JPH0882810A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
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- JPH0882810A JPH0882810A JP6219748A JP21974894A JPH0882810A JP H0882810 A JPH0882810 A JP H0882810A JP 6219748 A JP6219748 A JP 6219748A JP 21974894 A JP21974894 A JP 21974894A JP H0882810 A JPH0882810 A JP H0882810A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光スイッチに関し、光導波路での光の吸収損
失をなくすと共に、小型で感度を高め、且つ、低電圧動
作を可能にする。 【構成】 １本の主光導波路３と２本の分岐光導波路
４，５とからなる分岐型の半導体光導波路を半絶縁性の
半導体層からなる多重量子井戸構造により構成すると共
に、前記２本の分岐光導波路４，５に挟まれた領域を一
導電型領域１０とし、前記２本の分岐光導波路４，５を
介して前記一導電型領域１０に対向する２つの領域を反
対導電型領域１１，１２にする。
失をなくすと共に、小型で感度を高め、且つ、低電圧動
作を可能にする。 【構成】 １本の主光導波路３と２本の分岐光導波路
４，５とからなる分岐型の半導体光導波路を半絶縁性の
半導体層からなる多重量子井戸構造により構成すると共
に、前記２本の分岐光導波路４，５に挟まれた領域を一
導電型領域１０とし、前記２本の分岐光導波路４，５を
介して前記一導電型領域１０に対向する２つの領域を反
対導電型領域１１，１２にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光スイッチに関するもの
であり、特に、光コンピュータや光インターコネクショ
ン等の光を利用する情報処理装置の光回路を構成する光
スイッチに関するものである。
であり、特に、光コンピュータや光インターコネクショ
ン等の光を利用する情報処理装置の光回路を構成する光
スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光を利用する情報処理装置の光回路を構
成する光演算回路の基本的なものは、光スイッチであ
り、従来、この光スイッチとしてはＬｉＮｂＯ3 結晶等
の強誘電体結晶を用いた光スイッチが広く用いられてお
り、また、バルク半導体を用いた光スイッチも提案され
ており、この場合には、半導体レーザ或いはｐｉｎ光ダ
イオード等の半導体光能動素子との一体化も可能にな
る。
成する光演算回路の基本的なものは、光スイッチであ
り、従来、この光スイッチとしてはＬｉＮｂＯ3 結晶等
の強誘電体結晶を用いた光スイッチが広く用いられてお
り、また、バルク半導体を用いた光スイッチも提案され
ており、この場合には、半導体レーザ或いはｐｉｎ光ダ
イオード等の半導体光能動素子との一体化も可能にな
る。
【０００３】いずれにしても、光コンピュータを構成す
るためには、高速光スイッチ動作の可能な素子が必要に
なり、この高速動作を行うためには、素子自体の寄生容
量の低減及び駆動電圧の低減が必要になる。
るためには、高速光スイッチ動作の可能な素子が必要に
なり、この高速動作を行うためには、素子自体の寄生容
量の低減及び駆動電圧の低減が必要になる。
【０００４】しかし、強誘電体結晶を用いた光スイッチ
は素子自体のサイズが大きく（ｃｍのオーダー）、且
つ、半導体光能動素子との一体化が困難であり、光演算
装置用の光スイッチには不向きである。
は素子自体のサイズが大きく（ｃｍのオーダー）、且
つ、半導体光能動素子との一体化が困難であり、光演算
装置用の光スイッチには不向きである。
【０００５】一方、バルク半導体を用いた光スイッチ
は、半導体光能動素子との一体化・小型化が可能である
が、ＬｉＮｂＯ3 結晶を用いた光スイッチに比べて電圧
に対する屈折率の変化が小さいので、十分な屈折率の変
化を得るためには駆動電圧を上げるか、或いは、光演算
素子の長さ（光導波路長）を長くする必要がある。
は、半導体光能動素子との一体化・小型化が可能である
が、ＬｉＮｂＯ3 結晶を用いた光スイッチに比べて電圧
に対する屈折率の変化が小さいので、十分な屈折率の変
化を得るためには駆動電圧を上げるか、或いは、光演算
素子の長さ（光導波路長）を長くする必要がある。
【０００６】しかし、これらは高速動作を阻害する要因
になり、或いは、光損失の原因となり、且つ、集積度の
向上を阻害する要因ともなる。また、半導体を用いた光
スイッチとしては、電圧の印加による屈折率の変化を利
用するものの他に、電流注入型の光スイッチも提案され
ているが、これに高速の変調をかけた場合には、注入し
