JPH10303452A - 半導体光検出素子、半導体光変調素子及び光通信用送信装置 - Google Patents
半導体光検出素子、半導体光変調素子及び光通信用送信装置Info
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- JPH10303452A JPH10303452A JP9109121A JP10912197A JPH10303452A JP H10303452 A JPH10303452 A JP H10303452A JP 9109121 A JP9109121 A JP 9109121A JP 10912197 A JP10912197 A JP 10912197A JP H10303452 A JPH10303452 A JP H10303452A
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- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で且つ高速大容量の光伝送が十分
に行なえるようにする。 【解決手段】 サファイアよりなる基板１１上には、Ｇ
ａＮよりなるバッファ層１２、ｎ型ＧａＮ層１３が順次
形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３の上面における一方
の領域には、Ｔｉ／Ａｕよりなる第１のｎ型電極１４が
形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３の上面における他方
の領域には、ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５、アンドー
プＧａＮよりなる井戸層１６ａ及びアンドープＡｌ0.2
Ｇａ0.8 Ｎよりなるバリア層１６ｂが交互に積層されて
なる多重量子井戸層１６、及びｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
層１５よりもバンドギャップが小さいｎ型ＧａＮ層１７
が順次形成されている。ｎ型ＧａＮ層１７の上面にはＴ
ｉ／Ａｕよりなり、入射光を受ける開口部１８ａを有す
る第２のｎ型電極１８が形成されている。
に行なえるようにする。 【解決手段】 サファイアよりなる基板１１上には、Ｇ
ａＮよりなるバッファ層１２、ｎ型ＧａＮ層１３が順次
形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３の上面における一方
の領域には、Ｔｉ／Ａｕよりなる第１のｎ型電極１４が
形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３の上面における他方
の領域には、ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５、アンドー
プＧａＮよりなる井戸層１６ａ及びアンドープＡｌ0.2
Ｇａ0.8 Ｎよりなるバリア層１６ｂが交互に積層されて
なる多重量子井戸層１６、及びｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
層１５よりもバンドギャップが小さいｎ型ＧａＮ層１７
が順次形成されている。ｎ型ＧａＮ層１７の上面にはＴ
ｉ／Ａｕよりなり、入射光を受ける開口部１８ａを有す
る第２のｎ型電極１８が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に用いら
れる半導体光検出素子、半導体光変調素子及び半導体光
変調素子を用いた光通信用送信装置に関する。
れる半導体光検出素子、半導体光変調素子及び半導体光
変調素子を用いた光通信用送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信には、光ファイバーの波長分散や
光損失が小さい１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯のレー
ザ光を出力する半導体レーザが用いられている。この波
長帯の光検出器にはＧｅフォトダイオードやＩｎＧａＡ
ｓ系アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いら
れてきた。Ｇｅフォトダイオードは製造が簡単で且つ安
価ではあるが、暗電流が大きいことや応答速度が遅いこ
となどから、近年はＩｎＧａＡｓ系アバランシェフォト
ダイオードが主流となっている。また、ＩｎＧａＡｓ系
光検出素子にはｐｉｎフォトダイオードもあるが、最近
の１０Ｇｂｐｓ以上の大容量通信には応答速度が追従で
きないため使われなくなりつつある。
光損失が小さい１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯のレー
ザ光を出力する半導体レーザが用いられている。この波
長帯の光検出器にはＧｅフォトダイオードやＩｎＧａＡ
ｓ系アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いら
れてきた。Ｇｅフォトダイオードは製造が簡単で且つ安
価ではあるが、暗電流が大きいことや応答速度が遅いこ
となどから、近年はＩｎＧａＡｓ系アバランシェフォト
ダイオードが主流となっている。また、ＩｎＧａＡｓ系
光検出素子にはｐｉｎフォトダイオードもあるが、最近
の１０Ｇｂｐｓ以上の大容量通信には応答速度が追従で
きないため使われなくなりつつある。
【０００３】以下、従来の半導体光検出素子について図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【０００４】図１２は従来のＩｎＧａＡｓ系アバランシ
ェフォトダイオードの断面構成を示し、ｐ型ＩｎＰより
なる基板１０１上には、ｐ型ＩｎＰよりなり、基板１０
１上に成長する各半導体層の格子整合性を高めるバッフ
ァ層１０２、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓよりなり、光を吸収し
アバランシェ増倍を生じさせる増倍層１０３が順次形成
されている。
ェフォトダイオードの断面構成を示し、ｐ型ＩｎＰより
なる基板１０１上には、ｐ型ＩｎＰよりなり、基板１０
１上に成長する各半導体層の格子整合性を高めるバッフ
ァ層１０２、ｐ- 型ＩｎＧａＡｓよりなり、光を吸収し
アバランシェ増倍を生じさせる増倍層１０３が順次形成
されている。
【０００５】基板１０１の上の増倍層１０３の中央部に
は、ｐ+ 型ＩｎＰ層１０４、ＩｎＡｌＧａＡｓ及びＩｎ
ＡｌＡｓが積層されてなる多重量子井戸層１０５、ｎ+
型ＩｎＡｌＡｓよりなるキャップ層１０６、ｎ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓよりなるコンタクト層１０７、及びｎ電極１０
８が順次形成されている。
は、ｐ+ 型ＩｎＰ層１０４、ＩｎＡｌＧａＡｓ及びＩｎ
ＡｌＡｓが積層されてなる多重量子井戸層１０５、ｎ+
型ＩｎＡｌＡｓよりなるキャップ層１０６、ｎ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓよりなるコンタクト層１０７、及びｎ電極１０
８が順次形成されている。
【０００６】基板１０１の上における増倍層１０３の上
の両端部には、ｐ型不純物であるＺｎが増倍層１０３に
達するように注入されたＺｎ拡散領域１０９が形成さ
れ、該Ｚｎ拡散領域１０９の上にはｐ電極１１０が形成
され、基板１０１の上の増倍層１０３の上におけるｎ電
極１０８とｐ電極１１０との間に両電極同士の絶縁を確
保するために設けられ、Ｔｉが注入された絶縁領域１０
９が形成されている。
の両端部には、ｐ型不純物であるＺｎが増倍層１０３に
達するように注入されたＺｎ拡散領域１０９が形成さ
れ、該Ｚｎ拡散領域１０９の上にはｐ電極１１０が形成
され、基板１０１の上の増倍層１０３の上におけるｎ電
極１０８とｐ電極１１０との間に両電極同士の絶縁を確
保するために設けられ、Ｔｉが注入された絶縁領域１０
９が形成されている。
【０００７】以上のように構成されたアバランシェフォ
トダイオードの動作の概略を説明する。まず、ｐ電極１
１０を接地し、ｎ電極１０８に約２０Ｖの電圧を印加す
ると、増倍層１０３の少数キャリアである電子が電界に
よってキャップ層１０６へ急激に流れ始め、いわゆるな
だれ破壊が起きる寸前の状態となる。この状態で、波長
が１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯の光を増倍層１０３
に入射すると、図１３に示すように、多重量子井戸層１
０５において入射された光が吸収されると共に、価電子
帯Ｅv の電子が伝導帯Ｅc に励起され、励起された電子
が引き金となって増倍層１０３内で一気になだれ破壊が
生じて本ダイオードに電流が流れる。この現象は光信号
に対して非常に高速に応答するため大容量通信の光検出
素子に適している。
トダイオードの動作の概略を説明する。まず、ｐ電極１
１０を接地し、ｎ電極１０８に約２０Ｖの電圧を印加す
ると、増倍層１０３の少数キャリアである電子が電界に
よってキャップ層１０６へ急激に流れ始め、いわゆるな
だれ破壊が起きる寸前の状態となる。この状態で、波長
が１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯の光を増倍層１０３
に入射すると、図１３に示すように、多重量子井戸層１
０５において入射された光が吸収されると共に、価電子
帯Ｅv の電子が伝導帯Ｅc に励起され、励起された電子
が引き金となって増倍層１０３内で一気になだれ破壊が
生じて本ダイオードに電流が流れる。この現象は光信号
に対して非常に高速に応答するため大容量通信の光検出
素子に適している。
【０００８】一方、図１４に示すように、従来から光信
号の生成には、（ａ）に示す、半導体レーザ素子１１１
の駆動電流を直接変調してレーザ光１１２を出力する直
接変調方式と、（ｂ）に示す、半導体光変調素子１１４
を用いてレーザ光１１２を変調する外部変調方式とが用
いられている。（ａ）に示す直接変調方式は最も簡単な
構成で実現できるため広く用いられてきたが、レーザ素
子１１１を高速に変調するとチャープ現象が生じて発振
スペクトルが広がるため、光ファイバー１１３は波長に
応じて伝搬速度が異なるという性質を有しているので、
信号波形が劣化してしまう。従って、１０Ｇｂｐｓ以上
の大容量通信には（ｂ）に示す外部変調方式が有望であ
ると考えられている。
号の生成には、（ａ）に示す、半導体レーザ素子１１１
の駆動電流を直接変調してレーザ光１１２を出力する直
接変調方式と、（ｂ）に示す、半導体光変調素子１１４
を用いてレーザ光１１２を変調する外部変調方式とが用
いられている。（ａ）に示す直接変調方式は最も簡単な
構成で実現できるため広く用いられてきたが、レーザ素
子１１１を高速に変調するとチャープ現象が生じて発振
