JPH0430114A - Semiconductor optical element - Google Patents
Semiconductor optical elementInfo
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- JPH0430114A JPH0430114A JP13540590A JP13540590A JPH0430114A JP H0430114 A JPH0430114 A JP H0430114A JP 13540590 A JP13540590 A JP 13540590A JP 13540590 A JP13540590 A JP 13540590A JP H0430114 A JPH0430114 A JP H0430114A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野1
本発明は、光通信や光情報処理の分野で利用される、大
電力の入射光に対しても動作可能な光変調器、光検出器
等の半導体光素子に関するものである。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field 1] The present invention relates to an optical modulator and a photodetector that can be used in the fields of optical communication and optical information processing and can operate even with high-power incident light. The present invention relates to semiconductor optical devices such as the following.
[従来の技術]
従来使用されている電界吸収形半導体光変調器や光検出
器の基本構造としては、高不純物濃度のp形およびn形
のクラッド層の間にノンドープのコア層が電界印加層と
して配置されているものがある。これら素子の電界印加
層に外部電界を印加することによって、光の変調あるい
は検出等の光機能を可能にしている。この種の素子では
、動作上の許容入射光電力の大きさは、方式性能を決め
る重要な要因であり、できる限り太き(する必要がある
。[Prior Art] The basic structure of conventionally used electroabsorption semiconductor optical modulators and photodetectors is that a non-doped core layer is placed between p-type and n-type cladding layers with high impurity concentrations and an electric field application layer. There are some that are placed as. By applying an external electric field to the electric field application layer of these elements, optical functions such as light modulation or detection are enabled. In this type of device, the operational allowable incident optical power is an important factor that determines system performance, and it is necessary to make it as large as possible.
従来の半導体光素子の構造では、その構造上の制約から
、光入射端面近傍に光吸収電流が集中的に流れる。この
ため、特に入射端面部近傍において、電気抵抗による局
部的な発熱が起こる。さらに、この近傍の結晶欠陥や構
造上の電界集中に起因するもれ電流等により、素子材料
にダメージが発生する等の素子劣化が生じ易く、入射光
電力の上限が制約されていた。In the structure of a conventional semiconductor optical device, a light absorption current flows intensively near the light incident end face due to its structural limitations. For this reason, local heat generation occurs due to electrical resistance, particularly in the vicinity of the incident end face. Furthermore, element deterioration such as damage to the element material is likely to occur due to leakage current caused by crystal defects in the vicinity or electric field concentration in the structure, and the upper limit of the incident optical power is restricted.
第6図は、従来の光変調器の一例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional optical modulator.
ここで、lはAu等から形成される電極、2は半導体材
料と電極lとの間でオーミック接触を得るためのキャッ
プ層である。3はp形半導体層、4はノンドープ半導体
層、5はn形半導体層、6はn形半導体基板であり、こ
れら層3,4,5.6により光導波路が形成されている
。p形半導体層313よびn形半導体層5,6がクラッ
ド部になり、ノンドープ半導体層4がコア部になる。7
は電極である。Here, l is an electrode made of Au or the like, and 2 is a cap layer for obtaining ohmic contact between the semiconductor material and the electrode l. 3 is a p-type semiconductor layer, 4 is a non-doped semiconductor layer, 5 is an n-type semiconductor layer, and 6 is an n-type semiconductor substrate, and these layers 3, 4, and 5.6 form an optical waveguide. The p-type semiconductor layer 313 and the n-type semiconductor layers 5 and 6 become a cladding part, and the non-doped semiconductor layer 4 becomes a core part. 7
is an electrode.
この場合、電極7に対して、電極1に負の外部電圧(逆
バイアス)■を印加すると、電圧Vの大きさに応じて、
ノンドープ層4に電界が加わり。In this case, if a negative external voltage (reverse bias) ■ is applied to the electrode 1 with respect to the electrode 7, depending on the magnitude of the voltage V,
An electric field is applied to the non-doped layer 4.
