JPH0530254B2 - - Google Patents
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- JPH0530254B2 JPH0530254B2 JP1085686A JP1085686A JPH0530254B2 JP H0530254 B2 JPH0530254 B2 JP H0530254B2 JP 1085686 A JP1085686 A JP 1085686A JP 1085686 A JP1085686 A JP 1085686A JP H0530254 B2 JPH0530254 B2 JP H0530254B2
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、低電圧で駆動して高い消光比が得ら
れ、かつ高速変調が可能な光変調器に関する。
れ、かつ高速変調が可能な光変調器に関する。
（従来の技術）
電界印加により生じる量子井戸内の電子もしく
は正孔のエネルギー準位の変化を利用する光変調
器が、山西氏により提案され、ジヤパニーズ・ジ
ヤーナル・オブ・アプライド・フイジツクス
（Japanese Journal of Applied Physics）誌
1983年22巻 L22ページに報告されている。これ
は、電界を印加することによつて量子井戸層の光
吸収スペクトルを全体として長波長側にずらし、
これにより生じる長波長領域の光吸収係数の増大
を利用するものである。
は正孔のエネルギー準位の変化を利用する光変調
器が、山西氏により提案され、ジヤパニーズ・ジ
ヤーナル・オブ・アプライド・フイジツクス
（Japanese Journal of Applied Physics）誌
1983年22巻 L22ページに報告されている。これ
は、電界を印加することによつて量子井戸層の光
吸収スペクトルを全体として長波長側にずらし、
これにより生じる長波長領域の光吸収係数の増大
を利用するものである。
（発明が解決しようとする問題点）
上述の従来の光変調器は、電界により光吸収ス
ペクトルが長波長側にずれる場合、同時に電子と
正孔の波動関数が相互に空間的に分離し、光吸収
確率が小さくなり、このために長波長側に移動し
た光吸収端付近の吸収係数が小さくなるという欠
点を有する。また、高い消光比を得るために必要
となる駆動電圧も実用上はまだ高めである。
ペクトルが長波長側にずれる場合、同時に電子と
正孔の波動関数が相互に空間的に分離し、光吸収
確率が小さくなり、このために長波長側に移動し
た光吸収端付近の吸収係数が小さくなるという欠
点を有する。また、高い消光比を得るために必要
となる駆動電圧も実用上はまだ高めである。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供す
る光変調器は、少なくとも３角つの導体層を順次
に積層してなり、これらの層の層厚の和が電子の
平均自由行程より小さい量子井戸層と、この量子
井戸層を構成するいずれの半導体層よりも大きな
禁制帯幅を有する半導体層からなる障壁層とを交
互に積層してなる多重量子井戸構造を含み、この
多重量子井戸構造の積層方向に電界を印加する手
段を有する光変調器において、前記量子井戸層を
構成する複数の半導体層のうち前記障壁層と隣接
していない少なくとも１つの半導体層がこの半導
体層に接接する半導体層より狭い禁制帯幅を有す
る狭禁制帯幅層であり、前記量子井戸層のこの狭
禁制帯幅層を除く部分の禁制帯幅が積層方向に関
して単調に変化していることに特徴がある。
る光変調器は、少なくとも３角つの導体層を順次
に積層してなり、これらの層の層厚の和が電子の
平均自由行程より小さい量子井戸層と、この量子
井戸層を構成するいずれの半導体層よりも大きな
禁制帯幅を有する半導体層からなる障壁層とを交
互に積層してなる多重量子井戸構造を含み、この
多重量子井戸構造の積層方向に電界を印加する手
段を有する光変調器において、前記量子井戸層を
構成する複数の半導体層のうち前記障壁層と隣接