たキャリアが変調に追従できなくなるので、電圧印加型
に比べて高速応答性の点で劣るという欠点がある。
になり、或いは、光損失の原因となり、且つ、集積度の
向上を阻害する要因ともなる。また、半導体を用いた光
スイッチとしては、電圧の印加による屈折率の変化を利
用するものの他に、電流注入型の光スイッチも提案され
ているが、これに高速の変調をかけた場合には、注入し
たキャリアが変調に追従できなくなるので、電圧印加型
に比べて高速応答性の点で劣るという欠点がある。
【０００７】これらの欠点を改善するために、いくつか
の提案が成されており、図７乃至図１１を用いてこれら
の提案の原理を説明する。
の提案が成されており、図７乃至図１１を用いてこれら
の提案の原理を説明する。
【０００８】図７は、本発明者が既に出願している半導
体光スイッチ（特開平６−１４８６９９号公報）を概略
的に説明する図であり、図７（ａ）は平面図であり、ま
た、図７（ｂ）は、図７（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂ’で切
断した場合の断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）の一点
鎖線Ｃ−Ｃ’で切断した場合の断面図である。
体光スイッチ（特開平６−１４８６９９号公報）を概略
的に説明する図であり、図７（ａ）は平面図であり、ま
た、図７（ｂ）は、図７（ａ）の一点鎖線Ｂ−Ｂ’で切
断した場合の断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）の一点
鎖線Ｃ−Ｃ’で切断した場合の断面図である。
【０００９】図７参照 半絶縁性基板１上に設けたクラッド層２に１本の主光導
波路３と２本の分岐光導波路４，５からなるＹ字型の分
岐状の溝部を設け、ＭＱＷ（多重量子井戸）層７、クラ
ッド層８、及び、コンタクト層９を堆積したのち、光導
波路の分岐部分に下側のクラッド層２に達するｎ型不純
物を導入してｎ型領域１５を形成すると共に、二つの分
岐光導波路４，５の中央部にも同様にｐ型不純物を導入
してｐ型領域１６，１７を形成して半導体光スイッチを
構成する。
波路３と２本の分岐光導波路４，５からなるＹ字型の分
岐状の溝部を設け、ＭＱＷ（多重量子井戸）層７、クラ
ッド層８、及び、コンタクト層９を堆積したのち、光導
波路の分岐部分に下側のクラッド層２に達するｎ型不純
物を導入してｎ型領域１５を形成すると共に、二つの分
岐光導波路４，５の中央部にも同様にｐ型不純物を導入
してｐ型領域１６，１７を形成して半導体光スイッチを
構成する。
【００１０】次に、この半導体光スイッチの動作原理
を、図８及び図１０を用いて説明する。図８は、入射光
波長対屈折率の電圧依存性を示す図であり、図７におけ
るｎ型領域１５とｐ型領域１６，１７との間に逆バイア
スの電圧を印加した場合に、光導波路におけるＭＱＷ層
７の屈折率が図の実線から破線に変化する。
を、図８及び図１０を用いて説明する。図８は、入射光
波長対屈折率の電圧依存性を示す図であり、図７におけ
るｎ型領域１５とｐ型領域１６，１７との間に逆バイア
スの電圧を印加した場合に、光導波路におけるＭＱＷ層
７の屈折率が図の実線から破線に変化する。
【００１１】これは、ＭＱＷ層７に形成されていたエキ
シトン準位が印加された電界のためにその束縛状態が解
かれるためである。このエキシトンは、半導体内におけ
る光の吸収により生じた伝導帯の電子と価電子帯の正孔
がクーロン力により互いに束縛され準位を形成するもの
である。
シトン準位が印加された電界のためにその束縛状態が解
かれるためである。このエキシトンは、半導体内におけ
る光の吸収により生じた伝導帯の電子と価電子帯の正孔
がクーロン力により互いに束縛され準位を形成するもの
である。
【００１２】バルク半導体においては、エキシトンの束
縛エネルギーは低い（例えば、ＧａＡｓの場合は、４．
２ｍｅＶ）ため、熱エネルギーの影響により室温では安
定して存在せず、屈折率変化の電圧依存性は小さいもの
の、ＭＱＷ構造においてはキャリアが閉じ込められるた
めに、拘束エネルギーが高く（同じくＧａＡｓの場合
は、例えば１６ｍｅＶ）、室温でも安定して存在し、屈
折率変化の電圧依存性は大きくなる。
縛エネルギーは低い（例えば、ＧａＡｓの場合は、４．
２ｍｅＶ）ため、熱エネルギーの影響により室温では安
定して存在せず、屈折率変化の電圧依存性は小さいもの
の、ＭＱＷ構造においてはキャリアが閉じ込められるた
めに、拘束エネルギーが高く（同じくＧａＡｓの場合
は、例えば１６ｍｅＶ）、室温でも安定して存在し、屈
折率変化の電圧依存性は大きくなる。
【００１３】図９参照 したがって、図９（ａ）に示すように、ｎ型領域１５と
ｐ型領域１６との間に逆バイアス電圧を印加した場合に
は（１８はｎ型電極、１９はｐ型電極）、ｎ型領域１５
とｐ型領域１６との間のｉ型領域にほとんどの電圧が印