この贋の吸収係数αが変化する。通常の動作では、■が
大きくなる程、αが大きくなり、光に対する伝播損失が
大きくなる。このため、コア部4の一方の端面から一定
強度の光8を入射すると、電圧■に応じて強度変調され
た光9が光変調器から出射される。The absorption coefficient α of this fake changes. In normal operation, the larger ■ becomes, the larger α becomes, and the propagation loss for light becomes larger. Therefore, when light 8 of a constant intensity is incident from one end surface of the core section 4, light 9 whose intensity is modulated according to the voltage (2) is emitted from the optical modulator.
第7図は、第6図の光変調器において、先導波路コア部
4の光吸収電流密度Jaおよび外部印加電圧Vによって
生じるもれ電流(暗電流)密度Jzの分布を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing the distribution of the light absorption current density Ja of the guiding waveguide core section 4 and the leakage current (dark current) density Jz caused by the externally applied voltage V in the optical modulator shown in FIG.
第6図において、光入射端面の付近で光強度が最も大き
いため、光吸収電流密度Jaはこの付近で最も大きく、
光導波路の位置Xに対してexp(−αX)に比例した
大きさになり、またVが大きくなる程、その電流Jaは
大きくなる。一方、もれ電流Jzは半導体材料の材質、
結晶品質、電界強度等に依存して変化する。In FIG. 6, the light intensity is highest near the light incident end face, so the light absorption current density Ja is largest near this area.
The current Ja becomes proportional to exp(-αX) with respect to the position X of the optical waveguide, and the larger V becomes, the larger the current Ja becomes. On the other hand, the leakage current Jz depends on the material of the semiconductor material,
It varies depending on crystal quality, electric field strength, etc.
[発明が解決しようとする課題1
通常、光導波路入出射端面ばへき開等により形成される
ため、半導体結晶にダメージが加わり易く、Jzが大き
くなる。また、電極lのエツジ効果により、電界集中が
生じ、光導波路の中央部と比較して、この端面付近でJ
lが大きくなる。このために、従来の光変調器では、光
入射端近傍で特に大きな電流が流れるため、半導体や電
極等の内部抵抗等により、この付近で大きな発熱が起こ
る。[Problem to be Solved by the Invention 1] Since the optical waveguide is usually formed by cleavage of the input/output end face, etc., the semiconductor crystal is likely to be damaged, and Jz becomes large. In addition, due to the edge effect of the electrode l, electric field concentration occurs, and compared to the center of the optical waveguide, J
l becomes larger. For this reason, in conventional optical modulators, a particularly large current flows near the light input end, and a large amount of heat is generated in this vicinity due to internal resistance of the semiconductor, electrodes, etc.
従って、外部電圧Vを印加した状態で入射光8の強度を
大きくすると、入射端面部が特に温度上昇し、伝搬損失
が大きくなり、さらに、半導体結晶への熱的ダメージが
加わって、変調器の特性が劣化する問題が生じるので、
光強度を大きくできない欠点があった。Therefore, if the intensity of the incident light 8 is increased while the external voltage V is applied, the temperature of the incident end face will particularly rise, the propagation loss will increase, and furthermore, thermal damage will be added to the semiconductor crystal, causing the modulator to deteriorate. This may cause the problem of deterioration of characteristics.
There was a drawback that the light intensity could not be increased.
そこで、本発明の目的は、以上の欠点を解決して、光強
度を大きくしても動作可能な半導体光素子を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and provide a semiconductor optical device that can operate even when the light intensity is increased.
[課題を解決するための手段1
このような目的を達成するために、本発明は、半導体基
板と、該基板の一方の主面上に配置された第1電極と、
前記基板の他方の主面上に配置された第1の導電形の第
1半導体層と、該第1半導体層上に配置された低不純物
濃度の半導体層で構成される電界印加層と、該電界印加
層上に配置された第2の導電形の第2半導体層と、該第
2半導体層上もしくは近接して配置された第2電極とを
少なくとも具え、前記第1および第2半導体層と前記電
圧印加層とにより光導波路が構成された半導体光素子に
おいて、少なくとも前記第2電極の端部を、前記光導波
路の光入射端面より内側に配置したことを特徴とする。[Means for Solving the Problems 1] In order to achieve such an object, the present invention provides a semiconductor substrate, a first electrode disposed on one main surface of the substrate,
an electric field application layer including a first semiconductor layer of a first conductivity type disposed on the other main surface of the substrate; and a low impurity concentration semiconductor layer disposed on the first semiconductor layer; comprising at least a second semiconductor layer of a second conductivity type disposed on the electric field application layer, and a second electrode disposed on or adjacent to the second semiconductor layer, and the first and second semiconductor layers In the semiconductor optical device in which an optical waveguide is constituted by the voltage application layer, at least an end portion of the second electrode is arranged inside a light incident end surface of the optical waveguide.