していない少なくとも１つの半導体層がこの半導
体層に接接する半導体層より狭い禁制帯幅を有す
る狭禁制帯幅層であり、前記量子井戸層のこの狭
禁制帯幅層を除く部分の禁制帯幅が積層方向に関
して単調に変化していることに特徴がある。
（作用）
以下、図面を参照して本発明の作用を説明す
る。以下の説明は、理解を容易にするるため、多
重量子井戸構造に含まれている一つの量子井戸構
造（１つの量子井戸層と、その両側の２つの障壁
層から成る）に注目する。ただし、他の量子井戸
構造についても全く同様の作用が生ずる。
る。以下の説明は、理解を容易にするるため、多
重量子井戸構造に含まれている一つの量子井戸構
造（１つの量子井戸層と、その両側の２つの障壁
層から成る）に注目する。ただし、他の量子井戸
構造についても全く同様の作用が生ずる。
第１図ａ，ｂは、電界を印加しないとき（本図
ａ）、及び電界を積層方向に印加したとき（本図
ｂ）の、本発明による量子井戸構造の模式的なバ
ンド構造と、電子及び正孔の波動関数を示す図で
ある。第２図ａ，ｂは電界を印加しないとき（本
図ａ）、及び電界を積層方向に印加したとき（本
図ｂ）の従来の矩形量子井戸構造の模式的なバン
ド構造と、電子及び正孔の波動関数を示す図であ
る。
ａ）、及び電界を積層方向に印加したとき（本図
ｂ）の、本発明による量子井戸構造の模式的なバ
ンド構造と、電子及び正孔の波動関数を示す図で
ある。第２図ａ，ｂは電界を印加しないとき（本
図ａ）、及び電界を積層方向に印加したとき（本
図ｂ）の従来の矩形量子井戸構造の模式的なバン
ド構造と、電子及び正孔の波動関数を示す図であ
る。
このような量子井戸内の電子状態の解析に広く
用いられている通常の有効質量近似による解析の
結果、本発明の量子井戸構造では、積層方向への
電界印加によつて光吸収端の長波長化が容易で、
従来の矩形量子井戸構造に比べて同一電界を印加
したときの波長移動量が大きいことが示された。
第４図は、積層方向に電界を印加したときにおけ
る光吸収端のシフト量を示す図である（本図にお
いて符号４１は、本発明の量子井戸構造の特性線
を示し、また符号４２は従来の矩形量子井戸構造
の特性線を示す）。この第４図より、本発明の量
子井戸構造は、従来の矩形量子井戸構造にくらべ
て小さな電界強度において大きい光吸収端変化を
誘起することがわかる。ただしこの計算例では量
子井戸層厚は100Åとした。また、本発明の量子
井戸構造においては、量子井戸層内の狭禁制帯幅
層厚は10Åとした。第４図での電界の方向は第１
図ｂ及び第２図ｂに示した方向である。
用いられている通常の有効質量近似による解析の
結果、本発明の量子井戸構造では、積層方向への
電界印加によつて光吸収端の長波長化が容易で、
従来の矩形量子井戸構造に比べて同一電界を印加
したときの波長移動量が大きいことが示された。
第４図は、積層方向に電界を印加したときにおけ
る光吸収端のシフト量を示す図である（本図にお
いて符号４１は、本発明の量子井戸構造の特性線
を示し、また符号４２は従来の矩形量子井戸構造
の特性線を示す）。この第４図より、本発明の量
子井戸構造は、従来の矩形量子井戸構造にくらべ
て小さな電界強度において大きい光吸収端変化を
誘起することがわかる。ただしこの計算例では量
子井戸層厚は100Åとした。また、本発明の量子
井戸構造においては、量子井戸層内の狭禁制帯幅
層厚は10Åとした。第４図での電界の方向は第１
図ｂ及び第２図ｂに示した方向である。
近似的に光吸収係数の比例するところの重なり
積分の２乗｜Mcv｜2の電界依存性を第５図に示
した。ここでMcvは電子の波動関数をΨe〈Ｚ〉，
正孔の波動関数をΨh〈Ｚ〉としたとき、 Mcv＝∫∞ -∞dZΨe〈Ｚ〉Ψh〈Ｚ〉 で与えられる（第５図において符号５１は本発明
の量子井戸構造の特性線を示し、符号52は従来の
矩形量子井戸構造の特性線を示す）。第４図と第
５図から、同じだけの光吸収端の長波長化を行な
う電界強度においては、重なり積分２乗｜Mcv
｜2の値は、本発明の量子井戸構造における方が、
従来の矩形量子井戸構造におけるものよりも大き