加されることになり、電圧の印加前には図９（ｂ）に示
すように均一であった屈折率分布が、電圧の印加により
図９（ｃ）に示すようにｉ型領域において入射波長λop
に対する屈折率が低下する。なお、この場合、ｎ型領域
１５とｐ型領域１６との間のｉ型領域の長さを２μｍに
すると、エキシトンを消滅させるためには約２Ｖの電圧
を印加すれば良い。
ｐ型領域１６との間に逆バイアス電圧を印加した場合に
は（１８はｎ型電極、１９はｐ型電極）、ｎ型領域１５
とｐ型領域１６との間のｉ型領域にほとんどの電圧が印
加されることになり、電圧の印加前には図９（ｂ）に示
すように均一であった屈折率分布が、電圧の印加により
図９（ｃ）に示すようにｉ型領域において入射波長λop
に対する屈折率が低下する。なお、この場合、ｎ型領域
１５とｐ型領域１６との間のｉ型領域の長さを２μｍに
すると、エキシトンを消滅させるためには約２Ｖの電圧
を印加すれば良い。
【００１４】図１０参照 そして、図１０（ａ）において破線で示す屈折率が変化
する境界に光を入射した場合、入射光ｈνの入射角が全
反射角を越えるように屈折率変化と光導波路の交差角を
設定しておくと、電圧の印加された光導波路側の境界で
反射が生じ、電圧の印加されなかった反対側の光導波路
を光が導波して行き、光スイッチ動作が行われたことに
なる。図１０（ｂ）の左側は、ｎ型領域１５と第１のｐ
型領域１６との間に電圧を印加した場合の光の進路を示
すものであり、図１０（ｂ）の右側は、ｎ型領域１５と
第２のｐ型領域１７との間に電圧を印加した場合の光の
進路を示すものである。
する境界に光を入射した場合、入射光ｈνの入射角が全
反射角を越えるように屈折率変化と光導波路の交差角を
設定しておくと、電圧の印加された光導波路側の境界で
反射が生じ、電圧の印加されなかった反対側の光導波路
を光が導波して行き、光スイッチ動作が行われたことに
なる。図１０（ｂ）の左側は、ｎ型領域１５と第１のｐ
型領域１６との間に電圧を印加した場合の光の進路を示
すものであり、図１０（ｂ）の右側は、ｎ型領域１５と
第２のｐ型領域１７との間に電圧を印加した場合の光の
進路を示すものである。
【００１５】ｎ型領域とｐ型領域との間に電圧を印加し
た場合、エキシトンの消滅により屈折率は、例えば３．
５４０から３．５２０に減少する。そして、屈折率が
３．５４０の領域と屈折率が３．５２０の領域との間の
全反射角は約８４°であるので、入射光を一方の分岐導
波路のみに導波させるためには主導波路と分岐導波路と
のなす角θを１８０°−８４°（即ち、９６°）以下に
すれば良く、この角度θは全反射角に応じて設定すれば
良いものである。
た場合、エキシトンの消滅により屈折率は、例えば３．
５４０から３．５２０に減少する。そして、屈折率が
３．５４０の領域と屈折率が３．５２０の領域との間の
全反射角は約８４°であるので、入射光を一方の分岐導
波路のみに導波させるためには主導波路と分岐導波路と
のなす角θを１８０°−８４°（即ち、９６°）以下に
すれば良く、この角度θは全反射角に応じて設定すれば
良いものである。
【００１６】また、図１１は、もう一つの改善提案を示
すもので（特開昭６２−２９６１２９号公報）あり、同
じくＭＱＷ構造を利用した光導波路にショットキー電極
２０，２１を設けたものである。この場合には、不純物
の導入工程は必要ないため、電極の形成によるだけの簡
単な工程によって、光スイッチを形成することができ
る。
すもので（特開昭６２−２９６１２９号公報）あり、同
じくＭＱＷ構造を利用した光導波路にショットキー電極
２０，２１を設けたものである。この場合には、不純物
の導入工程は必要ないため、電極の形成によるだけの簡
単な工程によって、光スイッチを形成することができ
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示した
半導体光スイッチの場合は、ｎ型領域１５及びｐ型領域
１６，１７を光の伝播する領域に設けているので、この
不純物ドープ領域であるｎ型領域１５及びｐ型領域１
６，１７で光の吸収損失が生じ、光スイッチ特性が必ず
しも十分でなかった。
半導体光スイッチの場合は、ｎ型領域１５及びｐ型領域
１６，１７を光の伝播する領域に設けているので、この
不純物ドープ領域であるｎ型領域１５及びｐ型領域１
６，１７で光の吸収損失が生じ、光スイッチ特性が必ず
しも十分でなかった。
【００１８】また、図１１に示した半導体光スイッチ
は、光の吸収損失は生じないものの、十分な屈折率変化
を得るためにＭＱＷ層７に平行に電界を印加しようとす
ると、構造的に電極２０，２１の間隔を広く、例えば２
５μｍにする必要がある。そして、この広い間隔の領域
に電圧を印加して十分な屈折率変化を得ようとする大き
な電圧を印加する必要があり、結局、低電圧動作及び小
型化が難しくなる。
は、光の吸収損失は生じないものの、十分な屈折率変化
を得るためにＭＱＷ層７に平行に電界を印加しようとす