ここで、前記第2電極の光入射端側の部分を円形状に形
成することができる。Here, a portion of the second electrode on the light incident end side can be formed into a circular shape.
前記第2半導体層の一部分を前記第2電極に対応して前
記光導波路の光入射端面より内側に配置することもでき
る。A portion of the second semiconductor layer may be arranged inside the light incident end surface of the optical waveguide, corresponding to the second electrode.
さらに、前記光導波路のうち、少なくとも、その光入射
端の近傍の光導波路幅および厚さの少なくとも一方を前
記光導波路の残余の部分に対して相対的に小さ(するこ
ともできる。Furthermore, at least one of the width and thickness of the optical waveguide in the vicinity of the light input end of the optical waveguide can be made relatively smaller than the remaining portion of the optical waveguide.
本発明の他の形態では、半導体基板と、該基板の一方の
主面上に配置された第1電極と、前記基板の他方の主面
上に配置された第1の導電形の第1半導体層と、該第1
半導体層上に配置された低不純物濃度の半導体層で構成
される電界印加層と、該電界印加層上に配置された第2
の導電形の第2半導体層と、該第2半導体層上もしくは
近接して配置された第2電極とを少なくとも具え、前記
第1および第2半導体層と前記電圧印加層とにより光導
波路が構成された半導体光素子において、前記光導波路
のうち、少なくとも、その光入射端の近傍の光導波路幅
および厚さの少なくとも一方を前記光導波路の残余の部
分に対して相対的に小さくしたことを特徴とする。In another form of the invention, the present invention includes a semiconductor substrate, a first electrode disposed on one main surface of the substrate, and a first semiconductor of a first conductivity type disposed on the other main surface of the substrate. a layer, and the first
an electric field application layer composed of a low impurity concentration semiconductor layer disposed on the semiconductor layer; and a second electric field application layer disposed on the electric field application layer.
an optical waveguide comprising at least a second semiconductor layer of a conductivity type, and a second electrode disposed on or adjacent to the second semiconductor layer, and the first and second semiconductor layers and the voltage application layer constitute an optical waveguide. In the semiconductor optical device according to the present invention, at least one of the width and thickness of the optical waveguide near the light input end of the optical waveguide is made smaller relative to the remaining part of the optical waveguide. shall be.
【作 用1
本発明では、半導体素子の光入射端側において、電極端
の位置を、光入射端部より内側に形成し、またはその曲
率半径を大きくした形状にし、あるいはこの近傍の光導
波路幅もしくは厚さを相対的に小さくすることによって
、光入射端近傍の電流密度を従来素子より低減化でき、
以て、素子発熱による特性劣化を防止でき、したがって
、大電力の入射光に対しても動作可能となる。[Function 1] In the present invention, on the light incident end side of the semiconductor element, the position of the electrode end is formed inside the light incident end, or the radius of curvature thereof is made large, or the optical waveguide width in the vicinity is Alternatively, by making the thickness relatively small, the current density near the light input end can be reduced compared to conventional elements.
Therefore, characteristic deterioration due to element heat generation can be prevented, and therefore operation is possible even with high-power incident light.
[実施例コ
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
以下に、n形半導体基板上にp−1−n形半導体層を形
成し、1層を光導波路のコア部にした構造の電界吸収形
半導体光変調器を例にとって、本発明の実施例について
詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below, taking as an example an electro-absorption semiconductor optical modulator having a structure in which a p-1-n type semiconductor layer is formed on an n-type semiconductor substrate, and one layer serves as the core part of an optical waveguide. Explain in detail.