いことがわかる。ただし、この計算例では量子井
戸層厚は100Å、また本発明の量子井戸構造にお
いては量子井戸層内の狭禁制帯幅層厚は10Åとし
た。また、第５図での電界の方向は第１図ｂ及び
第２図ｂに示した方向である。
積分の２乗｜Mcv｜2の電界依存性を第５図に示
した。ここでMcvは電子の波動関数をΨe〈Ｚ〉，
正孔の波動関数をΨh〈Ｚ〉としたとき、 Mcv＝∫∞ -∞dZΨe〈Ｚ〉Ψh〈Ｚ〉 で与えられる（第５図において符号５１は本発明
の量子井戸構造の特性線を示し、符号52は従来の
矩形量子井戸構造の特性線を示す）。第４図と第
５図から、同じだけの光吸収端の長波長化を行な
う電界強度においては、重なり積分２乗｜Mcv
｜2の値は、本発明の量子井戸構造における方が、
従来の矩形量子井戸構造におけるものよりも大き
いことがわかる。ただし、この計算例では量子井
戸層厚は100Å、また本発明の量子井戸構造にお
いては量子井戸層内の狭禁制帯幅層厚は10Åとし
た。また、第５図での電界の方向は第１図ｂ及び
第２図ｂに示した方向である。
第６図は、電界による光吸収係数の変化を、本
発明の量子井戸構造について模式的に示す図であ
る。
発明の量子井戸構造について模式的に示す図であ
る。
なお、量子井戸層が一層だけからなり、単に、
その禁制帯幅が単調に変化しているだけのものよ
り、本発明の量子井戸構造は大きな光吸収係数を
持つ。第４図の特性線４３及び第５図の特性線５
３は、それぞれ量子井戸層が一層だけからなり、
単にその禁制帯幅が単調に変化している量子井戸
構造の積層方向に電界を印加したときにおける光
吸収端のシフト量及び重なり積分の２乗｜Mcv
｜2の値の電界依存性を示す。第３図ａ，ｂはこ
の量子井戸構造において電界を印加しないとき
（本図ａ）と、電界を印加したとき（本図ｂ）の
模式的なバンド構造と、電子及び正孔の波動関数
を示す図である。この計算例では量子井戸層厚は
100Åとした。第４図と第５図から量子井戸層が
一層だけからなり単にその禁制帯幅が単調に変化
しているだけの量子井戸構造では、電界による光
吸収端のシフト量は本発明の量子井戸構造とほぼ
同程度であるが、重なり積分２乗｜Mcv｜2の値
は本発明の量子井戸構造におけるものより電界印
加により大きく低減し、よつて光吸収確率が小さ
くなる欠点を有することがわかる。本発明におけ
る量子井戸構造では、その中に狭禁制帯幅層を設
けることにより、上記の欠点を回避する。すなわ
ち、量子井戸層内の狭禁制帯幅は電子の波動関数
を補捉する役割を果たすから、電界印加によつて
も電子の波動関数の拡がりは抑制され、従つて重
なり積分の２乗｜Mcv｜2の値は小さくなりにく
い。また、この狭禁制帯幅層は、電子の波動関数
をわずかに捕捉する役割を果たせばよいから、単
一でなく複数であつてもよく、またその位置は中
央付近であれば必ずしも量子井戸層の中央にある
必要はない。
その禁制帯幅が単調に変化しているだけのものよ
り、本発明の量子井戸構造は大きな光吸収係数を
持つ。第４図の特性線４３及び第５図の特性線５
３は、それぞれ量子井戸層が一層だけからなり、
単にその禁制帯幅が単調に変化している量子井戸
構造の積層方向に電界を印加したときにおける光
吸収端のシフト量及び重なり積分の２乗｜Mcv
｜2の値の電界依存性を示す。第３図ａ，ｂはこ
の量子井戸構造において電界を印加しないとき
（本図ａ）と、電界を印加したとき（本図ｂ）の
模式的なバンド構造と、電子及び正孔の波動関数
を示す図である。この計算例では量子井戸層厚は
100Åとした。第４図と第５図から量子井戸層が
一層だけからなり単にその禁制帯幅が単調に変化
しているだけの量子井戸構造では、電界による光
吸収端のシフト量は本発明の量子井戸構造とほぼ
同程度であるが、重なり積分２乗｜Mcv｜2の値
は本発明の量子井戸構造におけるものより電界印
加により大きく低減し、よつて光吸収確率が小さ
くなる欠点を有することがわかる。本発明におけ
る量子井戸構造では、その中に狭禁制帯幅層を設
けることにより、上記の欠点を回避する。すなわ