スペクトルが広がるため、光ファイバー１１３は波長に
応じて伝搬速度が異なるという性質を有しているので、
信号波形が劣化してしまう。従って、１０Ｇｂｐｓ以上
の大容量通信には（ｂ）に示す外部変調方式が有望であ
ると考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のＩｎＧａＡｓ系アバランシェフォトダイオードを用
いた光検出素子は、２０Ｖから３０Ｖの逆バイアス電圧
が印加されて動作するため、大容量で且つ高価な電源装
置を必要とするという問題を有している。一般に普及し
ている５Ｖ程度の電源装置のバイアス電圧ではなだれ破
壊が生じないので、ｐｉｎフォトダイオードとしての動
作しか得られない。そのため、応答速度が遅く、１０Ｇ
ｂｐｓ以上の高速伝送には追従できない。また、信号光
よりも光子エネルギーの高い光、例えば、可視光に対し
ても感度を有するため、本素子を装置に組み込む際に、
迷光を遮断する手段を装置に備える必要があるので、装
置が複雑になるという問題を有している。
来のＩｎＧａＡｓ系アバランシェフォトダイオードを用
いた光検出素子は、２０Ｖから３０Ｖの逆バイアス電圧
が印加されて動作するため、大容量で且つ高価な電源装
置を必要とするという問題を有している。一般に普及し
ている５Ｖ程度の電源装置のバイアス電圧ではなだれ破
壊が生じないので、ｐｉｎフォトダイオードとしての動
作しか得られない。そのため、応答速度が遅く、１０Ｇ
ｂｐｓ以上の高速伝送には追従できない。また、信号光
よりも光子エネルギーの高い光、例えば、可視光に対し
ても感度を有するため、本素子を装置に組み込む際に、
迷光を遮断する手段を装置に備える必要があるので、装
置が複雑になるという問題を有している。
【００１０】また、従来の外部変調方式を用いた光通信
用送信装置における光変調素子は、光導波路を兼ねる光
変調素子に効率よく光を結合させて十分な光信号の消光
比が得られるように、非常に高精度な位置合わせを行な
う必要があるため、装置の組立に多大な工数を要すると
いう問題を有している。
用送信装置における光変調素子は、光導波路を兼ねる光
変調素子に効率よく光を結合させて十分な光信号の消光
比が得られるように、非常に高精度な位置合わせを行な
う必要があるため、装置の組立に多大な工数を要すると
いう問題を有している。
【００１１】本発明は、前記従来の問題に鑑み、簡単な
構成で且つ高速大容量の光伝送が十分に行なえるように
することを目的とする。
構成で且つ高速大容量の光伝送が十分に行なえるように
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明は、光の検出又は変調に、ＧａＮ又はＺｎＳｅ
等のそれぞれのワイドギャップｎ型半導体が積層されて
なる多重量子井戸層のサブバンド間遷移を用いるもので
ある。
め本発明は、光の検出又は変調に、ＧａＮ又はＺｎＳｅ
等のそれぞれのワイドギャップｎ型半導体が積層されて
なる多重量子井戸層のサブバンド間遷移を用いるもので
ある。
【００１３】本発明に係る半導体光検出素子は、基板上
に形成された第１のｎ型半導体層と、第１のｎ型半導体
層の上に、井戸層及びバリア層が交互に積層されてな
り、複数の井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層
と、多重量子井戸層の上に形成されており、第１のｎ型
半導体層よりも小さなバンドギャップを有する第２のｎ
型半導体層とを備え、共鳴トンネル効果により、第２の
ｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブバンド準位
にキャリアが注入されると共に、入力光が入射されると
基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起され
たキャリアが第１のｎ型半導体層に注入される現象に基
づいて、入力光の入射を検出する。
に形成された第１のｎ型半導体層と、第１のｎ型半導体
層の上に、井戸層及びバリア層が交互に積層されてな
り、複数の井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層
と、多重量子井戸層の上に形成されており、第１のｎ型
半導体層よりも小さなバンドギャップを有する第２のｎ
型半導体層とを備え、共鳴トンネル効果により、第２の
ｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブバンド準位
にキャリアが注入されると共に、入力光が入射されると
基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起され
たキャリアが第１のｎ型半導体層に注入される現象に基
づいて、入力光の入射を検出する。
【００１４】本発明の半導体光検出素子によると、第１
のｎ型半導体層と該第１のｎ型半導体層よりもバンドギ
ャップの小さな第２のｎ型半導体層に挟まれた多重量子
井戸層を備え、第１及び第２のｎ型半導体層間にバイア
ス電圧が印加されることにより、共鳴トンネル効果によ
り、第２のｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブ
バンド準位にキャリアである電子が注入されると共に、
入力光を受けて基底サブバンド準位から励起サブバンド
準位に励起された電子が第１のｎ型半導体層に注入され
ることによって、入力光が電流として検出される。この
ように、光の検出に、電子が価電子帯から伝導帯に遷移
するバンド間遷移ではなく、量子井戸内の電子のサブバ
ンド間遷移を用いているため、バイアス電圧が１Ｖ〜２
Ｖ程度の低電圧で多重量子井戸層の基底サブバンド準位
に電子を注入することができる。また、サブバンド間遷
移を用いているため、共鳴トンネル電流は極めて高速
で、且つ、入力光を選択的に吸収することができる。
のｎ型半導体層と該第１のｎ型半導体層よりもバンドギ
ャップの小さな第２のｎ型半導体層に挟まれた多重量子
井戸層を備え、第１及び第２のｎ型半導体層間にバイア
ス電圧が印加されることにより、共鳴トンネル効果によ
り、第２のｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブ
バンド準位にキャリアである電子が注入されると共に、
入力光を受けて基底サブバンド準位から励起サブバンド
準位に励起された電子が第１のｎ型半導体層に注入され
ることによって、入力光が電流として検出される。この
ように、光の検出に、電子が価電子帯から伝導帯に遷移
するバンド間遷移ではなく、量子井戸内の電子のサブバ
ンド間遷移を用いているため、バイアス電圧が１Ｖ〜２
Ｖ程度の低電圧で多重量子井戸層の基底サブバンド準位
に電子を注入することができる。また、サブバンド間遷
移を用いているため、共鳴トンネル電流は極めて高速
で、且つ、入力光を選択的に吸収することができる。
【００１５】本発明の半導体光検出素子において、第１
の半導体層、第２の半導体層及び多重量子井戸層のいず
れもがＧａＮ又はＺｎＳｅを含むことが好ましい。
の半導体層、第２の半導体層及び多重量子井戸層のいず
れもがＧａＮ又はＺｎＳｅを含むことが好ましい。
【００１６】また、本発明の半導体光検出素子におい
て、励起サブバンド準位は、サブバンド準位のうちの第
３量子準位であることが好ましい。
て、励起サブバンド準位は、サブバンド準位のうちの第
３量子準位であることが好ましい。
【００１７】また、本発明の半導体光検出素子におい
て、入力光の波長は１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯で
あることが好ましい。
て、入力光の波長は１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯で
あることが好ましい。
【００１８】本発明に係る第１の半導体光変調素子は、
基板上に形成され、ＧａＮを含むｎ型半導体層と、ｎ型
半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井戸層及びバ
リア層が交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシ
ャルを持つ多重量子井戸層と、多重量子井戸層の上に形
成されたショットキー電極とを備え、ｎ型半導体層とシ
ョットキー電極との間にバイアス電圧が印加されない状
態では、多重量子井戸層は空乏化し、ｎ型半導体層とシ
ョットキー電極との間にバイアス電圧が印加された状態
では、ｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブバン
ド準位にキャリアが注入され、ｎ型半導体層とショット
キー電極との間に印加されるバイアス電圧を変化させ
て、基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起
されるキャリアの遷移確率を変動させることにより入力
光を変調する。
基板上に形成され、ＧａＮを含むｎ型半導体層と、ｎ型
半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井戸層及びバ
リア層が交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシ
ャルを持つ多重量子井戸層と、多重量子井戸層の上に形
成されたショットキー電極とを備え、ｎ型半導体層とシ
ョットキー電極との間にバイアス電圧が印加されない状
態では、多重量子井戸層は空乏化し、ｎ型半導体層とシ
ョットキー電極との間にバイアス電圧が印加された状態
では、ｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブバン
ド準位にキャリアが注入され、ｎ型半導体層とショット
キー電極との間に印加されるバイアス電圧を変化させ
て、基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起
されるキャリアの遷移確率を変動させることにより入力
光を変調する。
【００１９】第１の半導体光変調素子によると、ＧａＮ
を含むｎ型半導体層とショットキー電極との間に挟まれ
たＧａＮを含む多重量子井戸層を備え、無バイアス時に
は多重量子井戸層が空乏化し、バイアス印加時にはｎ型
半導体層から多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキ
ャリアである電子が注入され、バイアス電圧を変化させ
て基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起さ
れる電子の遷移確率を変動させることにより入力光が変
調される。このように、光の変調に、電子が価電子帯か
ら伝導帯に遷移するバンド間遷移ではなく、量子井戸内
の電子のサブバンド間遷移を用いているため、バイアス
