。
向によつて屈折率が異なり、ミラーを構成するた
めの電極を結晶表面の設けるので小型化が困難で
ある、という欠点があり、後者(2)は屈折率変化の
応答速度が小さいという欠点があつた。
そこで、本発明者らは、さきに、特願昭60−
39900号明細書により、量子井戸構造をなす超薄
膜多層構造の光導波路の印加電界による屈折率変
化を利用して各種の外部光回路機能を呈するよう
にした屈折率変化の応答速度の大きい小型化容易
な光回路機能素子を提案した。この従来提案の光
回路機能素子は、第８図に示すように、半導体基
板１上にエネルギー準位の異なる２種類の半導体
薄膜を交互に積層して超薄膜多層構造を形成し、
第９図に示すように、伝導帯C.B.と価電子帯V.
B.との間に多層量子井戸MQWを有するポテンシ
アル構造を構成し、基板１とは反対極性の半導体
層３を介して上下に電極５，４を設け、矢印方向
の電界EFを印加したものでり、その印加電界EF
に応じて第９図示のポテンシアル構造が第１０図
に示すように傾斜する。かかるポテンシアル構造
の傾斜に伴い、無電界（Ｖ＝０）のときには、第
１１図に点線で示すように量子井戸Ｗの中央に位
置する伝導帯の電子波動関数と価電子帯の正孔波
動関数とが印加電界（Ｖ＜０）に応じて、第１１
図に実線で示すように互いに逆の方向に偏移し、
かかる電子と正孔との波動関数のずれによつて屈
折率が変化する。かかる屈折率の変化は電圧印加
に即応して生ずるので、かかる超薄膜多層構造を
設けた光導波路を種々組合せて、小型の半導体装
置により応答の速い各種の機能を有する外部光回
路を構成することができる。
39900号明細書により、量子井戸構造をなす超薄
膜多層構造の光導波路の印加電界による屈折率変
化を利用して各種の外部光回路機能を呈するよう
にした屈折率変化の応答速度の大きい小型化容易
な光回路機能素子を提案した。この従来提案の光
回路機能素子は、第８図に示すように、半導体基
板１上にエネルギー準位の異なる２種類の半導体
薄膜を交互に積層して超薄膜多層構造を形成し、
第９図に示すように、伝導帯C.B.と価電子帯V.
B.との間に多層量子井戸MQWを有するポテンシ
アル構造を構成し、基板１とは反対極性の半導体
層３を介して上下に電極５，４を設け、矢印方向
の電界EFを印加したものでり、その印加電界EF
に応じて第９図示のポテンシアル構造が第１０図
に示すように傾斜する。かかるポテンシアル構造
の傾斜に伴い、無電界（Ｖ＝０）のときには、第
１１図に点線で示すように量子井戸Ｗの中央に位
置する伝導帯の電子波動関数と価電子帯の正孔波
動関数とが印加電界（Ｖ＜０）に応じて、第１１
図に実線で示すように互いに逆の方向に偏移し、
かかる電子と正孔との波動関数のずれによつて屈
折率が変化する。かかる屈折率の変化は電圧印加
に即応して生ずるので、かかる超薄膜多層構造を
設けた光導波路を種々組合せて、小型の半導体装
置により応答の速い各種の機能を有する外部光回
路を構成することができる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上述した従来提案のこの種光回
路機能素子においては、多層量子井戸構造が単一
エネルギーレベルの量子井戸からなつており、し
たがつて、量子井戸構造に電界を印加したとき、
伝導帯C.B.内の電子の波動関数と価電子帯V.B.
内の正孔の波動関数とが、第１１図に示したよう
に、互いに逆の方向に同じように偏移するだけで
あり、したがつて、電子と正孔との波動関数の相
互偏移によつて生ずる屈折率の印加電界に応じた
変化の態様が単調であつて屈折率の変化が小さ
い、という問題があつた。
路機能素子においては、多層量子井戸構造が単一
エネルギーレベルの量子井戸からなつており、し
たがつて、量子井戸構造に電界を印加したとき、
伝導帯C.B.内の電子の波動関数と価電子帯V.B.