ち、量子井戸層内の狭禁制帯幅は電子の波動関数
を補捉する役割を果たすから、電界印加によつて
も電子の波動関数の拡がりは抑制され、従つて重
なり積分の２乗｜Mcv｜2の値は小さくなりにく
い。また、この狭禁制帯幅層は、電子の波動関数
をわずかに捕捉する役割を果たせばよいから、単
一でなく複数であつてもよく、またその位置は中
央付近であれば必ずしも量子井戸層の中央にある
必要はない。
最後に本発明の光変調器の基本動作をまとめ
る。まず光変調器に入射する光の周波数に対応す
るエネルギーを、電界印加を行なわない場合の光
吸収端よりわずかに低エネルギー側にしておき、
光変調器は光を通過できる状態にしておく。次に
電界（電界の方向は第１図ｂと同じ）を印加する
ことにより光吸収端を低エネルギー側へずらせ、
光を吸収させて光変調器が光を透過できない状態
にする。
る。まず光変調器に入射する光の周波数に対応す
るエネルギーを、電界印加を行なわない場合の光
吸収端よりわずかに低エネルギー側にしておき、
光変調器は光を通過できる状態にしておく。次に
電界（電界の方向は第１図ｂと同じ）を印加する
ことにより光吸収端を低エネルギー側へずらせ、
光を吸収させて光変調器が光を透過できない状態
にする。
以上の一連の動作で、本発明の量子井戸構造を
もつ光変調器は、低電圧駆動による電界印加によ
つて入射光を有効に遮断する機能を有する。
もつ光変調器は、低電圧駆動による電界印加によ
つて入射光を有効に遮断する機能を有する。
（実施例）
次に本発明の実施例を挙げ説明する。
第７図ａに本発明の第１の実施例を斜視図で示
し、同図ｂにこの実施例における多重量子井戸構
造を拡大断面図で示す。この実施例は、分子線エ
ピタキシー（MBE）法により製作したものであ
る。この実施例の製作に当つては、まずSiドープ
ｎ型GaAs基板７１上に厚さ1.0μｍのSiドープｎ
型GaAsバツフアー層７２、厚さ2.0μｍのSiドー
プｎ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層７３を積層する。
次にAl組成比ｘを０から0.075まで連続的に変化
させた厚さ45ÅのノンドープAlxGa1-xAs層７４
１と、厚さ10ÅのノンドープGaAs層７４２と、
Al組成比ｘを0.075から0.15まで連続的に変化さ
せた厚さ45ÅのノンドープAlxGa1-xAs層７４３
の３つの層をこの順に積層してなり全体として厚
さが100Åである量子井戸層７４と、厚さ80Åの
ノンドープAl0.4Ga0.6As障壁層７５とを交互に30
周期積層する。その上に厚さ2.0μｍのBeドープ
ｐ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層７６、厚さ0.5μｍの
Beドープｐ型GaAsコンタクト層７７を成長して
多層構造を製作した。第７図ｂの多重量子井戸構
造の部分断面図は同図ａに符号で示す円内の一
部である。次にこれを５×５mm程度の大きさに
し、上面及び下面のGaAs層を選択エツチングに
より円形に除去し、それ以外のGaAs層上に電極
７８を形成してこの実施例の製作を完了した。
し、同図ｂにこの実施例における多重量子井戸構
造を拡大断面図で示す。この実施例は、分子線エ
ピタキシー（MBE）法により製作したものであ
る。この実施例の製作に当つては、まずSiドープ
ｎ型GaAs基板７１上に厚さ1.0μｍのSiドープｎ
型GaAsバツフアー層７２、厚さ2.0μｍのSiドー
プｎ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層７３を積層する。
次にAl組成比ｘを０から0.075まで連続的に変化
させた厚さ45ÅのノンドープAlxGa1-xAs層７４
１と、厚さ10ÅのノンドープGaAs層７４２と、
Al組成比ｘを0.075から0.15まで連続的に変化さ
せた厚さ45ÅのノンドープAlxGa1-xAs層７４３
の３つの層をこの順に積層してなり全体として厚
さが100Åである量子井戸層７４と、厚さ80Åの