電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化状態の多重量子
井戸層の基底サブバンド準位に電子を注入することがで
きる。また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む
半導体のサブバンド間遷移を用いているため、多重量子
井戸層に適当な材料、膜厚又は不純物濃度を選ぶことに
より光ファイバーに対して最も効率がよい波長である
１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯を選択的に吸収すること
ができる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
を含むｎ型半導体層とショットキー電極との間に挟まれ
たＧａＮを含む多重量子井戸層を備え、無バイアス時に
は多重量子井戸層が空乏化し、バイアス印加時にはｎ型
半導体層から多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキ
ャリアである電子が注入され、バイアス電圧を変化させ
て基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起さ
れる電子の遷移確率を変動させることにより入力光が変
調される。このように、光の変調に、電子が価電子帯か
ら伝導帯に遷移するバンド間遷移ではなく、量子井戸内
の電子のサブバンド間遷移を用いているため、バイアス
電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化状態の多重量子
井戸層の基底サブバンド準位に電子を注入することがで
きる。また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む
半導体のサブバンド間遷移を用いているため、多重量子
井戸層に適当な材料、膜厚又は不純物濃度を選ぶことに
より光ファイバーに対して最も効率がよい波長である
１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯を選択的に吸収すること
ができる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
【００２０】本発明に係る第２の半導体光変調素子は、
基板上に形成され、ＧａＮを含む第１のｎ型半導体層
と、第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含
む井戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の
井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、多重量子
井戸層の上に形成され、伝導帯下端のエネルギーがバリ
ア層よりも小さい第２のｎ型半導体層とを備え、第１の
ｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間にバイアス電
圧が印加されない状態では、多重量子井戸層は空乏化
し、第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間に
バイアス電圧が印加された状態では、第１のｎ型半導体
層から多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリア
が注入され、第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層
との間に印加されるバイアス電圧を変化させて、基底サ
ブバンド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャ
リアの遷移確率を変動させることにより入力光を変調す
る。
基板上に形成され、ＧａＮを含む第１のｎ型半導体層
と、第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含
む井戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の
井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、多重量子
井戸層の上に形成され、伝導帯下端のエネルギーがバリ
ア層よりも小さい第２のｎ型半導体層とを備え、第１の
ｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間にバイアス電
圧が印加されない状態では、多重量子井戸層は空乏化
し、第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間に
バイアス電圧が印加された状態では、第１のｎ型半導体
層から多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリア
が注入され、第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層
との間に印加されるバイアス電圧を変化させて、基底サ
ブバンド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャ
リアの遷移確率を変動させることにより入力光を変調す
る。
【００２１】第２の半導体光変調素子によると、ＧａＮ
を含む第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間
に挟まれた、ＧａＮを含む多重量子井戸層を備え、無バ
イアス時には多重量子井戸層が空乏化し、バイアス印加
時には第１のｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サ
ブバンド準位に電子が注入され、バイアス電圧を変化さ
せて基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起
される電子の遷移確率を変動させることにより入力光を
変調する。このように、光の変調に、電子が価電子帯か
ら伝導帯に遷移するバンド間遷移ではなく、量子井戸内
の電子のサブバンド間遷移を用いているため、バイアス
電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化状態の多重量子
井戸層の基底サブバンド準位に電子を注入することがで
きる。また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む
半導体のサブバンド間遷移を用いているため、多重量子
井戸層に適当な材料、膜厚又は不純物濃度を選ぶことに
より光ファイバーに対して最も効率がよい波長である
１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯を選択的に吸収すること
ができる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
を含む第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間
に挟まれた、ＧａＮを含む多重量子井戸層を備え、無バ
イアス時には多重量子井戸層が空乏化し、バイアス印加
時には第１のｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サ
ブバンド準位に電子が注入され、バイアス電圧を変化さ
せて基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起
される電子の遷移確率を変動させることにより入力光を
変調する。このように、光の変調に、電子が価電子帯か
ら伝導帯に遷移するバンド間遷移ではなく、量子井戸内
の電子のサブバンド間遷移を用いているため、バイアス
電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化状態の多重量子
井戸層の基底サブバンド準位に電子を注入することがで
きる。また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む
半導体のサブバンド間遷移を用いているため、多重量子
井戸層に適当な材料、膜厚又は不純物濃度を選ぶことに
より光ファイバーに対して最も効率がよい波長である
１．３μｍ帯又は１．５μｍ帯を選択的に吸収すること
ができる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
【００２２】第１又は第２の半導体光変調素子におい
て、井戸層又はバリア層は、導電型がｎ型で且つ不純物
濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であることが好ましい。
て、井戸層又はバリア層は、導電型がｎ型で且つ不純物
濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であることが好ましい。
【００２３】また、第１又は第２の半導体光変調素子に
おいて、励起サブバンド準位は、サブバンド準位のうち
の第３量子準位であることが好ましい。
おいて、励起サブバンド準位は、サブバンド準位のうち
の第３量子準位であることが好ましい。
【００２４】また、第１又は第２の半導体光変調素子に
おいて、入力光の波長は１．３μｍ帯又は１．５５μｍ
帯であることが好ましい。
おいて、入力光の波長は１．３μｍ帯又は１．５５μｍ
帯であることが好ましい。
【００２５】本発明に係る第１の光通信用送信装置は、
レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、レーザ光の出
力側に設けられ、入力されたレーザ光を変調して出力す
る半導体光変調素子とを備え、半導体光変調素子は、基
板上に形成され、ＧａＮを含むｎ型半導体層と、ｎ型半
導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井戸層及びバリ
ア層が交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシャ
ルを持つ多重量子井戸層と、多重量子井戸層の上に形成
されたショットキー電極とを有し、ｎ型半導体層とショ
ットキー電極との間にバイアス電圧が印加されない状態
では、多重量子井戸層は空乏化し、ｎ型半導体層とショ
ットキー電極との間にバイアス電圧が印加された状態で
は、ｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブバンド
準位にキャリアが注入され、ｎ型半導体層とショットキ
ー電極との間に印加されるバイアス電圧を変化させて、
基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起され