内の正孔の波動関数とが、第１１図に示したよう
に、互いに逆の方向に同じように偏移するだけで
あり、したがつて、電子と正孔との波動関数の相
互偏移によつて生ずる屈折率の印加電界に応じた
変化の態様が単調であつて屈折率の変化が小さ
い、という問題があつた。
本発明の目的は、従来提案のこの種光回路機能
素子における上述した問題を解決し、印加電界に
応ずる屈折率変化を増大させて、従来提案による
よりも応用範囲が広く、性能の優れた多層量子井
戸構造利用の光回路機能素子を実現することにあ
る。
素子における上述した問題を解決し、印加電界に
応ずる屈折率変化を増大させて、従来提案による
よりも応用範囲が広く、性能の優れた多層量子井
戸構造利用の光回路機能素子を実現することにあ
る。
（問題点を解決するための手段）
すなわち、本発明光回路機能素子は、少なくと
も３段階のエネルギー準位を有する階段型量子井
戸構造をなす超薄膜多層構造を少なくとも一部に
有する光導波路を備え、前記超薄膜多層構造にお
ける屈折率を印加電界に応じ変化させて当該光導
波路を伝播する光を制御し得るように構成したこ
とを特徴とするものであり、非対称型および対称
型の２種類の階段状量子井戸構造をなし得るもの
である。
も３段階のエネルギー準位を有する階段型量子井
戸構造をなす超薄膜多層構造を少なくとも一部に
有する光導波路を備え、前記超薄膜多層構造にお
ける屈折率を印加電界に応じ変化させて当該光導
波路を伝播する光を制御し得るように構成したこ
とを特徴とするものであり、非対称型および対称
型の２種類の階段状量子井戸構造をなし得るもの
である。
（作用）
したがつて、本発明によれば、光導波路を構成
する超薄膜多層構造をなす量子井戸構造を階段型
にしているので、印加電界に対して超薄膜多層構
造の屈折率を変則的ではあるが格段に効率よく変
化させることができ、従来提案の単一量子井戸構
造のものに比して応用範囲の格段に広い光回路機
能素子を実現することができる。
する超薄膜多層構造をなす量子井戸構造を階段型
にしているので、印加電界に対して超薄膜多層構
造の屈折率を変則的ではあるが格段に効率よく変
化させることができ、従来提案の単一量子井戸構
造のものに比して応用範囲の格段に広い光回路機
能素子を実現することができる。
なお、単一井戸構造についても同様であるが、
超薄膜多層構造における屈折率の変化の増大に付
随して光吸収の印加電界による変化も増大する
が、光吸収の絶対量がわずかであるため、かかる
光吸収変化の増大は無視することができる。
超薄膜多層構造における屈折率の変化の増大に付
随して光吸収の印加電界による変化も増大する
が、光吸収の絶対量がわずかであるため、かかる
光吸収変化の増大は無視することができる。
（実施例）
以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
本発明光回路機能素子は、第８図に示した従来
提案の単一量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の
光導波路を有する光回路機能素子とほぼ同様の、
第１図に示すように、例えばｎ型の半導体基板１
上に多層量子井戸構造MQWをなす超薄膜多層構
造２を積層し、さらに、例えばｐ型半導体層３を
介して上下に電極層５および４を設けて矢印方向
に電界EFを印加した光導波路を備えているが、
第８図示の従来構造とは異なり、超薄膜多層構造
２をそれぞれ異なるエネルギー準位を有する少な
くとも３種類の半導体超薄膜を反復積層して構成
してある。したがつて、かかる構成の超薄膜多層
構造がなすポテンシアル構造は、第９図に示した
従来提案による単一量子井戸構造とは格段に相違
して、第２図ａ，ｂおよび第３図ａ，ｂに示すよ
うな階段型の量子井戸構造をなしている。
提案の単一量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の
光導波路を有する光回路機能素子とほぼ同様の、
第１図に示すように、例えばｎ型の半導体基板１
上に多層量子井戸構造MQWをなす超薄膜多層構
造２を積層し、さらに、例えばｐ型半導体層３を
介して上下に電極層５および４を設けて矢印方向
に電界EFを印加した光導波路を備えているが、
第８図示の従来構造とは異なり、超薄膜多層構造
２をそれぞれ異なるエネルギー準位を有する少な
くとも３種類の半導体超薄膜を反復積層して構成
してある。したがつて、かかる構成の超薄膜多層
構造がなすポテンシアル構造は、第９図に示した