ノンドープAl0.4Ga0.6As障壁層７５とを交互に30
周期積層する。その上に厚さ2.0μｍのBeドープ
ｐ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層７６、厚さ0.5μｍの
Beドープｐ型GaAsコンタクト層７７を成長して
多層構造を製作した。第７図ｂの多重量子井戸構
造の部分断面図は同図ａに符号で示す円内の一
部である。次にこれを５×５mm程度の大きさに
し、上面及び下面のGaAs層を選択エツチングに
より円形に除去し、それ以外のGaAs層上に電極
７８を形成してこの実施例の製作を完了した。
この円形のGaAs層を除去した部分に垂直方向
に光を入射し、電圧を上記電極間に印加して透過
光スペクトルの電圧依存性を調べた。電圧を正方
向、つまりｎ側の電極を接地し、ｐ側の電極に負
の電圧を印加した際には、光吸収端は長波長化し
た。＋2Vから0Vまでの電圧を印加した際の光吸
収端の変化量は−6meVから0meVであり、光吸
収端近傍の光吸収率がほとんど変動しなかつた。
そして光変調性は良好であつた。
に光を入射し、電圧を上記電極間に印加して透過
光スペクトルの電圧依存性を調べた。電圧を正方
向、つまりｎ側の電極を接地し、ｐ側の電極に負
の電圧を印加した際には、光吸収端は長波長化し
た。＋2Vから0Vまでの電圧を印加した際の光吸
収端の変化量は−6meVから0meVであり、光吸
収端近傍の光吸収率がほとんど変動しなかつた。
そして光変調性は良好であつた。
次に本発明の第２の実施例について説明する。
第８図ａは本実施例の斜視図、同図ｂはこの実施
例における多重量子井戸構造の拡大断面図であ
る。この実施例の製作に当つてはまず気相成長法
によりＳドープｎ型InP基板８１上に厚さ2.0μｍ
のＳドープｎ型InPバツフアー層８２を積層し、
次にAs組成比ｘを0.50から0.55まで連続的に変化
させた厚さ50ÅのノンドープIn0.75Ga0.25ASxP1-x
層８３１と、厚さ20ÅのノンドープIn0.75Ga0.25
As0.50P0.50層８３２とAs組成比ｘを0.55から0.60
まで連続的に変化させた厚さ50Åのノンドープ
In0.75Ga0.25AsxP1-x層８３３の３つの層をこの順
に積層してなり全体として厚さが120Åの量子井
戸層８３と、厚さ60ÅのノンドープInP障壁層８
４を交互に６周期積層し、その上に厚さ2.5μｍの
Zoドープｐ型InPクラツド層８５、厚さ0.5μｍの
Zoドープｐ型InGaAsPコンタクト層８６を積層
した基板を製作した。第８図ｂに示す多重量子井
戸構造の部分断面図は、同図ａに符号Ｉで示す円
内の一部である。次に基板の両面に電極８７を形
成し、そして基板上面にCVD法によりSiO2膜を
付着させた後に通常のフオトリソグラフイー法に
より、1.5μｍ幅のストライプ状にSiO2を残して他
のSiO2を除去し、しかる後にSiO2の付着してい
ない部分をｎ型InPバツフアー層８２までエツチ
ングにより除去してから、残つていたSiO2を取
り去つて導波路構造を形成し、実施例を完成し
た。
第８図ａは本実施例の斜視図、同図ｂはこの実施
例における多重量子井戸構造の拡大断面図であ
る。この実施例の製作に当つてはまず気相成長法
によりＳドープｎ型InP基板８１上に厚さ2.0μｍ
のＳドープｎ型InPバツフアー層８２を積層し、
次にAs組成比ｘを0.50から0.55まで連続的に変化
させた厚さ50ÅのノンドープIn0.75Ga0.25ASxP1-x
層８３１と、厚さ20ÅのノンドープIn0.75Ga0.25
As0.50P0.50層８３２とAs組成比ｘを0.55から0.60
まで連続的に変化させた厚さ50Åのノンドープ
In0.75Ga0.25AsxP1-x層８３３の３つの層をこの順
に積層してなり全体として厚さが120Åの量子井
戸層８３と、厚さ60ÅのノンドープInP障壁層８
４を交互に６周期積層し、その上に厚さ2.5μｍの
Zoドープｐ型InPクラツド層８５、厚さ0.5μｍの
Zoドープｐ型InGaAsPコンタクト層８６を積層