るキャリアの遷移確率を変動させることにより入力され
たレーザ光を変調する。
レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、レーザ光の出
力側に設けられ、入力されたレーザ光を変調して出力す
る半導体光変調素子とを備え、半導体光変調素子は、基
板上に形成され、ＧａＮを含むｎ型半導体層と、ｎ型半
導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井戸層及びバリ
ア層が交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシャ
ルを持つ多重量子井戸層と、多重量子井戸層の上に形成
されたショットキー電極とを有し、ｎ型半導体層とショ
ットキー電極との間にバイアス電圧が印加されない状態
では、多重量子井戸層は空乏化し、ｎ型半導体層とショ
ットキー電極との間にバイアス電圧が印加された状態で
は、ｎ型半導体層から多重量子井戸層の基底サブバンド
準位にキャリアが注入され、ｎ型半導体層とショットキ
ー電極との間に印加されるバイアス電圧を変化させて、
基底サブバンド準位から励起サブバンド準位に励起され
るキャリアの遷移確率を変動させることにより入力され
たレーザ光を変調する。
【００２６】第１の光通信用送信装置によると、半導体
レーザ素子の出力光を受けて変調する半導体光変調素子
は、量子井戸内の電子のサブバンド間遷移を用いている
ため、バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化
状態の多重量子井戸層に電子を注入することができる。
また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む半導体
のサブバンド間遷移を用いているため、光ファイバーに
対して最も効率がよい波長である１．３μｍ帯又は１．
５μｍ帯のレーザ光を用いれば該レーザ光を選択的に吸
収できる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
レーザ素子の出力光を受けて変調する半導体光変調素子
は、量子井戸内の電子のサブバンド間遷移を用いている
ため、バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化
状態の多重量子井戸層に電子を注入することができる。
また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む半導体
のサブバンド間遷移を用いているため、光ファイバーに
対して最も効率がよい波長である１．３μｍ帯又は１．
５μｍ帯のレーザ光を用いれば該レーザ光を選択的に吸
収できる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
【００２７】本発明に係る第２の光通信用送信装置は、
レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、レーザ光の出
力側に設けられ、入力されたレーザ光を変調して出力す
る半導体光変調素子とを備え、半導体光変調素子は、基
板上に形成され、ＧａＮを含む第１のｎ型半導体層と、
第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井
戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の井戸
型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、多重量子井戸
層の上に形成され、伝導帯下端のエネルギーがバリア層
よりも小さい第２のｎ型半導体層とを有し、第１のｎ型
半導体層と第２のｎ型半導体層との間にバイアス電圧が
印加されない状態では、多重量子井戸層は空乏化し、第
１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間にバイア
ス電圧が印加された状態では、第１のｎ型半導体層から
多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが注入
され、第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間
に印加されるバイアス電圧を変化させて、基底サブバン
ド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャリアの
遷移確率を変動させることにより入力されたレーザ光を
変調する。
レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、レーザ光の出
力側に設けられ、入力されたレーザ光を変調して出力す
る半導体光変調素子とを備え、半導体光変調素子は、基
板上に形成され、ＧａＮを含む第１のｎ型半導体層と、
第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井
戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の井戸
型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、多重量子井戸
層の上に形成され、伝導帯下端のエネルギーがバリア層
よりも小さい第２のｎ型半導体層とを有し、第１のｎ型
半導体層と第２のｎ型半導体層との間にバイアス電圧が
印加されない状態では、多重量子井戸層は空乏化し、第
１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間にバイア
ス電圧が印加された状態では、第１のｎ型半導体層から
多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが注入
され、第１のｎ型半導体層と第２のｎ型半導体層との間
に印加されるバイアス電圧を変化させて、基底サブバン
ド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャリアの
遷移確率を変動させることにより入力されたレーザ光を
変調する。
【００２８】第２の光通信用送信装置によると、半導体
レーザ素子の出力光を受けて変調する半導体光変調素子
は、量子井戸内の電子のサブバンド間遷移を用いている
ため、バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化
状態の多重量子井戸層に電子を注入することができる。
また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む半導体
のサブバンド間遷移を用いているため、光ファイバーに
対して最も効率がよい波長である１．３μｍ帯又は１．
５μｍ帯のレーザ光を用いれば該レーザ光を選択的に吸
収できる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
レーザ素子の出力光を受けて変調する半導体光変調素子
は、量子井戸内の電子のサブバンド間遷移を用いている
ため、バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で空乏化
状態の多重量子井戸層に電子を注入することができる。
また、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含む半導体
のサブバンド間遷移を用いているため、光ファイバーに
対して最も効率がよい波長である１．３μｍ帯又は１．
５μｍ帯のレーザ光を用いれば該レーザ光を選択的に吸
収できる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。
【００２９】第１又は第２の光通信用送信装置におい
て、半導体レーザ素子と半導体光変調素子との間に設け
られ、レーザ光を平面波に変換するコリメートレンズ
と、半導体光変調素子の出力側に設けられ、半導体光変
調素子が出力する出力光を集光するフォーカスレンズと
をさらに備えていることが好ましい。
て、半導体レーザ素子と半導体光変調素子との間に設け
られ、レーザ光を平面波に変換するコリメートレンズ
と、半導体光変調素子の出力側に設けられ、半導体光変
調素子が出力する出力光を集光するフォーカスレンズと
をさらに備えていることが好ましい。
【００３０】
（第１の実施形態）本発明の第１の実施形態を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００３１】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導
体光検出素子を示す斜視図である。図１に示すように、
サファイアよりなる基板１１上には、ＧａＮよりなり、
サファイア結晶と基板１１の上に成長する半導体層との
格子整合を図るバッファ層１２、及びＳｉがドープされ
たｎ型ＧａＮ層１３が順次形成されている。
体光検出素子を示す斜視図である。図１に示すように、
サファイアよりなる基板１１上には、ＧａＮよりなり、
サファイア結晶と基板１１の上に成長する半導体層との
格子整合を図るバッファ層１２、及びＳｉがドープされ
たｎ型ＧａＮ層１３が順次形成されている。
【００３２】ｎ型ＧａＮ層１３の上面における一方の領
域には、例えばＴｉ／Ａｕよりなる第１のｎ型電極１４
が形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３の上面における他
方の領域には、Ｓｉがドープされた第１のｎ型半導体層
としてのｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５、アンドープＧ
ａＮよりなる井戸層１６ａとアンドープＡｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎよりなるバリア層１６ｂとが交互に積層されてな
り、複数の井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層１
６、及びｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５よりもバンドギ
ャップが小さい第２のｎ型半導体層としてのｎ型ＧａＮ
層１７が順次形成されている。ｎ型ＧａＮ層１７の上面
にはＴｉ／Ａｕよりなり、中央部に光信号１９を多重量
子井戸層１６に導入するための開口部１８ａを有する第
２のｎ型電極１８が形成されている。
域には、例えばＴｉ／Ａｕよりなる第１のｎ型電極１４
が形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３の上面における他
方の領域には、Ｓｉがドープされた第１のｎ型半導体層
としてのｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５、アンドープＧ