従来提案による単一量子井戸構造とは格段に相違
して、第２図ａ，ｂおよび第３図ａ，ｂに示すよ
うな階段型の量子井戸構造をなしている。
第２図ａ，ｂは、本発明による階段型量子井戸
構造の最も簡単な基本的構成例として非対称の階
段型量子井戸構造を示す。すなわち、図の両端部
に位置する例えばInPからなる薄膜の間に、順次
に低いエネルギー準位を有する例えばGaAlInAs
およびGaInAsPからなる半導体超薄膜を挟んで
被着し、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.ともに非対
称の階段状にエネルギー・ポテンシアルが変化し
た非対称階段型の量子井戸Ｗを構成しており、第
２図ａとｂとは、例えばGaAlInAsおよび
GaInAsPとした半導体超薄膜の配置順を逆にし
た点のみが相違している。かかる構成の階段型量
子井戸構造においては、伝導帯C.B.の量子井戸Ｗ
内における電子の波動関数と価電子帯V.B.の量
子井戸Ｗ内における正孔の波動関数とは、後述す
るような印加電界が存在しない状態にあつても、
第１１図に点線で示した単一量子井戸内の各波動
関数とは異なり、それぞれの量子井戸の底の深い
方に偏在した状態になつている。
構造の最も簡単な基本的構成例として非対称の階
段型量子井戸構造を示す。すなわち、図の両端部
に位置する例えばInPからなる薄膜の間に、順次
に低いエネルギー準位を有する例えばGaAlInAs
およびGaInAsPからなる半導体超薄膜を挟んで
被着し、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.ともに非対
称の階段状にエネルギー・ポテンシアルが変化し
た非対称階段型の量子井戸Ｗを構成しており、第
２図ａとｂとは、例えばGaAlInAsおよび
GaInAsPとした半導体超薄膜の配置順を逆にし
た点のみが相違している。かかる構成の階段型量
子井戸構造においては、伝導帯C.B.の量子井戸Ｗ
内における電子の波動関数と価電子帯V.B.の量
子井戸Ｗ内における正孔の波動関数とは、後述す
るような印加電界が存在しない状態にあつても、
第１１図に点線で示した単一量子井戸内の各波動
関数とは異なり、それぞれの量子井戸の底の深い
方に偏在した状態になつている。
なお、各半導体超薄膜は電子・正孔の波動の波
長に対応した膜厚の超薄膜とし、第２図ａ，ｂに
示した構成配置の超薄膜群を図示の順、例えば
InP−GaAlInAs−GaInAsP−InP……の順に反
復積層して、光波の波長に対応した層厚の多層構
造にする。
長に対応した膜厚の超薄膜とし、第２図ａ，ｂに
示した構成配置の超薄膜群を図示の順、例えば
InP−GaAlInAs−GaInAsP−InP……の順に反
復積層して、光波の波長に対応した層厚の多層構
造にする。
一方、第３図ａ，ｂには対称の階段型量子井戸
構造の構成例を示す。すなわち、図の両端部に位
置する例えばInPからなる薄膜の間に、例えば上
述した順次に低いエネルギー順位を有する
GaAlInAsおよびGaInAsPからなる半導体超薄膜
を、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.ともに対称の階
段状にエネルギー・ポテンシアルが変化した対称
階段型の量子井戸Ｗを構成するように配置してお
り、第３図ａには、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.
ともに下向きの凸形のポテンシアル構造を示し、
第３図ｂには、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.とも
に上向きの凸形のポテンシアル構造を示す。な
お、かかる構成配置の超薄膜群を図示の順に反復
積層して多層構造にすること、対称階段型量子井
戸構造におけると同様である。
構造の構成例を示す。すなわち、図の両端部に位
置する例えばInPからなる薄膜の間に、例えば上
述した順次に低いエネルギー順位を有する
GaAlInAsおよびGaInAsPからなる半導体超薄膜
を、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.ともに対称の階
段状にエネルギー・ポテンシアルが変化した対称
階段型の量子井戸Ｗを構成するように配置してお
り、第３図ａには、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.