ると、構造的に電極２０，２１の間隔を広く、例えば２
５μｍにする必要がある。そして、この広い間隔の領域
に電圧を印加して十分な屈折率変化を得ようとする大き
な電圧を印加する必要があり、結局、低電圧動作及び小
型化が難しくなる。
【００１９】したがって、本発明は、光導波路での光の
吸収損失をなくすと共に、小型で低電圧動作の可能な光
スイッチを提供することを目的とする。
吸収損失をなくすと共に、小型で低電圧動作の可能な光
スイッチを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理的
構成を説明する図であり、図１を用いて本発明の課題を
解決するための手段を説明すると、本発明は、１本の主
光導波路３と２本の分岐光導波路４，５とからなる分岐
型の半導体光導波路を多重量子井戸構造により構成する
と共に、この分岐光導波路に挟まれた領域を一導電型領
域１０とし、分岐光導波路４，５を介してこの一導電型
領域１０に対向する領域を反対導電型領域１１，１２と
した光スイッチに特徴を有するものである。
構成を説明する図であり、図１を用いて本発明の課題を
解決するための手段を説明すると、本発明は、１本の主
光導波路３と２本の分岐光導波路４，５とからなる分岐
型の半導体光導波路を多重量子井戸構造により構成する
と共に、この分岐光導波路に挟まれた領域を一導電型領
域１０とし、分岐光導波路４，５を介してこの一導電型
領域１０に対向する領域を反対導電型領域１１，１２と
した光スイッチに特徴を有するものである。
【００２１】また、本発明は、分岐型の半導体光導波路
を導波する光、即ち、入射光ｈνとして、多重量子井戸
構造におけるエキシトン吸収波長よりも長波長の光を用
いることを特徴とする。
を導波する光、即ち、入射光ｈνとして、多重量子井戸
構造におけるエキシトン吸収波長よりも長波長の光を用
いることを特徴とする。
【００２２】また、本発明は、光導波路を設ける基板と
して半絶縁性基板を用いることを特徴とするものであ
り、更に、光導波路を構成するためにクラッド層に分岐
状の溝部或いは分岐状のメサ部を設けることを特徴とす
る。
して半絶縁性基板を用いることを特徴とするものであ
り、更に、光導波路を構成するためにクラッド層に分岐
状の溝部或いは分岐状のメサ部を設けることを特徴とす
る。
【００２３】
【作用】本発明は、分岐型の半導体光導波路を多重量子
井戸構造により構成すると共に、光導波路へ逆バイアス
を印加するためのｎ型領域及びｐ型領域を光導波領域の
両側に設けるようにしたので光吸収損失が少なくなる。
井戸構造により構成すると共に、光導波路へ逆バイアス
を印加するためのｎ型領域及びｐ型領域を光導波領域の
両側に設けるようにしたので光吸収損失が少なくなる。
【００２４】また、入射光ｈνとして多重量子井戸構造
におけるエキシトン吸収波長よりも長波長の光を用いて
いるので、屈折率の変化を最大限に利用できると共に、
光の吸収損失を低減することができる。
におけるエキシトン吸収波長よりも長波長の光を用いて
いるので、屈折率の変化を最大限に利用できると共に、
光の吸収損失を低減することができる。
【００２５】また、基板として半絶縁性基板を用いるこ
とにより寄生容量を低減でき、更に、クラッド層に分岐
状の溝部或いは分岐状のメサ部を設けることにより、簡
単な製造工程により光閉じ込め構造、即ち、所謂擬似埋
め込みヘテロ接合構造を形成することができる。
とにより寄生容量を低減でき、更に、クラッド層に分岐
状の溝部或いは分岐状のメサ部を設けることにより、簡
単な製造工程により光閉じ込め構造、即ち、所謂擬似埋
め込みヘテロ接合構造を形成することができる。
【００２６】
【実施例】図２乃至図５を参照して、本発明の第１の実
施例であるクラッド層に分岐状の溝部を設けた光スイッ
チの構造及び製造工程を説明する。
施例であるクラッド層に分岐状の溝部を設けた光スイッ
チの構造及び製造工程を説明する。
【００２７】図２参照 先ず、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に５０００Åのｉ型Ｉｎ
Ｐクラッド層２を堆積させたのち、通常のフォトリソグ
ラフィー工程により図２（ａ）に示すように主光導波路
３及び２本の分岐光導波路４，５からなるＹ字型の分岐
状の溝部６を形成する。なお、図２（ｂ）は、図２
（ａ）におけるＢ−Ｂ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合
の断面図であり、また、図２（ｃ）は、図２（ａ）にお
けるＣ−Ｃ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合の断面図で
ある。
Ｐクラッド層２を堆積させたのち、通常のフォトリソグ
ラフィー工程により図２（ａ）に示すように主光導波路
３及び２本の分岐光導波路４，５からなるＹ字型の分岐
状の溝部６を形成する。なお、図２（ｂ）は、図２