ａＮよりなる井戸層１６ａとアンドープＡｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎよりなるバリア層１６ｂとが交互に積層されてな
り、複数の井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層１
６、及びｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５よりもバンドギ
ャップが小さい第２のｎ型半導体層としてのｎ型ＧａＮ
層１７が順次形成されている。ｎ型ＧａＮ層１７の上面
にはＴｉ／Ａｕよりなり、中央部に光信号１９を多重量
子井戸層１６に導入するための開口部１８ａを有する第
２のｎ型電極１８が形成されている。
【００３３】以下、前記のように構成された光検出素子
（以下、サブバンド間遷移型光検出素子と呼ぶ。）の動
作を図面を参照しながら説明する。
（以下、サブバンド間遷移型光検出素子と呼ぶ。）の動
作を図面を参照しながら説明する。
【００３４】図２は本実施形態に係るサブバンド間遷移
型光検出素子のエネルギーバンドを示し、（ａ）は第１
のｎ型電極１４及び第２のｎ型電極１８に所定電圧が印
加されていない無バイアス時を示し、（ｂ）は第１のｎ
型電極１４及び第２のｎ型電極１８に所定電圧が印加さ
れているバイアス時を示している。図２（ａ）に示すよ
うに、多重量子井戸層１６の伝導帯Ｅc 中には複数の量
子準位が存在しており、これらの量子準位をエネルギー
の低い方から順に基底サブバンド準位である第１量子準
位Ｅ1 ，第２量子準位Ｅ2 ，第３量子準位Ｅ3 とする。
ここで、井戸層１６ａ及びバリア層１６ｂの膜厚をそれ
ぞれ３ｎｍ及び５ｎｍとすると、各量子準位間のエネル
ギー差は、第２量子準位Ｅ2 と第１量子準位Ｅ1 との間
が約３００ｅＶとなり、第３量子準位Ｅ3 と第１量子準
位Ｅ1 との間が約８００ｍｅＶとなる。この遷移エネル
ギー８００ｍｅＶは、検出対象とする波長１．５５μｍ
の入射光の光子エネルギーに一致する。
型光検出素子のエネルギーバンドを示し、（ａ）は第１
のｎ型電極１４及び第２のｎ型電極１８に所定電圧が印
加されていない無バイアス時を示し、（ｂ）は第１のｎ
型電極１４及び第２のｎ型電極１８に所定電圧が印加さ
れているバイアス時を示している。図２（ａ）に示すよ
うに、多重量子井戸層１６の伝導帯Ｅc 中には複数の量
子準位が存在しており、これらの量子準位をエネルギー
の低い方から順に基底サブバンド準位である第１量子準
位Ｅ1 ，第２量子準位Ｅ2 ，第３量子準位Ｅ3 とする。
ここで、井戸層１６ａ及びバリア層１６ｂの膜厚をそれ
ぞれ３ｎｍ及び５ｎｍとすると、各量子準位間のエネル
ギー差は、第２量子準位Ｅ2 と第１量子準位Ｅ1 との間
が約３００ｅＶとなり、第３量子準位Ｅ3 と第１量子準
位Ｅ1 との間が約８００ｍｅＶとなる。この遷移エネル
ギー８００ｍｅＶは、検出対象とする波長１．５５μｍ
の入射光の光子エネルギーに一致する。
【００３５】この無バイアス時には、ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層１５と、該ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５より
もバンドギャップの小さい、すなわち伝導帯Ｅc のエネ
ルギーがΔＥc だけ小さいｎ型ＧａＮ層１７との間には
多重量子井戸層１６が電子に対して障壁となるため、電
子は流れない。また、多重量子井戸層１６の伝導帯Ｅc
中には各量子準位に電子がほとんど存在しないので、
１．５５μｍ帯の光信号が第２のｎ型電極１８の開口部
１８ａから入射されても、入射された光は吸収されな
い。
0.8 Ｎ層１５と、該ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５より
もバンドギャップの小さい、すなわち伝導帯Ｅc のエネ
ルギーがΔＥc だけ小さいｎ型ＧａＮ層１７との間には
多重量子井戸層１６が電子に対して障壁となるため、電
子は流れない。また、多重量子井戸層１６の伝導帯Ｅc
中には各量子準位に電子がほとんど存在しないので、
１．５５μｍ帯の光信号が第２のｎ型電極１８の開口部
１８ａから入射されても、入射された光は吸収されな
い。
【００３６】次に、図２（ｂ）に示すように、第１のｎ
型電極１４を接地して第２のｎ型電極１８に約−１Ｖの
電圧を印加すると、ｎ型ＧａＮ層１７の伝導帯Ｅc 端の
エネルギーが多重量子井戸層１６の井戸層１６ａの第１
量子準位Ｅ1 にほぼ一致する。このとき、共鳴トンネル
現象により電子がｎ型ＧａＮ層１７から井戸層１６ａの
第１量子準位Ｅ1 に注入される。井戸層１６ａの第１量
子準位Ｅ1 に電子が注入された状態で、波長が１．５５
μｍ帯の光信号１９が入射されると該光信号１９は多重
量子井戸層１６の井戸層１６ａで吸収されて、電子のエ
ネルギー準位が、第１の量子準位Ｅ1 からエネルギー差
がその光子エネルギーに相当する第３の量子準位Ｅ3 に
遷移する。第３の量子準位Ｅ3 に遷移した電子はｎ型Ａ
ｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５に共鳴トンネル現象によって流
れ込む。ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５に流れ込む電子
の流量が光信号１９の強度を表わす検出信号となる。
型電極１４を接地して第２のｎ型電極１８に約−１Ｖの
電圧を印加すると、ｎ型ＧａＮ層１７の伝導帯Ｅc 端の
エネルギーが多重量子井戸層１６の井戸層１６ａの第１
量子準位Ｅ1 にほぼ一致する。このとき、共鳴トンネル
現象により電子がｎ型ＧａＮ層１７から井戸層１６ａの
第１量子準位Ｅ1 に注入される。井戸層１６ａの第１量
子準位Ｅ1 に電子が注入された状態で、波長が１．５５
μｍ帯の光信号１９が入射されると該光信号１９は多重
量子井戸層１６の井戸層１６ａで吸収されて、電子のエ
ネルギー準位が、第１の量子準位Ｅ1 からエネルギー差
がその光子エネルギーに相当する第３の量子準位Ｅ3 に
遷移する。第３の量子準位Ｅ3 に遷移した電子はｎ型Ａ
ｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５に共鳴トンネル現象によって流
れ込む。ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１５に流れ込む電子
の流量が光信号１９の強度を表わす検出信号となる。
【００３７】一般に、サブバンド間の光吸収スペクトル
は、図４に示すように波長１．５５μｍをピークとする
シャープな形状となる。このため、信号光以外の迷光に
よる雑音を生じないので、本素子には迷光を抑えるため
のフィルター等を設ける必要がない。
は、図４に示すように波長１．５５μｍをピークとする
シャープな形状となる。このため、信号光以外の迷光に
よる雑音を生じないので、本素子には迷光を抑えるため
のフィルター等を設ける必要がない。
【００３８】さらに、吸収係数は、ワイドギャップ半導
体を用いているため、電子の有効質量がナロウギャップ
半導体に比べて大きいので、第１量子準位Ｅ1 の電子密
度が１×１０17ｃｍ-3のときに約４００００ｃｍ-1と非
常に大きくなり、多重量子井戸層１６の井戸層１６ａの
数を通常のＡＰＤよりも少なくしても十分な光吸収を得
ることができる。
体を用いているため、電子の有効質量がナロウギャップ
半導体に比べて大きいので、第１量子準位Ｅ1 の電子密
度が１×１０17ｃｍ-3のときに約４００００ｃｍ-1と非
常に大きくなり、多重量子井戸層１６の井戸層１６ａの
数を通常のＡＰＤよりも少なくしても十分な光吸収を得
ることができる。
【００３９】また、共鳴トンネル効果を用いて多重量子
井戸層１６に電子が注入されるため、低バイアス電圧
で、且つ、極めて高速な動作が可能となるので、本素子
を光通信に用いれば、１０Ｇｂｐｓ以上の高速大容量通
信に対応できる。
井戸層１６に電子が注入されるため、低バイアス電圧
で、且つ、極めて高速な動作が可能となるので、本素子
を光通信に用いれば、１０Ｇｂｐｓ以上の高速大容量通
信に対応できる。
【００４０】本実施形態においては、波長が１．５５μ
ｍ帯の光に対して光吸収が生じる構成としているが、井
戸層１６ａの層厚を薄くしたり、井戸層１６ａ又はバリ
ア層１６ｂの材料を変えれば１．３μｍ帯の光に対する
検出が可能となる。
ｍ帯の光に対して光吸収が生じる構成としているが、井
戸層１６ａの層厚を薄くしたり、井戸層１６ａ又はバリ
ア層１６ｂの材料を変えれば１．３μｍ帯の光に対する
検出が可能となる。
【００４１】また、第１量子準位Ｅ1 と第３の量子準位
Ｅ3 との間の遷移を用いて光吸収を行なっているが、井
戸層１６ａの層厚を薄くしたり、井戸層１６ａ又はバリ
ア層１６ｂの材料を変えることにより、第１量子準位Ｅ
1 と第２の量子準位Ｅ2 との間の遷移による光吸収を起
こさせることも可能である。
Ｅ3 との間の遷移を用いて光吸収を行なっているが、井
戸層１６ａの層厚を薄くしたり、井戸層１６ａ又はバリ
ア層１６ｂの材料を変えることにより、第１量子準位Ｅ
1 と第２の量子準位Ｅ2 との間の遷移による光吸収を起
こさせることも可能である。
【００４２】但し、第１量子準位Ｅ1 と第３の量子準位
Ｅ3 との間の遷移の方が電子の遷移確率が大きいので、
より大きな吸収係数を得やすい。
Ｅ3 との間の遷移の方が電子の遷移確率が大きいので、
より大きな吸収係数を得やすい。
【００４３】以下、本発明の第１の実施形態の一変形例
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００４４】図４は第１の実施形態の一変形例に係るサ
ブバンド間遷移型光検出素子を示す斜視図である。図４
に示すように、ｎ型ＧａＮよりなる基板２１上には、Ｚ
ｎＳｅよりなり、基板２１の上に成長する半導体層との
格子整合を図るバッファ層２２、Ｃｌがドープされたｎ
型ＺｎＳＳｅ層２３、Ｃｌがドープされた第１のｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ層２４、アンドープＺｎＳｅよりなる井戸
層とアンドープＺｎＭｇＳＳｅよりなるバリア層とが交
互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシャルを持つ
多重量子井戸層２５、及び第１のｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層
２４よりもバンドギャップが小さい第２のｎ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅ層２６が順次形成されている。
ブバンド間遷移型光検出素子を示す斜視図である。図４
に示すように、ｎ型ＧａＮよりなる基板２１上には、Ｚ