第1図は、本発明の一実施例を示す斜視図であり、光入
射端側において電極端位置を光入射端より内側に形成し
た場合である。なお、従来例と同様の構成部分には、同
一の符号を付すものとする。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, in which the electrode end position is formed on the light incidence end side inside the light incidence end. Note that the same reference numerals are given to the same components as in the conventional example.
第1図において、lOは電極、11はオーミック接触を
とるためのキャップ層であり、p形半導体層3の上にキ
ャップ層11および電極10の順次で配置する、この実
施例では、従来例(第6図)と比噂して、電極lOとキ
ャップ層11の端部を光入射端lに対して内側に位置さ
せるように構成すること番。In FIG. 1, lO is an electrode, and 11 is a cap layer for making ohmic contact. In this embodiment, the cap layer 11 and the electrode 10 are arranged in this order on the p-type semiconductor layer 3. In contrast to FIG. 6), the end portions of the electrode lO and the cap layer 11 are configured to be located inside the light incident end l.
より、第1図から分るように、入射端部12の結1欠陥
の多い場所には電界が加わらないようにし1いるため、
もれ電流Jzを比較的小さくすることカ可能である。す
なわち、もれ電流の減少分だけ、光吸収電流密度Jaを
大きくできるので、光強度鴫大きくしても動作可能にな
る。As can be seen from FIG. 1, the electric field is not applied to the part of the input end 12 where there are many defects.
It is possible to make the leakage current Jz relatively small. That is, since the light absorption current density Ja can be increased by the amount by which the leakage current is reduced, operation is possible even when the light intensity is increased.
第2図は本発明の他の一実施例を示す斜視図χあり、こ
こで、p形半導体層3の上にキャップ層14および電極
台をこの順序で配置し、かつこれら電極13およびキャ
ップ層14の光入射端側の端部を円形にすることにより
、この電極端部での電界集中を緩和できるようにする。FIG. 2 is a perspective view χ showing another embodiment of the present invention, in which a cap layer 14 and an electrode stand are arranged in this order on a p-type semiconductor layer 3, and the electrode 13 and the cap layer By making the end of electrode 14 on the light incident end side circular, electric field concentration at this electrode end can be alleviated.
さらに加えて、p形半導体層3のうち、光入射端12の
近傍の一部分を層13および14の円形端部にあわせて
エツチング等により除去して、層厚を薄くしているので
、光入射端面の電界強度を低減できるので、光入射端近
傍における光吸収電流密度Jaと、もれ電流J1を低減
できる。したがって、第1図示の実施例と同様の原理で
入射光の高電力化が可能になる。なお、第1図の実施例
においても、破線で示すように、p形半導体層3のうち
、光入射端12の近傍の一部分を層13および14にあ
わせて除去して、その層厚を薄くすることもできる。In addition, a portion of the p-type semiconductor layer 3 near the light incidence end 12 is removed by etching or the like in line with the circular ends of the layers 13 and 14 to reduce the layer thickness. Since the electric field strength at the end face can be reduced, the light absorption current density Ja and the leakage current J1 near the light incident end can be reduced. Therefore, it is possible to increase the power of the incident light using the same principle as in the embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 1 as well, as shown by the broken line, a portion of the p-type semiconductor layer 3 near the light incident end 12 is removed along with the layers 13 and 14 to reduce the layer thickness. You can also.
第3図は本発明のさらに他の一実施例を示す斜視図であ
り、光入射端12側の光導波路の幅W1を他の部分の幅
W8に対して細(構成した場合を示す。FIG. 3 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention, in which the width W1 of the optical waveguide on the light incidence end 12 side is narrower than the width W8 of the other portion.
第4図は第3図の実施例において、導波路構成法の原理
を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the waveguide construction method in the embodiment of FIG. 3.
第3図において、15は電極、16はキャップ層、17
、19は光導波路のクラッド部を構成するp形およびn
形半導体層、18はコア部を構成するノンドープの半導
体層であり、基板6上に層19.18゜17、16およ
び15の順序で積層する。ここで、層15および16は
光入射端12より内側に後退して配置されている。光導
波路幅Wは、光入射端12近傍の1の領域でW3、光入
射端近傍の■の領域でW、に定めており、ここで、!+
<Lの関係がある。In FIG. 3, 15 is an electrode, 16 is a cap layer, and 17
, 19 are p-type and n-type constituting the cladding part of the optical waveguide.