した基板を製作した。第８図ｂに示す多重量子井
戸構造の部分断面図は、同図ａに符号Ｉで示す円
内の一部である。次に基板の両面に電極８７を形
成し、そして基板上面にCVD法によりSiO2膜を
付着させた後に通常のフオトリソグラフイー法に
より、1.5μｍ幅のストライプ状にSiO2を残して他
のSiO2を除去し、しかる後にSiO2の付着してい
ない部分をｎ型InPバツフアー層８２までエツチ
ングにより除去してから、残つていたSiO2を取
り去つて導波路構造を形成し、実施例を完成し
た。
この道波路構造に光を入射し、導波させた光の
透過スペクトルの印加電圧依存性を測定したとこ
ろ、印加電圧が＋1V，0V，−1Vの際の光吸収端
は、それぞれ1295nm，1305nm，1314nmであつ
た。そして導波路長を200μｍとし、波長1300nm
のレーザ光を入射し、上記電圧を変調して印加し
たところ、＋1V印加時にはもとのレーザ光強度の
約１％、−1Vでは70％の光が取り出された。この
際の消光比は約18dBであり、非常に高い消光比
であつた。そして、この印加電圧の変調により光
の強度変調を行なつたところ、変調可能であつた
最高周波数は約3GHｇであり、しかもこれは電
極間の寄生容量により決定されたものであつて、
素子構造によるものではなかつた。
透過スペクトルの印加電圧依存性を測定したとこ
ろ、印加電圧が＋1V，0V，−1Vの際の光吸収端
は、それぞれ1295nm，1305nm，1314nmであつ
た。そして導波路長を200μｍとし、波長1300nm
のレーザ光を入射し、上記電圧を変調して印加し
たところ、＋1V印加時にはもとのレーザ光強度の
約１％、−1Vでは70％の光が取り出された。この
際の消光比は約18dBであり、非常に高い消光比
であつた。そして、この印加電圧の変調により光
の強度変調を行なつたところ、変調可能であつた
最高周波数は約3GHｇであり、しかもこれは電
極間の寄生容量により決定されたものであつて、
素子構造によるものではなかつた。
以上ここでは２つの実施例について述べたが、
本発明は量子井戸での禁制帯幅の変化のしかた、
材料系、半導体成長方法等において上述の実施例
に何ら限定されない。
本発明は量子井戸での禁制帯幅の変化のしかた、
材料系、半導体成長方法等において上述の実施例
に何ら限定されない。
（発明の効果）
本発明による光変調器は、以上に述べたよう
に、低電圧で高い消光比を得ることができ、かつ
高速変調が可能である。
に、低電圧で高い消光比を得ることができ、かつ
高速変調が可能である。
第１図ａ，ｂは本発明の原理を説明するための
バンド構造ならびに電子と正孔の波動関数を示す
模式図である。第２図ａ，ｂの従来の量子井戸構
造のバンド構造ならびに電子と正孔の波動関数を
示す模式図である。第３図ａ，ｂは、量子井戸層
が一層だけからなり、単にその禁制帯幅が単調に
変化しているだけの量子井戸構造のバンド構造な
らびに電子と正孔の波動関数を示す模式図であ
る。第４図は量子井戸構造における電界による光
吸収端の変化量を示す図である。第５図は量子井
戸構造における電界による重なり積分の２乗｜
Mcv｜2の値の変化を示す図である。第６図は本
発明の量子井戸構造において、電界により光吸収
係数が変化する様子を示す模式図である。第７図
ａは本発明の第１の実施例を示す斜視図、同図ｂ
はその実施例における多重量子井戸構造の部分を
示す断面図である。第８図ａは本発明の第２の実
施例を示す斜視図、同図ｂは本図ａの実施例にお
ける多重量子井戸構造の部分を示す断面図であ
る。 １１，２１，３１…量子井戸層、１２，２２，
３２…障壁層、１３…狭禁制帯幅、４１…本発明
の量子井戸構造における光吸収端シフトの電界依
存性を示す特性線、４２…従来の矩形量子井戸構
造における光吸収端シフトの電界依存性を示す特
性線、４３…量子井戸層が一層だけからなり、単
にその禁制帯幅が単調に変化しているだけの量子
井戸構造における光吸収端シフトの電界依存性を
示す特性線、５１…本発明の量子井戸構造におけ