（ａ）におけるＢ−Ｂ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合
の断面図であり、また、図２（ｃ）は、図２（ａ）にお
けるＣ−Ｃ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合の断面図で
ある。
【００２８】図３参照 次いで、ｉ型ＩｎＰクラッド層２の上に、１００ÅのＩ
ｎＰ障壁層及び１００ÅのＩｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y
井戸層（ｘ＝０．４３８，ｙ＝０．９４０）からなる多
重量子井戸（ＭＱＷ）層７、１０００Åのｉ型ＩｎＰク
ラッド層８、及び、ｉ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層９を
順次ＭＯＶＰＥ（或いはＭＯＣＶＤ）法等の結晶成長法
により堆積させる。これにより、段差部において、溝底
部の平坦な領域の両側がＭＱＷ層７よりも屈折率の低い
ＩｎＰクラッド層２，８からなる側壁部に囲まれること
により光導波路を構成する。なお、この場合のＭＱＷ層
７の周期は２０周期である。なお、図３（ａ）及び
（ｂ）は、夫々図２（ｂ）及び（ｃ）に対応する。
ｎＰ障壁層及び１００ÅのＩｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y
井戸層（ｘ＝０．４３８，ｙ＝０．９４０）からなる多
重量子井戸（ＭＱＷ）層７、１０００Åのｉ型ＩｎＰク
ラッド層８、及び、ｉ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層９を
順次ＭＯＶＰＥ（或いはＭＯＣＶＤ）法等の結晶成長法
により堆積させる。これにより、段差部において、溝底
部の平坦な領域の両側がＭＱＷ層７よりも屈折率の低い
ＩｎＰクラッド層２，８からなる側壁部に囲まれること
により光導波路を構成する。なお、この場合のＭＱＷ層
７の周期は２０周期である。なお、図３（ａ）及び
（ｂ）は、夫々図２（ｂ）及び（ｃ）に対応する。
【００２９】図４参照 次いで、集束イオン注入装置を用いて、分岐光導波路
４，５の分岐点近傍の部分にＳｎ，Ｓｉ等のｎ型不純物
をイオン注入してｎ型領域１０を形成し、一方、分岐光
導波路４，５を介してこのｎ型領域１０と対向する領域
にはＺｎ等のｐ型不純物をイオン注入してｐ型領域１
１，１２を形成する。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）
におけるＡ−Ａ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合の断面
図であり、不純物はＭＱＷ層７を貫通してｉ型ＩｎＰク
ラッド層２に深く達するようにイオン注入される。
４，５の分岐点近傍の部分にＳｎ，Ｓｉ等のｎ型不純物
をイオン注入してｎ型領域１０を形成し、一方、分岐光
導波路４，５を介してこのｎ型領域１０と対向する領域
にはＺｎ等のｐ型不純物をイオン注入してｐ型領域１
１，１２を形成する。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）
におけるＡ−Ａ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合の断面
図であり、不純物はＭＱＷ層７を貫通してｉ型ＩｎＰク
ラッド層２に深く達するようにイオン注入される。
【００３０】図５（ａ）参照 次いで、ｎ型領域１０上にＡｕＧｅ／Ａｕ等からなるｎ
型電極１３を形成し、ｐ型領域１１（１２）上にはＴｉ
／Ｐｔ等からなるｐ型電極を１４設けて光スイッチを完
成する。
型電極１３を形成し、ｐ型領域１１（１２）上にはＴｉ
／Ｐｔ等からなるｐ型電極を１４設けて光スイッチを完
成する。
【００３１】次に、図５を用いて、この光スイッチの動
作原理を説明する。 図５参照 この光スイッチのｎ型領域１０とｐ型領域１１との間に
逆バイアス電圧を印加すると、図９に示す従来例と全く
同じ原理により屈折率変化が生じ、逆バイアス電圧を印
加した側の分岐光導波路（図４の４）と主光導波路（図
４の３）との間で全反射が生じ、入射光ｈνは逆バイア
スの印加されない側の分岐光導波路（図４の５）の方に
導かれる。
作原理を説明する。 図５参照 この光スイッチのｎ型領域１０とｐ型領域１１との間に
逆バイアス電圧を印加すると、図９に示す従来例と全く
同じ原理により屈折率変化が生じ、逆バイアス電圧を印
加した側の分岐光導波路（図４の４）と主光導波路（図
４の３）との間で全反射が生じ、入射光ｈνは逆バイア
スの印加されない側の分岐光導波路（図４の５）の方に
導かれる。
【００３２】この実施例の場合には、ＭＱＷ層における
エキシトン吸収波長は約１．５２６μｍであり、エキシ
トンを消滅させた場合には、１．５４μｍ近傍（図８の
λop）で屈折率が最大になるので、使用する入射光ｈν
として１．５４μｍ近傍の光を用いれば、屈折率の変化
を最大限に利用できると共に、光の吸収損失を低減する
ことができる。
エキシトン吸収波長は約１．５２６μｍであり、エキシ
トンを消滅させた場合には、１．５４μｍ近傍（図８の
λop）で屈折率が最大になるので、使用する入射光ｈν
として１．５４μｍ近傍の光を用いれば、屈折率の変化
を最大限に利用できると共に、光の吸収損失を低減する
ことができる。
【００３３】上記第１の実施例においては、クラッド層
２に分岐状の溝部を設けているが、これとは逆に図６に
示すように、クラッド層２に分岐状のメサ部を設けても
良いものであり、この場合には、光導波部分はメサ部の
頂部の平坦部であり、光閉じ込め機構は第１の実施例と
同様に段差部で形成され、それ以外の光スイッチ機構も
第１の実施例と同様である。なお、図６（ｂ）は、図６
（ａ）におけるＢ−Ｂ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合
の断面図であり、また、図６（ｃ）は、図６（ａ）にお
けるＣ−Ｃ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合の断面図で
ある。
２に分岐状の溝部を設けているが、これとは逆に図６に
示すように、クラッド層２に分岐状のメサ部を設けても
良いものであり、この場合には、光導波部分はメサ部の
頂部の平坦部であり、光閉じ込め機構は第１の実施例と
同様に段差部で形成され、それ以外の光スイッチ機構も
第１の実施例と同様である。なお、図６（ｂ）は、図６
（ａ）におけるＢ−Ｂ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合
の断面図であり、また、図６（ｃ）は、図６（ａ）にお
けるＣ−Ｃ’間を結ぶ一点鎖線で切った場合の断面図で
ある。
【００３４】上記実施例においては、単体の光スイッチ
を説明しているが、本発明は、光源としての半導体レー
ザ及び受光部としてのｐｉｎ型フォトダイオード等の受
光素子、或いは、半導体光変調器等をこの光スイッチと
モノリシックに一体化して半導体光集積回路装置（オプ
トエレクトロニックＩＣ）を構成することも対象として
おり、この場合には、光軸合わせが不要になる利点があ
る。
を説明しているが、本発明は、光源としての半導体レー
ザ及び受光部としてのｐｉｎ型フォトダイオード等の受
光素子、或いは、半導体光変調器等をこの光スイッチと
モノリシックに一体化して半導体光集積回路装置（オプ
トエレクトロニックＩＣ）を構成することも対象として
おり、この場合には、光軸合わせが不要になる利点があ
る。
【００３５】また、本発明は、上記の実施例の数値範囲
に限られるものではなく、目的とする用途、即ち、使用
する光の波長帯の違いに応じて、その層厚、周期数、或
いは、分岐光導波路の分岐角度を設定すれば良いもので
あり、さらに、分岐点近傍の一導電型領域１０をｎ型領
域として説明したが、この領域をｐ型として、反対導電
型領域１１，１２をｎ型としても良く、且つ、不純物も
列挙されている元素に限られるものではない。
に限られるものではなく、目的とする用途、即ち、使用
する光の波長帯の違いに応じて、その層厚、周期数、或
いは、分岐光導波路の分岐角度を設定すれば良いもので
あり、さらに、分岐点近傍の一導電型領域１０をｎ型領
域として説明したが、この領域をｐ型として、反対導電
型領域１１，１２をｎ型としても良く、且つ、不純物も
列挙されている元素に限られるものではない。
【００３６】なお、上記の実施例における製造工程は、
図７に示す従来の光スイッチ（特開平６−１４８６９９
号公報）の製造工程と同様であるので詳述しなかった
が、半導体層の堆積方法はＭＯＶＰＥに限られるもので
はなく、また、不純物導入方法も場合によっては、拡散
法でも良いものであり、更に、電極形成の際には、通常
のフォトリソグラフィー工程を用いてパターニングして
も良いし、フォトレジストパターンを用いたリフトオフ
法を用いても良い。
図７に示す従来の光スイッチ（特開平６−１４８６９９
号公報）の製造工程と同様であるので詳述しなかった
が、半導体層の堆積方法はＭＯＶＰＥに限られるもので
はなく、また、不純物導入方法も場合によっては、拡散
法でも良いものであり、更に、電極形成の際には、通常
のフォトリソグラフィー工程を用いてパターニングして
も良いし、フォトレジストパターンを用いたリフトオフ
法を用いても良い。
【００３７】また、上記実施例においては、ＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ系を用いて説明しているが、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系を用いても良いものであり、この場合に
は、基板が半絶縁性ＧａＡｓ、クラッド層がｉ型ＡｌＧ
ａＡｓ層、障壁層がＡｌＧａＡｓ或いはＡｌＡｓ層、井
戸層がＧａＡｓ或いはＡｌＧａＡｓ層、そして、コンタ
クト層がＧａＡｓ層となる。さらに、材料はこれに限ら
れるものではなく、ＭＱＷ半導体レーザとして使用され
ている、ＩｎＡｌＡｓ系、或いは、ＩｎＧａＡｌＡｓ系
等の他の半導体材料系をも当然に本発明の対象とするも
のである。
ｓＰ／ＩｎＰ系を用いて説明しているが、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系を用いても良いものであり、この場合に
は、基板が半絶縁性ＧａＡｓ、クラッド層がｉ型ＡｌＧ
ａＡｓ層、障壁層がＡｌＧａＡｓ或いはＡｌＡｓ層、井
戸層がＧａＡｓ或いはＡｌＧａＡｓ層、そして、コンタ
クト層がＧａＡｓ層となる。さらに、材料はこれに限ら
れるものではなく、ＭＱＷ半導体レーザとして使用され
ている、ＩｎＡｌＡｓ系、或いは、ＩｎＧａＡｌＡｓ系
等の他の半導体材料系をも当然に本発明の対象とするも
のである。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、分岐光導波路を介して
対向するようにｎ型領域及びｐ型領域を設けたので、光
導波路における光の吸収損失が大幅に低減され、光スイ
ッチを小型化できると共に、その感度を高めることがで
きる。
対向するようにｎ型領域及びｐ型領域を設けたので、光
導波路における光の吸収損失が大幅に低減され、光スイ
ッチを小型化できると共に、その感度を高めることがで
きる。
【図１】本発明の原理的構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例である分岐型の光スイッ
チの基板構造を説明する図である。
チの基板構造を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施例である分岐型の光スイッ
チの積層構造を説明する図である。
チの積層構造を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施例である分岐型の光スイッ
チの逆バイアス印加部の構造を説明する図である。
チの逆バイアス印加部の構造を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施例である分岐型の光スイッ
チに逆バイアスを印加した場合の光導波路における屈折
率の変化を説明する図である。
チに逆バイアスを印加した場合の光導波路における屈折
率の変化を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施例を説明する図である。
【図７】従来の分岐型の光スイッチの構造を説明する図
である。
である。
【図８】ＭＱＷ層における入射光波長対屈折率の電圧依
存性を説明する図である。
存性を説明する図である。
【図９】従来の分岐型の光スイッチに逆バイアスを印加
した場合の光導波路における屈折率の変化を説明する図
である。
した場合の光導波路における屈折率の変化を説明する図
である。
【図１０】従来の分岐型の光スイッチに逆バイアスを印
加した場合の光導波の状態を説明する図である。
加した場合の光導波の状態を説明する図である。
【図１１】従来のショットキー電極を用いた光スイッチ
を説明する図である。
を説明する図である。
１ 半絶縁性基板 ２ クラッド層 ３ 主光導波路 ４ 第１の分岐光導波路 ５ 第２の分岐光導波路 ６ 溝部 ７ 多重量子井戸（ＭＱＷ）層 ８ クラッド層 ９ コンタクト層 １０ ｎ型領域 １１ 第１のｐ型領域 １２ 第２のｐ型領域 １３ ｎ型電極 １４ ｐ型電極 １５ ｎ型領域 １６ 第１のｐ型領域 １７ 第２のｐ型領域 １８ ｎ型電極 １９ ｐ型電極 ２０ 第１のショットキー電極 ２１ 第２のショットキー電極
Claims (7)
- 【請求項１】 １本の主光導波路と２本の分岐光導波路
とからなる分岐型の半導体光導波路を半絶縁性の半導体
層からなる多重量子井戸構造により構成すると共に、前
記２本の分岐光導波路に挟まれた領域を一導電型領域と
し、前記２本の分岐光導波路を介して前記一導電型領域
に対向する２つの領域を反対導電型領域としたことを特
徴とする光スイッチ。 - 【請求項２】 上記一導電型領域と上記反対導電型領域
の一方との間に逆バイアスを印加することによって、上
記主光導波路から分岐光導波路への光導波の切替えを行
うようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体光
スイッチ。 - 【請求項３】 上記分岐型の半導体光導波路を導波する
光の波長が、上記多重量子井戸構造のエキシトン吸収波
長よりも長波長であることを特徴とする請求項１または
２記載の光スイッチ。 - 【請求項４】 上記分岐型の半導体光導波路を設ける基
板として、半絶縁性半導体基板を用いたことを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光スイッチ。 - 【請求項５】 上記分岐型の半導体光導波路に対応して
クラッド層に設けた分岐型の溝部を利用し、前記溝部の
底面に対応する部分の上記多重量子井戸構造を光導波路
としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
に記載の光スイッチ。 - 【請求項６】 上記分岐型の半導体光導波路に対応して
クラッド層に設けた分岐型のメサ部を利用し、前記メサ
部の頂部に対応する部分の上記多重量子井戸構造を光導
波路としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載の光スイッチ。 - 【請求項７】 上記分岐型の半導体光導波路と、上記主
光導波路に光を入射する半導体レーザ又は分岐導波路か
らの光を検出する半導体光検出器の少なくとも一方をモ
ノリシックに集積化したことを特徴とする請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219748A JPH0882810A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219748A JPH0882810A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882810A true JPH0882810A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16740381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6219748A Pending JPH0882810A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882810A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891986B2 (en) | 2003-03-18 | 2005-05-10 | Yokogawa Electric Corp. | Optical switch |
| CN111856650A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 华为技术有限公司 | 常暗光开关和光路选通装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05158085A (ja) * | 1991-12-05 | 1993-06-25 | Fujitsu Ltd | 光変調装置及びその製造方法 |
| JPH06148699A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-27 | Fujitsu Ltd | 光閉じ込め変調型半導体光スイッチ装置とその製造方法 |
| JPH06222406A (ja) * | 1993-01-26 | 1994-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光デバイス |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP6219748A patent/JPH0882810A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05158085A (ja) * | 1991-12-05 | 1993-06-25 | Fujitsu Ltd | 光変調装置及びその製造方法 |
| JPH06148699A (ja) * | 1992-11-09 | 1994-05-27 | Fujitsu Ltd | 光閉じ込め変調型半導体光スイッチ装置とその製造方法 |
| JPH06222406A (ja) * | 1993-01-26 | 1994-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光デバイス |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891986B2 (en) | 2003-03-18 | 2005-05-10 | Yokogawa Electric Corp. | Optical switch |
| CN111856650A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 华为技术有限公司 | 常暗光开关和光路选通装置 |
| CN111856650B (zh) * | 2019-04-30 | 2021-10-19 | 华为技术有限公司 | 常暗光开关和光路选通装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040525 |