The shaped semiconductor layer 18 is a non-doped semiconductor layer constituting a core portion, and is laminated on the substrate 6 in the order of layers 19.18, 17, 16 and 15. Here, the layers 15 and 16 are arranged so as to be retreated inward from the light incident end 12. The optical waveguide width W is determined to be W3 in the area 1 near the light input end 12 and W in the area ▪ near the light input end, where: ! +
There is a relationship between <L.
第4図は、光導波路のコアの厚さd(=d、!d、)を
ある有限の一定の大きさにしたとき、幅Wの大きさと、
光導波路のスポットサイズwj5よびコア部の光とじ込
め係数rとの関係を示す図である。第4図から分るよう
に、一般にWが小さくなる程、「は単調的に小さくなる
が、Wについては、Wのある特定の大きさWoで最小値
w0になる関係を示す。Figure 4 shows the width W and
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the spot size wj5 of the optical waveguide and the light confinement coefficient r of the core portion. As can be seen from FIG. 4, in general, as W becomes smaller, `` becomes smaller monotonically, but with respect to W, there is a relationship in which the minimum value w0 is reached at a certain specific size Wo of W.
そのときの1゜9woの大きさは、光導波路の材質1寸
法、形状に依存し、その関係は、故ゆる等偏屈折率法や
有限要素法等の通常の光導波路解析法により求める。こ
とが可能である。光導波路を、その幅について、W l
< !l *の関係で構成すると、そのとじ込め係数r
は、r l< r *の関係になる。The magnitude of 1°9wo at this time depends on the material, dimensions, and shape of the optical waveguide, and the relationship therebetween is determined by ordinary optical waveguide analysis methods such as the equipolarized refractive index method and the finite element method. Is possible. The width of the optical waveguide is W l
<! When configured according to the relationship l *, its confinement coefficient r
The relationship is r l < r *.
電極15に外部電圧が加わることにより、ノンドープ半
導体層18の吸収係数は変化するが、光導波路としての
吸収係数は「に比例する大きさになるので、■の領域の
吸収係数は、Hの領域の吸収係数より小さくなる。した
がって、光入射端12の近傍の光吸収電流を相対的に低
減できる効果を有する。ただし、光素子全体の光吸収量
も、この場合、低減するので、消光比も低下してしまう
。しかし、一般に、印加電圧に対する吸収係数の変化は
非線形の関係を示すので、電圧をわずか増加させるだけ
で、消光比を回復でき、したがって、駆動電圧の増加を
ほとんど招くことなく光変調器を構成できる。When an external voltage is applied to the electrode 15, the absorption coefficient of the non-doped semiconductor layer 18 changes, but the absorption coefficient as an optical waveguide has a magnitude proportional to . is smaller than the absorption coefficient of However, since the change in the absorption coefficient with respect to the applied voltage generally shows a nonlinear relationship, the extinction ratio can be restored by only a slight increase in the voltage, and therefore, the extinction ratio can be restored without increasing the driving voltage. Modulators can be configured.
このときの光導波路における光吸収電流密度分布を第5
図に示す。The optical absorption current density distribution in the optical waveguide at this time is
As shown in the figure.
以上の構成において、Wlと6の大きさを、第4図に示
すように、それぞれのスポットサイズの大きさが等しく
(w、’)なるようにすれば、スポットサイズ不整合に
よる損失を低減できるので、低損失な光変調器を実現で
きる。In the above configuration, if the sizes of Wl and 6 are set so that the respective spot sizes are equal (w,') as shown in FIG. 4, the loss due to spot size mismatch can be reduced. Therefore, a low-loss optical modulator can be realized.