ともに下向きの凸形のポテンシアル構造を示し、
第３図ｂには、伝導帯C.B.、価電子帯V.B.とも
に上向きの凸形のポテンシアル構造を示す。な
お、かかる構成配置の超薄膜群を図示の順に反復
積層して多層構造にすること、対称階段型量子井
戸構造におけると同様である。
しかして、第２図ａ，ｂに示した非対称階段型
量子井戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向
の電界を印加すると、従来提案の単一量子井戸構
造につき第１１図に実線で示したと同様に、伝導
帯C.B.の電子波動関数と価電子帯V.B.の正孔波
動関数とが印加電界に応じて互いに逆の方向に偏
移するが、非対称階段型量子井戸構造において
は、第４図ａ，ｂに示すように、電子波動関数お
よび正孔波動関数がともに量子井戸Ｗの底の深い
方に一層偏在した状態に大幅に偏移するので、第
１１図示の単一量子井戸構造に比して、印加電界
に応じた屈折率の変化が格段に増大する。しか
も、第４図ａとｂとでは同一非対称階段型量子井
戸構造に帯する電界の印加方向が互いに逆である
にも拘わらず、いずれにおいても、電子波動関
数、正孔波動関数がともに大幅に偏移しており、
したがつて、印加電界に対する屈折率の変化の方
向は正にも負にもなり得る、という単一量子井戸
構造におけるとは格段に相違した作用効果が得ら
れる。
量子井戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向
の電界を印加すると、従来提案の単一量子井戸構
造につき第１１図に実線で示したと同様に、伝導
帯C.B.の電子波動関数と価電子帯V.B.の正孔波
動関数とが印加電界に応じて互いに逆の方向に偏
移するが、非対称階段型量子井戸構造において
は、第４図ａ，ｂに示すように、電子波動関数お
よび正孔波動関数がともに量子井戸Ｗの底の深い
方に一層偏在した状態に大幅に偏移するので、第
１１図示の単一量子井戸構造に比して、印加電界
に応じた屈折率の変化が格段に増大する。しか
も、第４図ａとｂとでは同一非対称階段型量子井
戸構造に帯する電界の印加方向が互いに逆である
にも拘わらず、いずれにおいても、電子波動関
数、正孔波動関数がともに大幅に偏移しており、
したがつて、印加電界に対する屈折率の変化の方
向は正にも負にもなり得る、という単一量子井戸
構造におけるとは格段に相違した作用効果が得ら
れる。
一方、第３図ａ，ｂに示した対称階段型量子井
戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向の電界
を印加すると、例えば第３図ａに示したように伝
導対C.B.、価電子対V.B.ともに下向き凸形のポ
テンシアル構造の場合には、第５図に示すよう
に、価電子対V.B.中の正孔波動関数は量子井戸
Ｗ内の底の端部の深い方に偏移し易いが、伝導帯
C.B.中の電子波動関数は量子井戸Ｗ内の中央部の
深い底に捉われて偏移し難く、したがつて、互い
に異なる番号のエネルギー準位間における遷移
は、単一量子井戸構造に比すれば著しく増大する
が、上述した非対称階段型量子構造ほどには増大
せず、いずれの量子井戸構造とも相違した態様の
屈折率変化を呈することになる。
戸構造をなす超薄膜多層構造に矢印ｙ方向の電界
を印加すると、例えば第３図ａに示したように伝
導対C.B.、価電子対V.B.ともに下向き凸形のポ
テンシアル構造の場合には、第５図に示すよう
に、価電子対V.B.中の正孔波動関数は量子井戸
Ｗ内の底の端部の深い方に偏移し易いが、伝導帯
C.B.中の電子波動関数は量子井戸Ｗ内の中央部の
深い底に捉われて偏移し難く、したがつて、互い
に異なる番号のエネルギー準位間における遷移
は、単一量子井戸構造に比すれば著しく増大する
が、上述した非対称階段型量子構造ほどには増大
せず、いずれの量子井戸構造とも相違した態様の
屈折率変化を呈することになる。
なお、第３図ｂに示したように伝導帯C.B.、価
電子帯V.B.ともに上向き凸形のポテンシアル構
造の場合には、第５図につき上述した正孔波動関
数と電子波動関数との印加電界に応じた偏移の態
様が逆になるだけで同様の傾向を示し、また、第
５図に示した対称階段型量子井戸構造における電
界の印加方向を逆にしても、価電子帯V.B.中の
正孔波動関数が量子井戸Ｗ内の底の他端部の深い
方に偏移するだけで、第５図につき上述したと同
様の屈折率変化が得られる。
電子帯V.B.ともに上向き凸形のポテンシアル構
造の場合には、第５図につき上述した正孔波動関
数と電子波動関数との印加電界に応じた偏移の態
様が逆になるだけで同様の傾向を示し、また、第