る重なり積分の２乗｜Mcv｜2の電界依存性を示
す特性線、５２…従来の矩形量子井戸構造におけ
る重なり積分の２乗｜Mcv｜2の電界依存性を示
す特性線、５３…量子井戸層が一層だけからな
り、単にその禁制帯幅が単調に変化しているだけ
の量子井戸構造における重なり積分の２乗｜
Mcv｜2の電界依存性を示す特性線、７１…ｎ型
GaAs基板、７２…ｎ型GaAsバツフアー層、７
３…ｎ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層、７４…ノンド
ープ量子井戸層、７５…ノンドープAl0.4Ga0.6As
障壁層、７６…ｐ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層、７
７…ｐ型GaAsコンタクト層、７８…電極、７４
１…ノンドープAlxGa1-xAs層（０ｘ0.075）、
７４２…ノンドープGaAs層、７４３…ノンドー
プAlxGa1-xAs層（0.075ｘ0.15）、８１…ｎ型
InP基板、８２…ｎ型InPバツフアー層、８３…
ノンドープ量子井戸層、８４…ノンドープInP障
壁層、８５…ｐ型InPクラツド層、８６…ｐ型
InGaAsPコンタクト層、８７…電極、８３１…
ノンドープIn0.75Ga0.25AsxP1-x層（0.50ｘ
0.55）、８３２…ノンドープIn0.75Ga0.25As0.50P0.50
層、８３３…ノンドープIn0.75Ga0.25AsxP1-x層
（0.55ｘ0.60）。
バンド構造ならびに電子と正孔の波動関数を示す
模式図である。第２図ａ，ｂの従来の量子井戸構
造のバンド構造ならびに電子と正孔の波動関数を
示す模式図である。第３図ａ，ｂは、量子井戸層
が一層だけからなり、単にその禁制帯幅が単調に
変化しているだけの量子井戸構造のバンド構造な
らびに電子と正孔の波動関数を示す模式図であ
る。第４図は量子井戸構造における電界による光
吸収端の変化量を示す図である。第５図は量子井
戸構造における電界による重なり積分の２乗｜
Mcv｜2の値の変化を示す図である。第６図は本
発明の量子井戸構造において、電界により光吸収
係数が変化する様子を示す模式図である。第７図
ａは本発明の第１の実施例を示す斜視図、同図ｂ
はその実施例における多重量子井戸構造の部分を
示す断面図である。第８図ａは本発明の第２の実
施例を示す斜視図、同図ｂは本図ａの実施例にお
ける多重量子井戸構造の部分を示す断面図であ
る。 １１，２１，３１…量子井戸層、１２，２２，
３２…障壁層、１３…狭禁制帯幅、４１…本発明
の量子井戸構造における光吸収端シフトの電界依
存性を示す特性線、４２…従来の矩形量子井戸構
造における光吸収端シフトの電界依存性を示す特
性線、４３…量子井戸層が一層だけからなり、単
にその禁制帯幅が単調に変化しているだけの量子
井戸構造における光吸収端シフトの電界依存性を
示す特性線、５１…本発明の量子井戸構造におけ
る重なり積分の２乗｜Mcv｜2の電界依存性を示
す特性線、５２…従来の矩形量子井戸構造におけ
る重なり積分の２乗｜Mcv｜2の電界依存性を示
す特性線、５３…量子井戸層が一層だけからな
り、単にその禁制帯幅が単調に変化しているだけ
の量子井戸構造における重なり積分の２乗｜
Mcv｜2の電界依存性を示す特性線、７１…ｎ型
GaAs基板、７２…ｎ型GaAsバツフアー層、７
３…ｎ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層、７４…ノンド
ープ量子井戸層、７５…ノンドープAl0.4Ga0.6As
障壁層、７６…ｐ型Al0.4Ga0.6Asクラツド層、７
７…ｐ型GaAsコンタクト層、７８…電極、７４
１…ノンドープAlxGa1-xAs層（０ｘ0.075）、
７４２…ノンドープGaAs層、７４３…ノンドー
プAlxGa1-xAs層（0.075ｘ0.15）、８１…ｎ型
InP基板、８２…ｎ型InPバツフアー層、８３…
ノンドープ量子井戸層、８４…ノンドープInP障
壁層、８５…ｐ型InPクラツド層、８６…ｐ型