第3図の実施例では、導波路幅Wを変える場合について
説明したが、導波路コア部18の厚さdを変えても本発
明の効果を得ることができる。すなわち、Wを一定にし
て、領域Iのコア厚d1と領域Hのコア厚d2を、d
+ < d sの関係に構成すると、とじ込め係数Fは
上記と同様に「+ < r xの関係になるので、光入
射端12の近傍の光吸収電流を相対的に低減できる。こ
のとき、領域I、IIの光スポツトサイズWが等しくな
るようにd+、dxを設定すれば、低損失な特性も確保
できる。In the embodiment shown in FIG. 3, a case has been described in which the waveguide width W is changed, but the effects of the present invention can also be obtained by changing the thickness d of the waveguide core portion 18. That is, keeping W constant, the core thickness d1 of region I and the core thickness d2 of region H are d
When configured to have the relationship of + < d s, the confinement coefficient F has the relationship of + < r x as described above, so that the light absorption current near the light incidence end 12 can be relatively reduced. At this time, If d+ and dx are set so that the optical spot sizes W in regions I and II are equal, low loss characteristics can also be ensured.
さらにまた、L<L、 d+<dxになる導波路構成と
しても、同様の原理で本発明の効果を得ることができる
のは自明である。Furthermore, it is obvious that the effects of the present invention can be obtained using the same principle even with a waveguide configuration in which L<L and d+<dx.
さらに加えて、第1図または第2図に示した実施例1ま
たは2において、光入射端12近傍の光導波路の幅およ
び/または厚さを相対的に小さくすることもできる。Additionally, in Embodiment 1 or 2 shown in FIG. 1 or 2, the width and/or thickness of the optical waveguide near the light input end 12 can be made relatively small.
第3図の実施例において、例えば、層17と19による
クラッド部にInAlAsを、ノンドープ層18として
多重量子井戸構造(井戸層: InGaAs、障壁層:
InAlAs)の半導体層を用いた1、5μ−帯吸
収形光変調器の場合、通常、導波路コア厚d2は0.3
〜0.4μmになるので、dlを0.1〜O,=2μm
□程度にすれば、スポットサイズ豐。はそれぞれ0.3
〜0.4μ黴程度の大きさになる。一方、光とじ込め係
数Fについては、「1は20〜40%、「2は60〜7
0%になるので、光入射端12の近傍の吸収係数を軽減
できる。したがって、高電力の光入射が可能になる。In the embodiment shown in FIG. 3, for example, InAlAs is used as the cladding portion of the layers 17 and 19, and a multiple quantum well structure is used as the non-doped layer 18 (well layer: InGaAs, barrier layer:
In the case of a 1.5 μ-band absorption optical modulator using a semiconductor layer of InAlAs), the waveguide core thickness d2 is usually 0.3.
~0.4μm, so set dl to 0.1~O,=2μm
□If it's about □, it's a spot size. are 0.3 each
It becomes about the size of ~0.4μ mold. On the other hand, regarding the light confinement coefficient F, "1" is 20-40%, "2" is 60-7%.
Since it becomes 0%, the absorption coefficient near the light incidence end 12 can be reduced. Therefore, high power light input is possible.
以上では、n形半導体基板6上にp−1−n形半導体層
を形成した場合を示したが、p形半導体基板上に、n−
1−p形半導体層を形成したもの、あるいは、半導体絶
縁基板上にp−1−nまたはn−1−p半導体層を形成
したものなどにも本発明を適用できる。In the above, the case where a p-1-n type semiconductor layer is formed on the n-type semiconductor substrate 6 has been described.
The present invention can also be applied to a device in which a 1-p type semiconductor layer is formed, or a device in which a p-1-n or n-1-p semiconductor layer is formed on a semiconductor insulating substrate.
また1以上では、コア部をノンドープ半導体層4または
18で構成した場合について説明したが、コア部をp−
1−n構造の半導体層で構成し、光吸収層になるi−半
導体層の光とじ込め係数rを、上言己のように、領域■
に対して、領域工の値で小さくしてもよい。In addition, in 1 and above, the case where the core part is composed of the non-doped semiconductor layer 4 or 18 has been explained, but the core part is made of p-
As mentioned above, the light confinement coefficient r of the i-semiconductor layer, which is composed of semiconductor layers with a 1-n structure and becomes a light absorption layer, is defined as the area ■
However, it may be made smaller by the area engineering value.