５図に示した対称階段型量子井戸構造における電
界の印加方向を逆にしても、価電子帯V.B.中の
正孔波動関数が量子井戸Ｗ内の底の他端部の深い
方に偏移するだけで、第５図につき上述したと同
様の屈折率変化が得られる。
本発明による階段型量子井戸構造をなす超薄膜
多層構造を有する光導波路を備えた光回路機能素
子は、階段型量子井戸構造が印加電界に応じて呈
する超薄膜多層構造の屈折率変化が格段に増大す
るほかは、単一量子井戸構造による従来提案の光
回路機能素子と同様の作用効果を呈するのである
から、従来提案の光回路機能素子を用いたのと同
様の構成により各種の機能を有する光回路を格段
に効率よく実現することができる。
多層構造を有する光導波路を備えた光回路機能素
子は、階段型量子井戸構造が印加電界に応じて呈
する超薄膜多層構造の屈折率変化が格段に増大す
るほかは、単一量子井戸構造による従来提案の光
回路機能素子と同様の作用効果を呈するのである
から、従来提案の光回路機能素子を用いたのと同
様の構成により各種の機能を有する光回路を格段
に効率よく実現することができる。
例えば、第６図に示すように、階段型量子井戸
構造をなす超薄膜多層構造を有する光導波路６
に、その超薄膜多層構造を一部共有する分岐光導
波路７を設けて、共有部分の超薄膜多層構造の一
部に陰影を付して図示する電極５により適切に電
界を印加すれば、無電界時には出力端Oaに直進
する入射光波Linを、電界印加領域の界面に生ず
る屈折率の差により全反射させて、分岐光導波路
７の出力端Obに導く機能を呈する光スイツチ回
路を効率よく実現することができる。
構造をなす超薄膜多層構造を有する光導波路６
に、その超薄膜多層構造を一部共有する分岐光導
波路７を設けて、共有部分の超薄膜多層構造の一
部に陰影を付して図示する電極５により適切に電
界を印加すれば、無電界時には出力端Oaに直進
する入射光波Linを、電界印加領域の界面に生ず
る屈折率の差により全反射させて、分岐光導波路
７の出力端Obに導く機能を呈する光スイツチ回
路を効率よく実現することができる。
また、第７図に示すように、ともに階段型量子
井戸構造をなす超薄膜多層構造を有する一対の光
導波路６ａと６ｂとにおける一部の超薄膜多層構
造を互いに近接させて平行に配置し、それら近接
平行した部分の超薄膜多層構造に電極５ａ，５ｂ
をそれぞれ設けて電圧Va，Vbをそれぞれ印加す
れば、近接平行部分の超薄膜多層構造相互間にお
ける光波の漏洩移動を適切に制御して方向性光結
合回路を効率よく実現することができる。
井戸構造をなす超薄膜多層構造を有する一対の光
導波路６ａと６ｂとにおける一部の超薄膜多層構
造を互いに近接させて平行に配置し、それら近接
平行した部分の超薄膜多層構造に電極５ａ，５ｂ
をそれぞれ設けて電圧Va，Vbをそれぞれ印加す
れば、近接平行部分の超薄膜多層構造相互間にお
ける光波の漏洩移動を適切に制御して方向性光結
合回路を効率よく実現することができる。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、単一量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の光
導波路を備えた従来提案の光回路機能素子におけ
る超薄膜多層構造がなす量子井戸構造を非対称も
しくは対称の階段型とすることにより、この種光
回路機能素子の印加電界に対する屈折率変化の効
率を格段に増大させることができ、したがつて、
この種光回路機能素子を用いて構成し得る各種の
機能の光回路を格段に効率よく実現し得るとい
う、格別の効果が得られる。
ば、単一量子井戸構造をなす超薄膜多層構造の光
導波路を備えた従来提案の光回路機能素子におけ
る超薄膜多層構造がなす量子井戸構造を非対称も
しくは対称の階段型とすることにより、この種光
回路機能素子の印加電界に対する屈折率変化の効
率を格段に増大させることができ、したがつて、
この種光回路機能素子を用いて構成し得る各種の
機能の光回路を格段に効率よく実現し得るとい
う、格別の効果が得られる。
第１図は本発明光回路機能素子の構成例を示す
断面図、第２図ａ，ｂは同じくその光回路機能素
子における非対称階段型量子井戸構造の構成例を
それぞれ示す線図、第３図ａ，ｂは同じくその光
回路機能素子における対称階段型量子井戸構造の
構成例をそれぞれ示す線図、第４図ａ，ｂは第２
図ａ，ｂに示した非対称階段型量子井戸構造の印
加電界に応じた動作の態様の例をそれぞれ示す線
図、第５図は第３図ａに示した対称階段型量子井
戸構造の印加電界に応じた動作の態様の例を示す
線図、第６図は本発明光回路機能素子を光スイツ
チ回路に適用した構成例を示す線図、第７図は本