ｎＳｅよりなり、基板２１の上に成長する半導体層との
格子整合を図るバッファ層２２、Ｃｌがドープされたｎ
型ＺｎＳＳｅ層２３、Ｃｌがドープされた第１のｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ層２４、アンドープＺｎＳｅよりなる井戸
層とアンドープＺｎＭｇＳＳｅよりなるバリア層とが交
互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシャルを持つ
多重量子井戸層２５、及び第１のｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層
２４よりもバンドギャップが小さい第２のｎ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅ層２６が順次形成されている。
【００４５】基板２１の下面にはＴｉ／Ａｕよりなる第
１のｎ型電極２７が形成され、基板２１の上面には同じ
くＴｉ／Ａｕよりなり、光信号１９を多重量子井戸層２
５へ入射するための開口部２８ａを有する第２のｎ型電
極２８が形成されている。
１のｎ型電極２７が形成され、基板２１の上面には同じ
くＴｉ／Ａｕよりなり、光信号１９を多重量子井戸層２
５へ入射するための開口部２８ａを有する第２のｎ型電
極２８が形成されている。
【００４６】本変形例においても、光検出素子に、ワイ
ドギャップ半導体であるII−IV族のＺｎＳｅを含み、且
つ、サブバンド間遷移を用いているため、ＧａＮを含む
半導体層を用いた第１の実施形態と同様の効果を有す
る。
ドギャップ半導体であるII−IV族のＺｎＳｅを含み、且
つ、サブバンド間遷移を用いているため、ＧａＮを含む
半導体層を用いた第１の実施形態と同様の効果を有す
る。
【００４７】（第２の実施形態）以下、本発明に係る第
２の実施形態を図面に基づいて説明する。
２の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４８】図５は本発明の第２の実施形態に係る半導
体光変調素子を示す斜視図である。図５に示すように、
サファイアよりなる基板３１上には、ＧａＮよりなり、
サファイア結晶と基板３１の上に成長する半導体層との
格子整合を図るバッファ層３２、Ｓｉがドープされたｎ
型ＧａＮ層３３が順次形成されている。
体光変調素子を示す斜視図である。図５に示すように、
サファイアよりなる基板３１上には、ＧａＮよりなり、
サファイア結晶と基板３１の上に成長する半導体層との
格子整合を図るバッファ層３２、Ｓｉがドープされたｎ
型ＧａＮ層３３が順次形成されている。
【００４９】ｎ型ＧａＮ層３３の上面における一方の領
域には、例えばＴｉ／Ａｕよりなるｎ型電極３４が形成
されている。ｎ型ＧａＮ層３３の上面における他方の領
域には、Ｓｉがドープされたｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層
３５、不純物濃度が１×１０17ｃｍ-3でドープされたｎ
型ＧａＮよりなる井戸層３６ａとアンドープＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8 Ｎよりなるバリア層３６ｂとが交互に積層されて
なり、複数の井戸型ポテンシャルを持つ光吸収層である
多重量子井戸層３６、及びアンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎ層３７が順次形成されている。アンドープＡｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層３７の上面にはＡｕよりなるショットキー電
極３８が形成されている。
域には、例えばＴｉ／Ａｕよりなるｎ型電極３４が形成
されている。ｎ型ＧａＮ層３３の上面における他方の領
域には、Ｓｉがドープされたｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層
３５、不純物濃度が１×１０17ｃｍ-3でドープされたｎ
型ＧａＮよりなる井戸層３６ａとアンドープＡｌ0.2Ｇ
ａ0.8 Ｎよりなるバリア層３６ｂとが交互に積層されて
なり、複数の井戸型ポテンシャルを持つ光吸収層である
多重量子井戸層３６、及びアンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎ層３７が順次形成されている。アンドープＡｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層３７の上面にはＡｕよりなるショットキー電
極３８が形成されている。
【００５０】以下、前記のように構成された光変調素子
（以下、サブバンド間遷移型光変調素子と呼ぶ。）の動
作を図面を参照しながら説明する。
（以下、サブバンド間遷移型光変調素子と呼ぶ。）の動
作を図面を参照しながら説明する。
【００５１】図６は本実施形態に係るサブバンド間遷移
型光変調素子のエネルギーバンドを示し、（ａ）はｎ型
電極３４及びショットキー電極３８に所定電圧が印加さ
れていない無バイアス時を示し、（ｂ）はｎ型電極３４
及びショットキー電極３８に所定電圧が印加されている
バイアス時を示している。図６（ａ）に示すように、多
重量子井戸層３６の伝導帯Ｅc 中には複数の量子準位が
存在しており、これらの量子準位をエネルギーの低い方
から順に基底サブバンド準位である第１量子準位Ｅ1 ，
第２量子準位Ｅ2 ，第３量子準位Ｅ3 とする。ここで、
井戸層３６ａ及びバリア層３６ｂの膜厚をそれぞれ３ｎ
ｍ及び５ｎｍとすると、各量子準位間のエネルギー差
は、第２量子準位Ｅ2 と第１量子準位Ｅ1 との間が約３
００ｅＶとなり、第３量子準位Ｅ3 と第１量子準位Ｅ1
との間が約８００ｍｅＶとなる。この遷移エネルギー８
００ｍｅＶは変調の対象とする波長１．５５μｍの入射
光の光子エネルギーに一致する。
型光変調素子のエネルギーバンドを示し、（ａ）はｎ型
電極３４及びショットキー電極３８に所定電圧が印加さ
れていない無バイアス時を示し、（ｂ）はｎ型電極３４
及びショットキー電極３８に所定電圧が印加されている
バイアス時を示している。図６（ａ）に示すように、多
重量子井戸層３６の伝導帯Ｅc 中には複数の量子準位が
存在しており、これらの量子準位をエネルギーの低い方
から順に基底サブバンド準位である第１量子準位Ｅ1 ，
第２量子準位Ｅ2 ，第３量子準位Ｅ3 とする。ここで、
井戸層３６ａ及びバリア層３６ｂの膜厚をそれぞれ３ｎ
ｍ及び５ｎｍとすると、各量子準位間のエネルギー差
は、第２量子準位Ｅ2 と第１量子準位Ｅ1 との間が約３
００ｅＶとなり、第３量子準位Ｅ3 と第１量子準位Ｅ1
との間が約８００ｍｅＶとなる。この遷移エネルギー８
００ｍｅＶは変調の対象とする波長１．５５μｍの入射
光の光子エネルギーに一致する。
【００５２】この無バイアス時には、多重量子井戸層３
６におけるｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３５の反対側にア
ンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７を設けているため、
多重量子井戸層３６の各半導体層が空乏化することによ
り、伝導帯Ｅc がｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３５側から
アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７側に向けて上昇す
る。この伝導帯Ｅc の傾きによって多重量子井戸層３６
とショットキー電極３８との間にポテンシャル障壁が形
成されるため、多重量子井戸層３６の井戸層３６ａ内に
は各量子準位に電子がほとんど存在しないので、１．５
５μｍ帯の光が多重量子井戸層３６に入射されたとして
も、入射された光は吸収されずに透過することになり、
その結果、無バイアス時には入射光は変調されない。
６におけるｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３５の反対側にア
ンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７を設けているため、
多重量子井戸層３６の各半導体層が空乏化することによ
り、伝導帯Ｅc がｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３５側から
アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７側に向けて上昇す
る。この伝導帯Ｅc の傾きによって多重量子井戸層３６
とショットキー電極３８との間にポテンシャル障壁が形
成されるため、多重量子井戸層３６の井戸層３６ａ内に
は各量子準位に電子がほとんど存在しないので、１．５
５μｍ帯の光が多重量子井戸層３６に入射されたとして
も、入射された光は吸収されずに透過することになり、
その結果、無バイアス時には入射光は変調されない。
【００５３】次に、図６（ｂ）に示すように、ショット
キー電極３８を接地してｎ型電極３４に約−１Ｖの電圧
を印加すると、多重量子井戸層３６近傍の空乏層が小さ
くなるため、第１量子準位Ｅ1 に電子が存在できるよう
なる。第１量子準位Ｅ1 の電子密度はほぼドーピング濃
度に一致しており、ここでは１０17ｃｍ-3となる。
キー電極３８を接地してｎ型電極３４に約−１Ｖの電圧
を印加すると、多重量子井戸層３６近傍の空乏層が小さ
くなるため、第１量子準位Ｅ1 に電子が存在できるよう
なる。第１量子準位Ｅ1 の電子密度はほぼドーピング濃
度に一致しており、ここでは１０17ｃｍ-3となる。
【００５４】この状態で、波長が１．５５μｍ帯の光が
入射されると、入射された光は多重量子井戸層３６の井
戸層３６ａで吸収されて、電子のエネルギー準位が、第
１の量子準位Ｅ1 からエネルギー差がその光子エネルギ
ーに相当する第３の量子準位Ｅ3 に遷移する。第３の量
子準位Ｅ3 に遷移した電子は電界に勾配がないため、所
定時間経過後に基底サブバンド準位の第１量子準位に戻
る。このように、バイアス電圧を制御することにより、
入射された光が変調されて出力することができる。
入射されると、入射された光は多重量子井戸層３６の井
戸層３６ａで吸収されて、電子のエネルギー準位が、第
１の量子準位Ｅ1 からエネルギー差がその光子エネルギ
ーに相当する第３の量子準位Ｅ3 に遷移する。第３の量
子準位Ｅ3 に遷移した電子は電界に勾配がないため、所
定時間経過後に基底サブバンド準位の第１量子準位に戻
る。このように、バイアス電圧を制御することにより、
入射された光が変調されて出力することができる。
【００５５】一般に、サブバンド間の光吸収スペクトル
は、図４に示したように波長１．５５μｍをピークとす
るシャープな形状となる。さらに、光の吸収係数は、ワ