【発明の効果J
以上説明したように、本発明では、半導体素子の光入射
端側において、電極端の位置を、光入射端部より内側に
形成し、またはその曲率半径を太き(した形状にし、あ
るいはこの近傍の光導波路幅もしくは厚さを相対的に小
さ(することによって、光入射端近傍の電流密度を低減
化した構造にすることにより、素子発熱による特性劣化
を改善できるので、大電力の入射光に対しても動作可能
になり、大電力半導体光素子を実現できる。Effects of the Invention J As explained above, in the present invention, on the light incident end side of a semiconductor element, the position of the electrode end is formed inside the light incident end, or the radius of curvature is thickened. By making the width or thickness of the optical waveguide relatively small (by making the width or thickness of the optical waveguide relatively small), it is possible to improve the characteristic deterioration due to element heat generation by creating a structure that reduces the current density near the light input end. It becomes possible to operate even with incident power light, making it possible to realize a high-power semiconductor optical device.
本発明は、量子とじ込めシュタルク効果を利用した多重
量子井戸構造の半導体変調器やフランツケルディッシェ
効果を利用した半導体バルク結晶の半導体変調器など、
電界吸収形変調器に利用できる。さらにまた、本発明は
、導波路形量光器など、光吸収を利用した半導体光素子
にも適用できることは自明である。さらに加えて、以上
の個別タイプの光素子のみならず、半導体レーザ素子と
一体構成のモノリシックタイプの光素子に対しても本発
明を適用できる。The present invention is applicable to semiconductor modulators with a multi-quantum well structure that utilizes the quantum confinement Stark effect, semiconductor bulk crystal semiconductor modulators that utilize the Franz Keldysche effect, etc.
Can be used for electroabsorption modulators. Furthermore, it is obvious that the present invention can also be applied to semiconductor optical devices that utilize light absorption, such as waveguide type optical devices. Furthermore, the present invention can be applied not only to the individual type optical elements described above, but also to monolithic type optical elements integrally configured with a semiconductor laser element.
第1図、第2図および第3図は、それぞれ本発明の実施
例1.2および3の構成を示す斜視図、第4図および第
÷図は本発明の詳細な説明するだめの特性図、
第6図および第牟図は、それぞれ、従来例の構成を示す
斜視図および光素子内の電流分布を示す図である。
l・・・電極、
2・・・キャップ層・
3・・・p形半導体層(クラッド層)、4・・・ノンド
ープ半導体層(コア層)5・・・n形半導体層(クラッ
ド層)、6・・・n形半導体基板、
7・・・電極、
8・・・入射光、
9・・・出射光、
10・・・電極、
11・・・キャップ層、
12・・・光入射端面、
13・・・電極、
l4・・・キャップ層、
15・・・電極、
16・・・キャップ層、
17・・・p形半導体層、
18・・・ノンドープ半導体層、
19・・・n形半導体層。
特゛許出願人
日本電信電話株式会社
代
理
人1, 2 and 3 are perspective views showing the configurations of embodiments 1, 2 and 3 of the present invention, respectively, and FIG. 4 and ÷ figure are characteristic diagrams for detailed explanation of the present invention. , FIG. 6 and FIG. 6 are respectively a perspective view showing the configuration of a conventional example and a diagram showing the current distribution within the optical element. 1... Electrode, 2... Cap layer, 3... P-type semiconductor layer (cladding layer), 4... Non-doped semiconductor layer (core layer) 5... N-type semiconductor layer (cladding layer), 6... N-type semiconductor substrate, 7... Electrode, 8... Incident light, 9... Outgoing light, 10... Electrode, 11... Cap layer, 12... Light incident end surface, 13... Electrode, l4... Cap layer, 15... Electrode, 16... Cap layer, 17... P-type semiconductor layer, 18... Non-doped semiconductor layer, 19... N-type semiconductor layer. Agent for patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (1)
第1電極と、前記基板の他方の主面上に配置された第1
の導電形の第1半導体層と、該第1半導体層上に配置さ
れた低不純物濃度の半導体層で構成される電界印加層と
、該電界印加層上に配置された第2の導電形の第2半導
体層と、該第2半導体層上もしくは近接して配置された
第2電極とを少なくとも具え、前記第1および第2半導
体層と前記電圧印加層とにより光導波路が構成された半
導体光素子において、少なくとも前記第2電極の端部を
、前記光導波路の光入射端面より内側に配置したことを
特徴とする半導体光素子。 2)前記第2電極の光入射端側の部分を円形状に形成し
たことを特徴とする請求項1記載の半導体光素子。 3)前記第2半導体層の一部分を前記第2電極に対応し
て前記光導波路の光入射端面より内側に配置したことを
特徴とする請求項1または2記載の半導体光素子。 4)半導体基板と、該基板の一方の主面上に配置された
第1電極と、前記基板の他方の主面上に配置された第1
の導電形の第1半導体層と、該第1半導体層上に配置さ
れた低不純物濃度の半導体層で構成される電界印加層と
、該電界印加層上に配置された第2の導電形の第2半導
体層と、該第2半導体層上もしくは近接して配置された
第2電極とを少なくとも具え、前記第1および第2半導
体層と前記電圧印加層とにより光導波路が構成された半
導体光素子において、前記光導波路のうち、少なくとも
、その光入射端の近傍の光導波路幅および厚さの少なく
とも一方を前記光導波路の残余の部分に対して相対的に
小さくしたことを特徴とする半導体光素子。 5)前記光導波路のうち、少なくとも、その光入射端の