発明光回路機能素子を方向性光結合回路に適用し
た構成例を示す線図、第８図は従来の光回路機能
素子の構成を示す断面図、第９図は同じくその光
回路機能素子における量子井戸構造の構成を示す
線図、第１０図は電界印加時における第９図示の
量子井戸構造の構成を示す線図、第１１図は第９
図示の量子井戸構造の印加電界に応じた動作の態
様を示す線図である。 １……半導体基板、２……超薄膜多層構造、３
……半導体層、４，５，５ａ，５ｂ……電極、
６，６ａ，６ｂ……光導波路、７……分岐光導波
路、C.B.……伝導帯、V.B.……価電子帯、Ｗ…
…量子井戸。
断面図、第２図ａ，ｂは同じくその光回路機能素
子における非対称階段型量子井戸構造の構成例を
それぞれ示す線図、第３図ａ，ｂは同じくその光
回路機能素子における対称階段型量子井戸構造の
構成例をそれぞれ示す線図、第４図ａ，ｂは第２
図ａ，ｂに示した非対称階段型量子井戸構造の印
加電界に応じた動作の態様の例をそれぞれ示す線
図、第５図は第３図ａに示した対称階段型量子井
戸構造の印加電界に応じた動作の態様の例を示す
線図、第６図は本発明光回路機能素子を光スイツ
チ回路に適用した構成例を示す線図、第７図は本
発明光回路機能素子を方向性光結合回路に適用し
た構成例を示す線図、第８図は従来の光回路機能
素子の構成を示す断面図、第９図は同じくその光
回路機能素子における量子井戸構造の構成を示す
線図、第１０図は電界印加時における第９図示の
量子井戸構造の構成を示す線図、第１１図は第９
図示の量子井戸構造の印加電界に応じた動作の態
様を示す線図である。 １……半導体基板、２……超薄膜多層構造、３
……半導体層、４，５，５ａ，５ｂ……電極、
６，６ａ，６ｂ……光導波路、７……分岐光導波
路、C.B.……伝導帯、V.B.……価電子帯、Ｗ…
…量子井戸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも３段階のエネルギー準位を有する
階段型量子井戸構造をなす超薄膜多層構造を少な
くとも一部に有する光導波路を備え、前記超薄膜
多層構造における屈折率を印加電界に応じ変化さ
せて当該光導波路を伝播する光を制御し得るよう
に構成したことを特徴とする光回路機能素子。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の機能素子におい
て、それぞれエネルギー準位の異なる少なくとも
３種類の半導体超薄膜を非対称に配置して反復積
層することにより非対称階段型量子井戸構造をな
す前記超薄膜多層構造を構成したことを特徴とす
る光回路機能素子。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の機能素子におい
て、それぞれエネルギー準位の異なる少なくとも
３種類の半導体超薄膜を対称に配置して反復積層
することにより対称階段型量子井戸構造をなす前
記超薄膜多層構造を構成したことを特徴とする光
回路機能素子。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の機能素子におい
て、伝導帯のエネルギー準位が対称に順次に異な
る前記対称階段型量子井戸構造をなすように前記
超薄膜多層構造を構成したことを特徴とする光回
路機能素子。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の機能素子におい
て、価電子帯のエネルギー準位が対称に順次に異
なる前記対称階段型量子井戸構造をなすように前
記超薄膜多層構造を構成したことを特徴とする光
回路機能素子。 ６ 特許請求の範囲第２項記載の機能素子におい
て、前記非対称階段型量子井戸構造におけるエネ
ルギー準位の変化とは逆の方向の電界を前記超薄
膜多層構造に印加することを特徴とする光回路機
能素子。 ７ 特許請求の範囲第２項記載の機能素子におい
て、前記非対称階段型量子井戸構造におけるエネ
ルギー準位の変化と同一方向の電界を前記超薄膜
多層構造に印加することを特徴とする光回路機能
素子。 ８ 特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか
に記載の機能素子において、前記光光導波路に前
記超薄膜多層構造の一部分を共有する分岐光導波
路を設け、前記超薄膜多層構造における前記共有
する一部分の一部に電界を印加して当該一部の前
記超薄膜多層構造における屈折率を変化させるこ
とにより、前記光導波路を伝播する光を前記分岐
光導波路に導くようにしたことを特徴とする光回
路機能素子。 ９ 特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか
に記載の機能素子をそれぞれの前記超薄膜多層構
造の一部分を互いに平行に近接させて対に配置
し、それぞれの前記超薄膜多層構造における前記
一部分に電界を印加して当該一部分の前記超薄膜
多層構造における屈折率をそれぞれ変化させるこ
とにより、当該一部分の前記超薄膜多層構造相互
間において一方の前記光導波路を伝播する光を他
方の前記光導波路に導くようにしたことを特徴と
する光回路機能素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60223796A JPS6285227A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 光回路機能素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60223796A JPS6285227A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 光回路機能素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285227A JPS6285227A (ja) | 1987-04-18 |
| JPH0357460B2 true JPH0357460B2 (ja) | 1991-09-02 |
Family
ID=16803851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60223796A Granted JPS6285227A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 光回路機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285227A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62164019A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-20 | Nec Corp | 光方向性結合素子 |
| JPH0827446B2 (ja) * | 1986-02-18 | 1996-03-21 | 日本電信電話株式会社 | 量子井戸形光変調器およびその製造方法 |
| JP2656476B2 (ja) * | 1986-10-03 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| JP2909586B2 (ja) * | 1987-06-17 | 1999-06-23 | 富士通株式会社 | 半導体発光装置 |
| JP2752066B2 (ja) * | 1987-10-15 | 1998-05-18 | 株式会社東芝 | 半導体光素子 |
| JP2695872B2 (ja) * | 1987-11-18 | 1998-01-14 | 株式会社日立製作所 | 半導体光学装置及びこれを用いた記録装置 |
| JPH01262523A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-19 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子 |
| JP2540949B2 (ja) * | 1989-07-19 | 1996-10-09 | 日本電気株式会社 | 光半導体材料 |
| JPH0675257A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-03-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 非線形光学装置 |
| JPH09318918A (ja) * | 1996-05-29 | 1997-12-12 | Nec Corp | 半導体光変調器 |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP60223796A patent/JPS6285227A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6285227A (ja) | 1987-04-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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