イドギャップ半導体を用いているため、第１量子準位Ｅ
1 の電子密度が１×１０17ｃｍ-3のときに約４００００
ｃｍ-1と非常に大きく、従来の光変調素子に比べて１桁
ほど大きいので、従来の半導体光変調素子のように導波
路を形成しなくても十分な消光比が確保でき、且つ、光
の入射位置を精密に調整する必要もない。
は、図４に示したように波長１．５５μｍをピークとす
るシャープな形状となる。さらに、光の吸収係数は、ワ
イドギャップ半導体を用いているため、第１量子準位Ｅ
1 の電子密度が１×１０17ｃｍ-3のときに約４００００
ｃｍ-1と非常に大きく、従来の光変調素子に比べて１桁
ほど大きいので、従来の半導体光変調素子のように導波
路を形成しなくても十分な消光比が確保でき、且つ、光
の入射位置を精密に調整する必要もない。
【００５６】本実施形態においては、波長が１．５５μ
ｍ帯の光に対して光吸収が生じる構成としているが、井
戸層３６ａの層厚を薄くしたり、井戸層３６ａ又はバリ
ア層３６ｂの材料を変えれば１．３μｍ帯の光に対する
検出が可能となる。
ｍ帯の光に対して光吸収が生じる構成としているが、井
戸層３６ａの層厚を薄くしたり、井戸層３６ａ又はバリ
ア層３６ｂの材料を変えれば１．３μｍ帯の光に対する
検出が可能となる。
【００５７】また、第１量子準位Ｅ1 と第３の量子準位
Ｅ3 との間の遷移を用いて光吸収を行なっているが、井
戸層３６ａの層厚を薄くしたり、井戸層３６ａ又はバリ
ア層３６ｂの材料を変えることにより、第１量子準位Ｅ
1 と第２の量子準位Ｅ2 との間の遷移による光吸収を起
こさせることも可能である。
Ｅ3 との間の遷移を用いて光吸収を行なっているが、井
戸層３６ａの層厚を薄くしたり、井戸層３６ａ又はバリ
ア層３６ｂの材料を変えることにより、第１量子準位Ｅ
1 と第２の量子準位Ｅ2 との間の遷移による光吸収を起
こさせることも可能である。
【００５８】但し、第１量子準位Ｅ1 と第３の量子準位
Ｅ3 との間の遷移の方が電子の遷移確率が大きいので、
より大きな吸収係数を得やすい。
Ｅ3 との間の遷移の方が電子の遷移確率が大きいので、
より大きな吸収係数を得やすい。
【００５９】なお、本実施形態においては、多重量子井
戸層３６の井戸層３６ａにｎ型のＧａＮを用いたが、光
学的吸収による遷移エネルギーに所望の波長に対応する
遷移エネルギーが得られる範囲であればアンドープＧａ
Ｎであってもよく、バリア層３６ｂにアンドープＡｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎを用いたが、同様にｎ型のＡｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎであってもよい。
戸層３６の井戸層３６ａにｎ型のＧａＮを用いたが、光
学的吸収による遷移エネルギーに所望の波長に対応する
遷移エネルギーが得られる範囲であればアンドープＧａ
Ｎであってもよく、バリア層３６ｂにアンドープＡｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎを用いたが、同様にｎ型のＡｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎであってもよい。
【００６０】以下、本発明の第２の実施形態の第１変形
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００６１】図７は第２の実施形態の第１変形例に係る
サブバンド間遷移型光変調素子を示す斜視図である。図
７に示すように、第１の実施形態と同様にサファイアよ
りなる基板３１上に、第１のｎ型半導体層としてのｎ型
Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３５と、ｎ型ＧａＮよりなる井戸
層３６ａとアンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなるバリ
ア層３６ｂとが交互に積層されてなる多重量子井戸層３
６と、アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７とが順次形
成され、さらに該アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７
の上に、伝導帯下端のエネルギーがバリア層３６ｂより
も小さい第２のｎ型半導体層としてのｎ型ＧａＮ層３９
が形成されている。なお、図５に示す部材と同一の部材
には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
サブバンド間遷移型光変調素子を示す斜視図である。図
７に示すように、第１の実施形態と同様にサファイアよ
りなる基板３１上に、第１のｎ型半導体層としてのｎ型
Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３５と、ｎ型ＧａＮよりなる井戸
層３６ａとアンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなるバリ
ア層３６ｂとが交互に積層されてなる多重量子井戸層３
６と、アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７とが順次形
成され、さらに該アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層３７
の上に、伝導帯下端のエネルギーがバリア層３６ｂより
も小さい第２のｎ型半導体層としてのｎ型ＧａＮ層３９
が形成されている。なお、図５に示す部材と同一の部材
には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６２】図８は本変形例に係るサブバンド間遷移型
光変調素子のエネルギーバンドを示し、（ａ）はｎ型電
極３４及びショットキー電極３８に所定電圧が印加され
ていない無バイアス時を示し、（ｂ）はｎ型電極３４及
びショットキー電極３８に所定電圧が印加されているバ
イアス時を示している。図８（ａ）に示す無バイアス時
には、多重量子井戸層３６におけるｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層３５の反対側にアンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
層３７と、ショットキー電極３８の代わりに伝導帯Ｅc
のエネルギーがバリア層３６ｂよりも小さいｎ型ＧａＮ
層３９が設けられているため、多重量子井戸層３６の各
半導体層が空乏化する。
光変調素子のエネルギーバンドを示し、（ａ）はｎ型電
極３４及びショットキー電極３８に所定電圧が印加され
ていない無バイアス時を示し、（ｂ）はｎ型電極３４及
びショットキー電極３８に所定電圧が印加されているバ
イアス時を示している。図８（ａ）に示す無バイアス時
には、多重量子井戸層３６におけるｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層３５の反対側にアンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
層３７と、ショットキー電極３８の代わりに伝導帯Ｅc
のエネルギーがバリア層３６ｂよりも小さいｎ型ＧａＮ
層３９が設けられているため、多重量子井戸層３６の各
半導体層が空乏化する。
【００６３】これにより、第２の実施形態と同様の効果
を得ることができる。
を得ることができる。
【００６４】以下、本発明の第２の実施形態の第２変形
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００６５】図９は第２の実施形態の第２の変形例に係
るサブバンド間遷移型光変調素子を示す斜視図である。
図９に示すように、ｎ型ＧａＮよりなる基板４１上に
は、ＺｎＳｅよりなり、基板４１の上に成長する半導体
層との格子整合を図るバッファ層４２、Ｃｌがドープさ
れたｎ型ＺｎＳＳｅ層４３、Ｃｌがドープされたｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ層４４、Ｃｌがドープされたｎ型ＺｎＳｅ
よりなる井戸層とアンドープＺｎＭｇＳＳｅよりなるバ
リア層とが交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテン
シャルを持つ多重量子井戸層４５、及びアンドープＺｎ
ＭｇＳＳｅ層４６が順次形成されている。
るサブバンド間遷移型光変調素子を示す斜視図である。
図９に示すように、ｎ型ＧａＮよりなる基板４１上に
は、ＺｎＳｅよりなり、基板４１の上に成長する半導体
層との格子整合を図るバッファ層４２、Ｃｌがドープさ
れたｎ型ＺｎＳＳｅ層４３、Ｃｌがドープされたｎ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅ層４４、Ｃｌがドープされたｎ型ＺｎＳｅ
よりなる井戸層とアンドープＺｎＭｇＳＳｅよりなるバ
リア層とが交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテン
シャルを持つ多重量子井戸層４５、及びアンドープＺｎ
ＭｇＳＳｅ層４６が順次形成されている。
【００６６】基板４１の下面にはＴｉ／Ａｕよりなるｎ
型電極４７が形成され、基板４１の上面にはＡｕよりな
るショットキー電極４８が形成されている。
型電極４７が形成され、基板４１の上面にはＡｕよりな
るショットキー電極４８が形成されている。
【００６７】本変形例においても、光変調素子に、ワイ
ドギャップ半導体であるII−IV族のＺｎＳｅを含み、且
つ、サブバンド間遷移を用いているため、ＧａＮを含む
半導体層を用いた第２の実施形態と同様の効果を有す
る。
ドギャップ半導体であるII−IV族のＺｎＳｅを含み、且
つ、サブバンド間遷移を用いているため、ＧａＮを含む
半導体層を用いた第２の実施形態と同様の効果を有す
る。
【００６８】（第３の実施形態）以下、本発明に係る第
３の実施形態を図面に基づいて説明する。
３の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００６９】図１０は本発明の第３の実施形態に係る光
通信用送信装置の概略を示している。図１０に示すよう
に、Ｓｉよりなる基体５１の上面には、発振波長が１．
５５μｍ帯のＤＦＢ（分布帰還）型レーザ素子５２と、
該レーザ素子５２の出射面から光軸方向に１００μｍ程
度の間隔を置き、本発明の第２の実施形態に係るサブバ
ンド間遷移型光変調素子５３とが設けられている。
通信用送信装置の概略を示している。図１０に示すよう
に、Ｓｉよりなる基体５１の上面には、発振波長が１．
５５μｍ帯のＤＦＢ（分布帰還）型レーザ素子５２と、
該レーザ素子５２の出射面から光軸方向に１００μｍ程
度の間隔を置き、本発明の第２の実施形態に係るサブバ