近傍の光導波路幅および厚さの少なくとも一方を前記光
導波路の残余の部分に対して相対的に小さくしたことを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかの項に記載の半
導体光素子。[Scope of Claims] 1) A semiconductor substrate, a first electrode disposed on one main surface of the substrate, and a first electrode disposed on the other main surface of the substrate.
a first semiconductor layer of a conductivity type; an electric field application layer composed of a semiconductor layer with a low impurity concentration disposed on the first semiconductor layer; and a second conductivity type semiconductor layer disposed on the electric field application layer. A semiconductor optical device comprising at least a second semiconductor layer and a second electrode disposed on or near the second semiconductor layer, and an optical waveguide configured by the first and second semiconductor layers and the voltage application layer. 1. A semiconductor optical device, wherein at least an end portion of the second electrode is disposed inside a light incident end face of the optical waveguide. 2) The semiconductor optical device according to claim 1, wherein a portion of the second electrode on the light incident end side is formed in a circular shape. 3) The semiconductor optical device according to claim 1 or 2, wherein a part of the second semiconductor layer is arranged inside the light incident end face of the optical waveguide, corresponding to the second electrode. 4) a semiconductor substrate, a first electrode disposed on one main surface of the substrate, and a first electrode disposed on the other main surface of the substrate;
a first semiconductor layer of a conductivity type; an electric field application layer composed of a semiconductor layer with a low impurity concentration disposed on the first semiconductor layer; and a second conductivity type semiconductor layer disposed on the electric field application layer. A semiconductor optical device comprising at least a second semiconductor layer and a second electrode disposed on or near the second semiconductor layer, and an optical waveguide configured by the first and second semiconductor layers and the voltage application layer. In the semiconductor optical device, at least one of the width and thickness of the optical waveguide near the light input end of the optical waveguide is made smaller relative to the remaining part of the optical waveguide. element. 5) At least one of the width and thickness of the optical waveguide near the light input end of the optical waveguide is made smaller relative to the remaining part of the optical waveguide. 4. The semiconductor optical device according to any one of items 3 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13540590A JPH0430114A (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | Semiconductor optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13540590A JPH0430114A (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | Semiconductor optical element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430114A true JPH0430114A (en) | 1992-02-03 |
Family
ID=15150960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13540590A Pending JPH0430114A (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | Semiconductor optical element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0430114A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148701A (en) * | 1994-11-23 | 1996-06-07 | Korea Electron Telecommun | Metal / semiconductor junction Schottky diode optical device using distorted growth layer |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP13540590A patent/JPH0430114A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148701A (en) * | 1994-11-23 | 1996-06-07 | Korea Electron Telecommun | Metal / semiconductor junction Schottky diode optical device using distorted growth layer |
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