InGaAsPコンタクト層、８７…電極、８３１…
ノンドープIn0.75Ga0.25AsxP1-x層（0.50ｘ
0.55）、８３２…ノンドープIn0.75Ga0.25As0.50P0.50
層、８３３…ノンドープIn0.75Ga0.25AsxP1-x層
（0.55ｘ0.60）。
Claims (1)
- １ 少なくとも３つの半導体層を順次に積層して
なりこれらの層の層厚の和が電子の平均自由行程
より小さい量子井戸層と、この量子井戸層を構成
するいずれの半導体層よりも大きな禁制帯幅を有
する半導体層からなる障壁層とを交互に積層して
なる多重量子井戸構造を含み、この多重量子井戸
構造の積層方向に電界を印加する手段を有する光
変調器において、前記量子井戸層を構成する複数
の半導体層のうち前記障壁層と隣接していない少
なくとも１つの半導体層がこの半導体層に接する
半導体層より狭い禁制帯幅を有する狭禁制帯幅層
であり、前記量子井戸層のこの狭禁制帯幅層を除
く部分の禁制帯幅が積層方向に関して単調に変化
していることを特徴とする光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085686A JPS62169115A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085686A JPS62169115A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62169115A JPS62169115A (ja) | 1987-07-25 |
| JPH0530254B2 true JPH0530254B2 (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=11761995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085686A Granted JPS62169115A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62169115A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6456413A (en) * | 1987-03-25 | 1989-03-03 | Toshiba Corp | Semiconductor optical element |
| JP2670051B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1997-10-29 | 日本電信電話株式会社 | 量子井戸型光変調器 |
| JPH01179125A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光空間変調素子 |
| IT1232381B (it) * | 1989-01-26 | 1992-02-17 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Modulatore elettro ottico a doppio pozzo quantico |
| US7443561B2 (en) * | 2005-06-08 | 2008-10-28 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Deep quantum well electro-absorption modulator |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP1085686A patent/JPS62169115A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62169115A (ja) | 1987-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |