JPH0961764A - 半導体光位相変調器およびその使用方法 - Google Patents
半導体光位相変調器およびその使用方法Info
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- JPH0961764A JPH0961764A JP21433595A JP21433595A JPH0961764A JP H0961764 A JPH0961764 A JP H0961764A JP 21433595 A JP21433595 A JP 21433595A JP 21433595 A JP21433595 A JP 21433595A JP H0961764 A JPH0961764 A JP H0961764A
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- phase modulator
- optical phase
- semiconductor optical
- quantum well
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超高速光通信ネットワークを構成するうえで
重要となる光位相変調器及びその使用方法を提供する。 【解決手段】 基板の格子定数に井戸層及び障壁層の格
子定数が整合した多重量子井戸を光の導波層とし、電界
印加により前記多重量子井戸層の屈折率を変化させる導
波型の半導体光位相変調器において、前記量子井戸の吸
収端が前記半導体位相変調器の動作波長より６０ｍｅＶ
以上高エネルギーであり、更に前記量子井戸層の幅が１
０ｎｍ以上であり、かつ前記量子井戸に生成する二次元
励起子のボーア半径以下である。
重要となる光位相変調器及びその使用方法を提供する。 【解決手段】 基板の格子定数に井戸層及び障壁層の格
子定数が整合した多重量子井戸を光の導波層とし、電界
印加により前記多重量子井戸層の屈折率を変化させる導
波型の半導体光位相変調器において、前記量子井戸の吸
収端が前記半導体位相変調器の動作波長より６０ｍｅＶ
以上高エネルギーであり、更に前記量子井戸層の幅が１
０ｎｍ以上であり、かつ前記量子井戸に生成する二次元
励起子のボーア半径以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光通信ネッ
トワークを構成するうえで重要となる光位相変調器に関
するもので、さらに詳しく述べれば、素子の性能が入射
する光の偏光方向に依存することのない偏光無依存型半
導体光変調器及びその使用方法に関するものである。
トワークを構成するうえで重要となる光位相変調器に関
するもので、さらに詳しく述べれば、素子の性能が入射
する光の偏光方向に依存することのない偏光無依存型半
導体光変調器及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）や
有機金属化学気相成長法（ＭＯＶＰＥ）など化合物半導
体極薄映作成技術の進展によって半導体多重量子井戸
（ＭＱＷ）や超格子構造が登場し、従来のバルク半導体
に比べて著しいオプトエレクトロニクス素子の特性改良
が可能となってきた。このうちＭＱＷ構造に電界を印加
してその吸収係数あるいは屈折率を変化させる電界吸収
効果（電子閉じこめシュタルク効果）は、バルク半導体
に比べ非常に顕著であり、これを用いた高速・低電圧駆
動な光位相変調器が実装されている。
有機金属化学気相成長法（ＭＯＶＰＥ）など化合物半導
体極薄映作成技術の進展によって半導体多重量子井戸
（ＭＱＷ）や超格子構造が登場し、従来のバルク半導体
に比べて著しいオプトエレクトロニクス素子の特性改良
が可能となってきた。このうちＭＱＷ構造に電界を印加
してその吸収係数あるいは屈折率を変化させる電界吸収
効果（電子閉じこめシュタルク効果）は、バルク半導体
に比べ非常に顕著であり、これを用いた高速・低電圧駆
動な光位相変調器が実装されている。
【０００３】図７に位相光変調器の斜視図を示す。図７
中、符号１はｎ電極、２はＩｎＰ基板、３は層厚１μｍ
のｎ−ＩｎＰ層、４は層厚約０．１５μｍのＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ層、５は層厚０．０５μｍ
のｉ−ＩｎＰ層、６は層厚１．５μｍのｐ−ＩｎＰ層、
７は層厚０．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓ層、８はポリイ
ミド、９はｐ側電極を各々示す。ここで、電極９の長さ
は３００μｍ、動作波長と量子井戸層の光吸収端波長と
の差（ディチューニング波長）が５８ｍｅＶである。
中、符号１はｎ電極、２はＩｎＰ基板、３は層厚１μｍ
のｎ−ＩｎＰ層、４は層厚約０．１５μｍのＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ層、５は層厚０．０５μｍ
のｉ−ＩｎＰ層、６は層厚１．５μｍのｐ−ＩｎＰ層、
７は層厚０．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓ層、８はポリイ
ミド、９はｐ側電極を各々示す。ここで、電極９の長さ
は３００μｍ、動作波長と量子井戸層の光吸収端波長と
の差（ディチューニング波長）が５８ｍｅＶである。
【０００４】図７に示した光位相変調器のＭＱＷ構造を
図８に示す。図８中、符号１０はＩｎＡｌＡｓ障壁層で
厚さ５ｎｍ、１１がＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層で厚さ８．
６ｎｍである。動作波長１．５５μｍＴＥ偏光における
素子性能を図９に示す。
図８に示す。図８中、符号１０はＩｎＡｌＡｓ障壁層で
厚さ５ｎｍ、１１がＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層で厚さ８．
６ｎｍである。動作波長１．５５μｍＴＥ偏光における
素子性能を図９に示す。
【０００５】半波長電圧３．８Ｖ、変調時の吸収増加量
１．５ｄＢという値が実現されている。光位相変調器の
場合、変調時の吸収増加量は小さいほどいいが、そのた
めにはディチューニング量を大きくしなければならな
い。しかし、ディチューニング量を大きくすると、半波
長電圧が増加してしまうといった問題があった。
１．５ｄＢという値が実現されている。光位相変調器の
場合、変調時の吸収増加量は小さいほどいいが、そのた
めにはディチューニング量を大きくしなければならな
い。しかし、ディチューニング量を大きくすると、半波
長電圧が増加してしまうといった問題があった。
【０００６】さらに、伝送方式の要請により近年では偏
光依存のない素子の要求が高まってきた。元来偏光依存
性の大きいＭＱＷを用いた素子では、偏光依存性を解消
するためにＭＱＷに歪み応力を導入することによりバン
ド構造を変化させている（参考文献：特願平３−２０２
３１５号、ＩＥＥＥ、photonics Technology LetterVo
l.６ p １２０３−１２０６等参照）。
光依存のない素子の要求が高まってきた。元来偏光依存
性の大きいＭＱＷを用いた素子では、偏光依存性を解消
するためにＭＱＷに歪み応力を導入することによりバン
ド構造を変化させている（参考文献：特願平３−２０２
３１５号、ＩＥＥＥ、photonics Technology LetterVo
l.６ p １２０３−１２０６等参照）。
【０００７】この方法によって、光吸収における軽い正
孔による寄与を重い正孔による寄与に対して相対的に増
加させることによって偏光の無依存化を図っている。こ
の結果、光強度変調器においては低電圧でかつ偏光依存
性のきわめて小さい素子が実現されている。
孔による寄与を重い正孔による寄与に対して相対的に増
加させることによって偏光の無依存化を図っている。こ
の結果、光強度変調器においては低電圧でかつ偏光依存
性のきわめて小さい素子が実現されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】同様の方法を光位相変
調器に適用してみると以下に述べる問題が生じる。すな
わち、一般的に光位相変調器のＭＱＷ層厚は光強度変調
器のそれに比べて０．３〜０．４μｍと厚い。なぜなら
ば、半波長電圧を決める電界による屈折率変化量は、Ｍ
ＱＷのＱＣＳＥによる屈折率変化と導波路の閉じこめ係
数の積になっているからである。
調器に適用してみると以下に述べる問題が生じる。すな
わち、一般的に光位相変調器のＭＱＷ層厚は光強度変調
器のそれに比べて０．３〜０．４μｍと厚い。なぜなら
ば、半波長電圧を決める電界による屈折率変化量は、Ｍ
ＱＷのＱＣＳＥによる屈折率変化と導波路の閉じこめ係
数の積になっているからである。
【０００９】したがって、大きな閉じこめ係数を得るた
め光位相変調器のＭＱＷ層は光強度変調器に比べ厚くな
っている。
め光位相変調器のＭＱＷ層は光強度変調器に比べ厚くな
っている。
【００１０】ただし、ＭＱＷ層が厚くなりすぎるとノン
ドープ層が広がるため駆動電圧の上昇を招く。
ドープ層が広がるため駆動電圧の上昇を招く。
【００１１】したがって、その最適値をとると０．３〜
０．４μｍといった値になる。ところが、ＭＱＷに応力
歪みを付加するこの方法は、臨界膜厚を越えるような大
きな膜厚では結晶に転位が発生し素子特性に重大な影響
を与える。
０．４μｍといった値になる。ところが、ＭＱＷに応力
歪みを付加するこの方法は、臨界膜厚を越えるような大
きな膜厚では結晶に転位が発生し素子特性に重大な影響
を与える。
【００１２】図１０に歪みＭＱＷ層厚とＰＬ強度との関
係を示す。図１０に示すように、井戸層に伸張歪み０．
５％を導入した場合、ＭＱＷ層厚が０．３μｍを越える
とＰＬ強度が劣化してくる（参考文献：IPRM95,WA2-4 p
p61-64近藤進他）。
係を示す。図１０に示すように、井戸層に伸張歪み０．
５％を導入した場合、ＭＱＷ層厚が０．３μｍを越える
とＰＬ強度が劣化してくる（参考文献：IPRM95,WA2-4 p
p61-64近藤進他）。
【００１３】このような光位相変調器のようなＭＱＷコ
ア層の大きな素子に歪みを導入した偏光無依存化の方法
は適用しがたく、別の方策を検討する必要があった。
ア層の大きな素子に歪みを導入した偏光無依存化の方法
は適用しがたく、別の方策を検討する必要があった。
【００１４】本発明は、光位相変調器のように大きな層
厚を有するＭＱＷ層が存在する素子において、低損失、
低駆動電圧でかつその偏光無依存化を実現する半導体光
位相変調器およびその使用方法を提供することを目的と
する。
厚を有するＭＱＷ層が存在する素子において、低損失、
低駆動電圧でかつその偏光無依存化を実現する半導体光
位相変調器およびその使用方法を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明の第１の半導体光位相変調器の構成は、基板
の格子定数に井戸層及び障壁層の格子定数が整合した多
重量子井戸を光の導波層とし、電界印加により前記多重
量子井戸層の屈折率を変化させる導波型の半導体光位相
変調器において、前記量子井戸の吸収端が前記半導体位
相変調器の動作波長より６０ｍｅＶ以上高エネルギーで
あり、更に前記量子井戸層の幅が１０ｎｍ以上であり、
かつ前記量子井戸に生成する二次元励起子のボーア半径
以下であることを特徴とする。
に、本発明の第１の半導体光位相変調器の構成は、基板
の格子定数に井戸層及び障壁層の格子定数が整合した多
重量子井戸を光の導波層とし、電界印加により前記多重
量子井戸層の屈折率を変化させる導波型の半導体光位相
変調器において、前記量子井戸の吸収端が前記半導体位
相変調器の動作波長より６０ｍｅＶ以上高エネルギーで
あり、更に前記量子井戸層の幅が１０ｎｍ以上であり、
かつ前記量子井戸に生成する二次元励起子のボーア半径
以下であることを特徴とする。
【００１６】本発明の第２の半導体光位相変調器の構成
は、第１の構成において、前記多重量子井戸の井戸層が
ＩｎＡｌＧａＡｓ四元混晶或るいは、ＩｎＧａＡｓ三元
混晶であると共に、障壁層がＩｎＡｌＡｓ乃至はＩｎＡ
ｌＧａＡｓ四元混晶で形成されていることを特徴とす
る。
は、第１の構成において、前記多重量子井戸の井戸層が
ＩｎＡｌＧａＡｓ四元混晶或るいは、ＩｎＧａＡｓ三元
混晶であると共に、障壁層がＩｎＡｌＡｓ乃至はＩｎＡ
ｌＧａＡｓ四元混晶で形成されていることを特徴とす
る。
【００１７】一方の、本発明の第１の半導体光位相変調
器の使用方法は、第１および第２の構成における半導体
位相変調器の使用に際して、偏波面の一定しない入射光
を用いることを特徴とする。
器の使用方法は、第１および第２の構成における半導体
位相変調器の使用に際して、偏波面の一定しない入射光
を用いることを特徴とする。
【００１８】本発明の第２の半導体光位相変調器の使用
方法は、第１および第２の手段における半導体位相変調
器の使用に際して、偏波面がＴＭ偏光である入射光を用
いることを特徴とする。
方法は、第１および第２の手段における半導体位相変調
器の使用に際して、偏波面がＴＭ偏光である入射光を用
いることを特徴とする。
【００１９】［作用］光学遷移つまり光吸収は、クラマ
ース・クロニッヒの関係で、屈折率に密接に関連してい
る。クラマース・クロニッヒの関係式によると、一般に
何らかの作用（例えば、電界の印加）によって誘起され
る屈折率変化は、もとになる光学遷移の波長に近いほど
大きく、またその光学遷移の度合が大きいほど大きい。
ース・クロニッヒの関係で、屈折率に密接に関連してい
る。クラマース・クロニッヒの関係式によると、一般に
何らかの作用（例えば、電界の印加）によって誘起され
る屈折率変化は、もとになる光学遷移の波長に近いほど
大きく、またその光学遷移の度合が大きいほど大きい。
【００２０】一般的に半導体の吸収端近傍の光学遷移の
大部分を支配しているのは伝導体の第一準位（以下、Ｅ
と略す）と、価電子帯の第一準位ならびに第二準位であ
る。前記価電子帯の準位は、その有効質量の違いから第
一準位を重い正孔に関する単位（以下ＨＨと記す）、第
二準位を軽い正孔に関する準位（以下ＬＨと記す）と呼
ばれている。光学遷移の選択則によると、ＴＥ偏光は両
方の準位からも許容されるのに対し、ＴＭ偏光はＬＨか
らの寄与しか許容されない。Ｅ−ＨＨ遷移（Ｅ準位とＨ
Ｈ準位の間の遷移）は、Ｅ−ＬＨ遷移（Ｅ準位とＬＨ準
位の間の遷移）に比べより低エネルギーである。半導体
光位相変調器の動作波長は、吸収端よりわずかに長波長
側つまり低エネルギー側に設定される。このため、半導
体光位相変調器の動作波長にはＥ−ＨＨ遷移の方がより
近いこととなる。したがって、動作波長における屈折率
変化には、Ｅ−ＨＨ遷移の寄与の方が支配的である。こ
の結果、Ｅ−ＨＨ遷移によるＴＥ偏波の屈折率変化の方
が、Ｅ−ＬＨ遷移によるＴＭ偏波の屈折率変化より大き
くなる。
大部分を支配しているのは伝導体の第一準位（以下、Ｅ
と略す）と、価電子帯の第一準位ならびに第二準位であ
る。前記価電子帯の準位は、その有効質量の違いから第
一準位を重い正孔に関する単位（以下ＨＨと記す）、第
二準位を軽い正孔に関する準位（以下ＬＨと記す）と呼
ばれている。光学遷移の選択則によると、ＴＥ偏光は両
方の準位からも許容されるのに対し、ＴＭ偏光はＬＨか
らの寄与しか許容されない。Ｅ−ＨＨ遷移（Ｅ準位とＨ
Ｈ準位の間の遷移）は、Ｅ−ＬＨ遷移（Ｅ準位とＬＨ準
位の間の遷移）に比べより低エネルギーである。半導体
光位相変調器の動作波長は、吸収端よりわずかに長波長
側つまり低エネルギー側に設定される。このため、半導
体光位相変調器の動作波長にはＥ−ＨＨ遷移の方がより
近いこととなる。したがって、動作波長における屈折率
変化には、Ｅ−ＨＨ遷移の寄与の方が支配的である。こ
の結果、Ｅ−ＨＨ遷移によるＴＥ偏波の屈折率変化の方
が、Ｅ−ＬＨ遷移によるＴＭ偏波の屈折率変化より大き
くなる。
【００２１】ところで、量子井戸幅が増大してくると、
一般的に量子準位間隔が小さくなってくる。すなわち、
ＨＨとＬＨとの間隔が小さくなり、エネルギー的にＥ−
ＬＨ遷移とＥ−ＨＨ遷移との差が小さくなっている。こ
のため、量子井戸幅が増大すると、ＴＭ偏波に屈折率変
化をもたらすＥ−ＬＨ遷移の寄与の度合が大きくなる。
さらに、両準位間が小さくなってくると、バンド混合効
果が起こり、Ｅ−ＨＨ遷移に関してもＴＭ偏光による光
学遷移が許容されるようになる。このため、Ｅ−ＨＨ遷
移もＴＭ偏波に屈折率変化をもたらすようになる。この
２つの効果により、ＴＭ偏波の屈折率変化が大きくな
る。
一般的に量子準位間隔が小さくなってくる。すなわち、
ＨＨとＬＨとの間隔が小さくなり、エネルギー的にＥ−
ＬＨ遷移とＥ−ＨＨ遷移との差が小さくなっている。こ
のため、量子井戸幅が増大すると、ＴＭ偏波に屈折率変
化をもたらすＥ−ＬＨ遷移の寄与の度合が大きくなる。
さらに、両準位間が小さくなってくると、バンド混合効
果が起こり、Ｅ−ＨＨ遷移に関してもＴＭ偏光による光
学遷移が許容されるようになる。このため、Ｅ−ＨＨ遷
移もＴＭ偏波に屈折率変化をもたらすようになる。この
２つの効果により、ＴＭ偏波の屈折率変化が大きくな
る。
【００２２】このようにして、量子井戸幅の増大によっ
てＴＭ偏光による屈折率変化の度合が増大すると、ある
井戸幅によってＴＥ偏光とＴＭ偏光との屈折率変化の値
が同等すなわち駆動電圧の偏光無依存化が実現できる。
また、動作波長と量子井戸層の光吸収端波長との差が６
０ｍｅＶ以上離れているため、光位相変調器に必須であ
る低損失化も同時に実現できる。
てＴＭ偏光による屈折率変化の度合が増大すると、ある
井戸幅によってＴＥ偏光とＴＭ偏光との屈折率変化の値
が同等すなわち駆動電圧の偏光無依存化が実現できる。
また、動作波長と量子井戸層の光吸収端波長との差が６
０ｍｅＶ以上離れているため、光位相変調器に必須であ
る低損失化も同時に実現できる。
【００２３】また、四元混晶を用いることにより、任意
の動作波長に対して、格子整合条件を満たしながら任意
の吸収端波長や井戸幅が選択できる。さらにＡｌを含ん
だＩｎ−Ｇａ−Ａｌ−Ａｓ系四元結晶は１．５５μｍ帯
における量子閉じこめシュタルク効果の効率がもっとも
高いため、よりいっそうの低駆動電圧が実現可能とな
る。
の動作波長に対して、格子整合条件を満たしながら任意
の吸収端波長や井戸幅が選択できる。さらにＡｌを含ん
だＩｎ−Ｇａ−Ａｌ−Ａｓ系四元結晶は１．５５μｍ帯
における量子閉じこめシュタルク効果の効率がもっとも
高いため、よりいっそうの低駆動電圧が実現可能とな
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する形態例を
図面を参照して説明する。図１に実施例で説明する光位
相変調器のＭＱＷ構造を示す。図１中、１２はＩｎＡｌ
Ａｓ障壁層で厚さ５ｎｍ、１３はＩｎＧａＡｌＡｓ井戸
層で厚さ１３ｎｍである。この両層間には格子整合条件
が満たされている。素子長（電極長）は３００μｍであ
る。動作波長と量子井戸層の光吸収端波長との差（ディ
チューニング波長）が８６ｍｅＶである。
図面を参照して説明する。図１に実施例で説明する光位
相変調器のＭＱＷ構造を示す。図１中、１２はＩｎＡｌ
Ａｓ障壁層で厚さ５ｎｍ、１３はＩｎＧａＡｌＡｓ井戸
層で厚さ１３ｎｍである。この両層間には格子整合条件
が満たされている。素子長（電極長）は３００μｍであ
る。動作波長と量子井戸層の光吸収端波長との差（ディ
チューニング波長）が８６ｍｅＶである。
【００２５】図２に実施例で示す光位相変調器の印加電
圧と位相変化量との関係を示す。図２に示すように、従
来例とは異なり、ＴＭ偏光のほうがＴＥ偏光に比べ、半
波長電圧が低く、３．５Ｖとなる。
圧と位相変化量との関係を示す。図２に示すように、従
来例とは異なり、ＴＭ偏光のほうがＴＥ偏光に比べ、半
波長電圧が低く、３．５Ｖとなる。
【００２６】図３に、印加電圧と光吸収量との関係を示
す。図３に示す結果から、ＴＭ偏光における半波長電圧
印加時の吸収変動は約０．４ｄＢと見積もられ、従来例
に比べ１ｄＢの改善されている。したがって、幅の広い
井戸層を用いて、かつＴＭ偏光で素子を駆動することに
よって、素子性能を向上させることが可能となる。
す。図３に示す結果から、ＴＭ偏光における半波長電圧
印加時の吸収変動は約０．４ｄＢと見積もられ、従来例
に比べ１ｄＢの改善されている。したがって、幅の広い
井戸層を用いて、かつＴＭ偏光で素子を駆動することに
よって、素子性能を向上させることが可能となる。
【００２７】ここで、井戸層にＩｎＧａＡｌＡｓ四元混
晶系を使用すると、その混晶比ｘ（（ＩｎＧａＡｓ）１
−ｘ（ＩｎＡｌＡｓ）ｘ）を変化させることによって、
格子整合条件を満たしつつ、任意に井戸幅とＰＬピーク
波長を選択することができる。
晶系を使用すると、その混晶比ｘ（（ＩｎＧａＡｓ）１
−ｘ（ＩｎＡｌＡｓ）ｘ）を変化させることによって、
格子整合条件を満たしつつ、任意に井戸幅とＰＬピーク
波長を選択することができる。
【００２８】図４にＭＱＷの井戸層とＰＬピーク波長と
の関係を示す。たとえば、ｘ＝１５％の混晶を用いれ
ば、格子整合条件を満足しつつ、ＰＬ波長１．４０μｍ
でＭＱＷ層厚１３ｎｍの素子が得られる。このように任
意のＭＱＷの井戸層厚とＰＬ波長すなわち使用波長から
のディチューニング量を選択することによって、光位相
変調器の半波長電圧の偏光間差がなくなるポイントがあ
る。
の関係を示す。たとえば、ｘ＝１５％の混晶を用いれ
ば、格子整合条件を満足しつつ、ＰＬ波長１．４０μｍ
でＭＱＷ層厚１３ｎｍの素子が得られる。このように任
意のＭＱＷの井戸層厚とＰＬ波長すなわち使用波長から
のディチューニング量を選択することによって、光位相
変調器の半波長電圧の偏光間差がなくなるポイントがあ
る。
【００２９】図５にディチューニング量およびＭＱＷ層
厚と位相変調器の半波長電圧の偏光間差との関係を示し
た図を示す。この結果から、たとえば井戸幅１０ｎｍ、
ディチューニング７６ｍｅＶでＴＥとＴＭ偏光の半波長
電圧が等しくなる。したがって、四元混晶を用いて、任
意のＭＱＷ層厚とディチューニング量をコントロールす
ることによって、格子整合条件を満足しながら、偏光無
依存な光位相変調器を実現できる。
厚と位相変調器の半波長電圧の偏光間差との関係を示し
た図を示す。この結果から、たとえば井戸幅１０ｎｍ、
ディチューニング７６ｍｅＶでＴＥとＴＭ偏光の半波長
電圧が等しくなる。したがって、四元混晶を用いて、任
意のＭＱＷ層厚とディチューニング量をコントロールす
ることによって、格子整合条件を満足しながら、偏光無
依存な光位相変調器を実現できる。
【００３０】さらに、上述した素子のディチューニング
量８０ｍｅＶは、素子の伝搬損失を低減させることにも
有効に働く。図６にディチューニング量と伝搬損失の関
係を示す。ディチューニング量が７０ｍｅＶより小さく
なると、吸収端の影響から伝搬損失が急速に増大してく
る。したがって、従来例に示した素子（ディチューニン
グ量５８ｍｅＶ）では吸収の影響のため、やや損失が大
きかった。本実施例の素子は吸収端の影響はほとんどみ
られず、無バイアス時の挿入損失は従来例に比べ、約１
ｄＢ低減された。
量８０ｍｅＶは、素子の伝搬損失を低減させることにも
有効に働く。図６にディチューニング量と伝搬損失の関
係を示す。ディチューニング量が７０ｍｅＶより小さく
なると、吸収端の影響から伝搬損失が急速に増大してく
る。したがって、従来例に示した素子（ディチューニン
グ量５８ｍｅＶ）では吸収の影響のため、やや損失が大
きかった。本実施例の素子は吸収端の影響はほとんどみ
られず、無バイアス時の挿入損失は従来例に比べ、約１
ｄＢ低減された。
【００３１】なお、本実施例では、井戸層をＩｎＡｌＧ
ａＡｓ四元混晶としたが、本発明はこれに限定されず、
例えばＩｎＧａＡｓ三元混晶であってもよい。
ａＡｓ四元混晶としたが、本発明はこれに限定されず、
例えばＩｎＧａＡｓ三元混晶であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
格子整合条件を満たしつつ、量子井戸層厚が広く、かつ
動作波長が吸収端の波長に比べて６０ｍｅＶ以上高エネ
ルギーに設定することによって、応力歪みによる結晶性
劣化を解消しつつ、素子特性が入射光の偏光状態に依存
しない光位相変調器を作製することができる。
格子整合条件を満たしつつ、量子井戸層厚が広く、かつ
動作波長が吸収端の波長に比べて６０ｍｅＶ以上高エネ
ルギーに設定することによって、応力歪みによる結晶性
劣化を解消しつつ、素子特性が入射光の偏光状態に依存
しない光位相変調器を作製することができる。
【００３３】また、四元混晶を用いることにより、任意
の動作波長に対して、格子整合条件を満たしながら任意
の吸収端波長や井戸幅が選択できる。
の動作波長に対して、格子整合条件を満たしながら任意
の吸収端波長や井戸幅が選択できる。
【００３４】さらにＡｌを含んだＩｎ−Ｇａ−Ａｌ−Ａ
ｓ系四元結晶は１．５５μｍ帯における量子閉じこめシ
ュタルク効果の効率がもっとも高いため、よりいっそう
の低駆動電圧が実現可能となる。
ｓ系四元結晶は１．５５μｍ帯における量子閉じこめシ
ュタルク効果の効率がもっとも高いため、よりいっそう
の低駆動電圧が実現可能となる。
【図１】本発明の実施例に係わる光位相変調器のＭＱＷ
層構造を示す図である。
層構造を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係わる印加電圧と屈折率変化
との関係の偏光特性を示す図である。
との関係の偏光特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係わる印加電圧と光吸収変化
との関係の偏光特性を示した図である。
との関係の偏光特性を示した図である。
【図４】本発明の実施例に係わる光位相変調器におい
て、ＭＱＷのウェル幅とＰＬピーク波長との関係を示し
た図である。
て、ＭＱＷのウェル幅とＰＬピーク波長との関係を示し
た図である。
【図５】本発明の実施例に係わる光位相変調器におい
て、使用波長とエキシトンピーク波長とのディチューニ
ング量およびウェル幅と位相変調器の半波長電圧の偏光
による差異を示した図である。
て、使用波長とエキシトンピーク波長とのディチューニ
ング量およびウェル幅と位相変調器の半波長電圧の偏光
による差異を示した図である。
【図６】本発明の実施例に係わる光位相変調器におい
て、使用波長とエキシトンピーク波長とのディチューニ
ング量との伝搬損失との関係図である。
て、使用波長とエキシトンピーク波長とのディチューニ
ング量との伝搬損失との関係図である。
【図７】従来例に係わる光位相変調器の構造を示す斜視
図である。
図である。
【図８】従来例に係わる光位相変調器のＭＱＷ層構造の
示す図である。
示す図である。
【図９】従来例に係わる印加電圧と位相変化量および変
調時の吸収変動量との関係の偏光特性を示した図であ
る。
調時の吸収変動量との関係の偏光特性を示した図であ
る。
【図１０】従来例に係わる歪みＭＱＷ層厚とＰＬ強度と
の関係を示した図である。
の関係を示した図である。
１ ｎ電極 ２ ＩｎＰ基板 ３ ｎ−ＩｎＰ層 ４ ＭＱＷ層 ５ ｉ−ＩｎＰ層 ６ ｐ−ＩｎＰ層 ７ ｐ−ＩｎＧａＡｓ層 ８ ポリイミド ９ ｐ側電極 １０，１２ ＩｎＡｌＡｓ障壁層 １１，１３ ＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 悦男 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 基板の格子定数に井戸層及び障壁層の格
子定数が整合した多重量子井戸を光の導波層とし、電界
印加により前記多重量子井戸層の屈折率を変化させる導
波型の半導体光位相変調器において、 前記量子井戸の吸収端が前記半導体位相変調器の動作波
長より６０ｍｅＶ以上高エネルギーであり、更に前記量
子井戸層の幅が１０ｎｍ以上であり、かつ前記量子井戸
に生成する二次元励起子のボーア半径以下であることを
特徴とする半導体光位相変調器。 - 【請求項２】 請求項１の半導体光位相変調器におい
て、 前記多重量子井戸の井戸層がＩｎＡｌＧａＡｓ四元混晶
或るいは、ＩｎＧａＡｓ三元混晶であると共に、障壁層
がＩｎＡｌＡｓ乃至はＩｎＡｌＧａＡｓ四元混晶で形成
されていることを特徴とする半導体光位相変調器。 - 【請求項３】 請求項１及び２の半導体光位相変調器の
使用に際して、 偏波面の一定しない入射光を用いることを特徴とする半
導体光位相変調器の使用方法。 - 【請求項４】 請求項１及び２の半導体光位相変調器の
使用に際して、 偏波面がＴＭ偏波である入射光を用いることを特徴とす
る半導体光位相変調器の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21433595A JPH0961764A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 半導体光位相変調器およびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21433595A JPH0961764A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 半導体光位相変調器およびその使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961764A true JPH0961764A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16654063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21433595A Pending JPH0961764A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 半導体光位相変調器およびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961764A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002088834A3 (en) * | 2001-04-25 | 2003-04-17 | Univ Glasgow | Optoelectronic device |
-
1995
- 1995-08-23 JP JP21433595A patent/JPH0961764A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002088834A3 (en) * | 2001-04-25 | 2003-04-17 | Univ Glasgow | Optoelectronic device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030107 |