ンド間遷移型光変調素子５３とが設けられている。
【００７０】光変調素子５３の光軸方向の素子長は１０
０μｍであって、レーザ素子５２の基板と光変調素子５
３の基板との厚みを一致させておけば、光変調素子５３
の基体５１の主面に対する上下方向のボンディング位置
の調整は不要となる。
０μｍであって、レーザ素子５２の基板と光変調素子５
３の基板との厚みを一致させておけば、光変調素子５３
の基体５１の主面に対する上下方向のボンディング位置
の調整は不要となる。
【００７１】また、光変調素子５３の基体５１の主面に
平行な方向の位置調整は数１０μｍ程度あれば十分であ
る。
平行な方向の位置調整は数１０μｍ程度あれば十分であ
る。
【００７２】本実施形態の特徴として、光変調素子５３
にワイドギャップ半導体であるＧａＮ又はＺｎＳｅを含
み、サブバンド間遷移を用いた光学的吸収により入力光
を変調して出力するため、ワイドギャップ半導体の電子
の有効質量はナロウギャップ半導体に比べて大きいの
で、光吸収係数が非常に大きくなる。これにより、レー
ザ光５４が光変調素子５３の多重量子井戸層にわずかに
重なれば、該レーザ光５４に十分な消光比が得られるた
め、レーザ素子５２と光変調素子５３との間に導波路を
形成する必要がなくなるので、レーザ素子５２と光変調
素子５３とを装置に実装する際に、該装置の構成を簡略
化できる。
にワイドギャップ半導体であるＧａＮ又はＺｎＳｅを含
み、サブバンド間遷移を用いた光学的吸収により入力光
を変調して出力するため、ワイドギャップ半導体の電子
の有効質量はナロウギャップ半導体に比べて大きいの
で、光吸収係数が非常に大きくなる。これにより、レー
ザ光５４が光変調素子５３の多重量子井戸層にわずかに
重なれば、該レーザ光５４に十分な消光比が得られるた
め、レーザ素子５２と光変調素子５３との間に導波路を
形成する必要がなくなるので、レーザ素子５２と光変調
素子５３とを装置に実装する際に、該装置の構成を簡略
化できる。
【００７３】また、サブバンド間遷移を用いて光学的吸
収を行なうため、電子が基底サブバンド準位に戻る時間
が極めて小さいので、１０Ｇｂｐｓ以上の高速変調に対
応することができる。
収を行なうため、電子が基底サブバンド準位に戻る時間
が極めて小さいので、１０Ｇｂｐｓ以上の高速変調に対
応することができる。
【００７４】以下、本発明の第３の実施形態の一変形例
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００７５】図１１は第３の実施形態の一変形例に係る
光通信用送信装置の概略を示している。本変形例の特徴
として図１１に示すように、Ｓｉよりなる基体５１の上
には、レーザ素子５２と、該レーザ素子５２の出射面か
ら光軸方向に間隔を置き、本発明の第２の実施形態に係
るサブバンド間遷移型光変調素子５３と、該光変調素子
５３が出力するレーザ光５４を装置の外部に伝送する光
ファイバー５５が設けられている。さらに、レーザ素子
５２と光変調素子５３との間には、レーザ素子５２が出
力するレーザ光５４を平面波に変換するコリメートレン
ズ５６が設けられ、光変調素子５３と光ファイバー５５
との間には、光変調素子５３が出力するレーザ光５４を
集光するフォーカスレンズ５７が設けられている。
光通信用送信装置の概略を示している。本変形例の特徴
として図１１に示すように、Ｓｉよりなる基体５１の上
には、レーザ素子５２と、該レーザ素子５２の出射面か
ら光軸方向に間隔を置き、本発明の第２の実施形態に係
るサブバンド間遷移型光変調素子５３と、該光変調素子
５３が出力するレーザ光５４を装置の外部に伝送する光
ファイバー５５が設けられている。さらに、レーザ素子
５２と光変調素子５３との間には、レーザ素子５２が出
力するレーザ光５４を平面波に変換するコリメートレン
ズ５６が設けられ、光変調素子５３と光ファイバー５５
との間には、光変調素子５３が出力するレーザ光５４を
集光するフォーカスレンズ５７が設けられている。
【００７６】このように、本変形例によると、光変調素
子５３によって変調されたレーザ光５４の光ファイバー
５５に対する結合効率を向上させることができる。この
場合、光ファイバー５５の位置合わせにのみサブミクロ
ンの高精度の調整が必要となるが、光変調素子５３は前
述したように精密な調整が不要となるので、本装置の作
製工程は大幅に簡略化できる。
子５３によって変調されたレーザ光５４の光ファイバー
５５に対する結合効率を向上させることができる。この
場合、光ファイバー５５の位置合わせにのみサブミクロ
ンの高精度の調整が必要となるが、光変調素子５３は前
述したように精密な調整が不要となるので、本装置の作
製工程は大幅に簡略化できる。
【００７７】
【発明の効果】本発明に係る半導体光検出素子による
と、量子井戸内のサブバンド間遷移を用いているため、
バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で多重量子井戸
層の基底サブバンド準位にキャリアである電子を注入す
ることができる。これにより、バイアス電圧生成用の電
源装置を簡略化することができる。また、サブバンド間
遷移を用いているため、共鳴トンネル電流は極めて高速
であるので、高速大容量通信に対応でき、且つ、入力光
が選択的に吸収されるため、可視光フィルター等を設け
る必要がなく装置が簡略化できる。
と、量子井戸内のサブバンド間遷移を用いているため、
バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低電圧で多重量子井戸
層の基底サブバンド準位にキャリアである電子を注入す
ることができる。これにより、バイアス電圧生成用の電
源装置を簡略化することができる。また、サブバンド間
遷移を用いているため、共鳴トンネル電流は極めて高速
であるので、高速大容量通信に対応でき、且つ、入力光
が選択的に吸収されるため、可視光フィルター等を設け
る必要がなく装置が簡略化できる。
【００７８】本発明に係る半導体光検出素子において、
第１の半導体層、第２の半導体層及び多重量子井戸層の
いずれもがＧａＮ又はＺｎＳｅを含む半導体であると、
ＧａＮ又はＺｎＳｅはそれぞれワイドギャップ半導体で
あるため、電子のサブバンド間遷移を確実に実現するこ
とができる。
第１の半導体層、第２の半導体層及び多重量子井戸層の
いずれもがＧａＮ又はＺｎＳｅを含む半導体であると、
ＧａＮ又はＺｎＳｅはそれぞれワイドギャップ半導体で
あるため、電子のサブバンド間遷移を確実に実現するこ
とができる。
【００７９】また、本発明に係る半導体光検出素子にお
いて、励起サブバンド準位がサブバンド準位のうちの第
３量子準位であると、基底サブバンドからの電子の遷移
確率が大きいため、光の吸収係数を確実に大きくするこ
とができる。
いて、励起サブバンド準位がサブバンド準位のうちの第
３量子準位であると、基底サブバンドからの電子の遷移
確率が大きいため、光の吸収係数を確実に大きくするこ
とができる。
【００８０】また、本発明に係る半導体光検出素子にお
いて、入力光の波長が１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯
であると、信号光を伝送する光ファイバに対して最も伝
送効率がよくなる。
いて、入力光の波長が１．３μｍ帯又は１．５５μｍ帯
であると、信号光を伝送する光ファイバに対して最も伝
送効率がよくなる。
【００８１】本発明に係る第１又は第２の半導体光変調
素子によると、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含
む半導体における量子井戸内の電子のサブバンド間遷移
を用いているため、バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低
電圧で空乏化状態の多重量子井戸層の基底サブバンド準
位に電子を注入することができるので、バイアス電圧生
成用の電源装置を簡略化することができる。また、サブ
バンド間遷移を用いているため、多重量子井戸層に適当
な材料、膜厚又は不純物濃度を選ぶことにより光ファイ
バーに対して最も効率がよい波長である１．３μｍ帯又
は１．５μｍ帯を選択的に吸収することができると共
に、極めて高速であるため、高速大容量通信に十分に対
応できる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。これにより、通
信装置等の作製時に精密な位置合わせが不要となるた
め、作製工数を大幅に削減できる。
素子によると、ワイドギャップ半導体であるＧａＮを含
む半導体における量子井戸内の電子のサブバンド間遷移
を用いているため、バイアス電圧が１Ｖ〜２Ｖ程度の低
電圧で空乏化状態の多重量子井戸層の基底サブバンド準
位に電子を注入することができるので、バイアス電圧生
成用の電源装置を簡略化することができる。また、サブ
バンド間遷移を用いているため、多重量子井戸層に適当
な材料、膜厚又は不純物濃度を選ぶことにより光ファイ
バーに対して最も効率がよい波長である１．３μｍ帯又
は１．５μｍ帯を選択的に吸収することができると共
に、極めて高速であるため、高速大容量通信に十分に対
応できる。また、ワイドギャップ半導体を用いているた
め、電子の有効質量が大きくなるので、サブバンド間に
おける吸収係数が１桁程度大きくなる。これにより、通
信装置等の作製時に精密な位置合わせが不要となるた
め、作製工数を大幅に削減できる。
【００８２】第１又は第２の半導体光変調素子におい
て、井戸層又はバリア層が、導電型がｎ型で且つ不純物
濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であると、バイアス印加時
において、無バイアス時に空乏化している多重量子井戸
層に効率よく電子が注入されるので、入力光の変調効率
が向上する。
て、井戸層又はバリア層が、導電型がｎ型で且つ不純物
濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であると、バイアス印加時
において、無バイアス時に空乏化している多重量子井戸
層に効率よく電子が注入されるので、入力光の変調効率
が向上する。
【００８３】また、第１又は第２の半導体光変調素子に
おいて、励起サブバンド準位がサブバンド準位のうちの
第３量子準位であると、基底サブバンドからの電子の遷
移確率が大きいため、光の吸収係数を確実に大きくする
ことができる。
おいて、励起サブバンド準位がサブバンド準位のうちの
第３量子準位であると、基底サブバンドからの電子の遷
移確率が大きいため、光の吸収係数を確実に大きくする
ことができる。
【００８４】また、第１又は第２の半導体光変調素子に
おいて、入力光の波長が１．３μｍ帯又は１．５５μｍ
帯であると、信号光を伝送する光ファイバに対して最も
伝送効率がよくなる。
おいて、入力光の波長が１．３μｍ帯又は１．５５μｍ
帯であると、信号光を伝送する光ファイバに対して最も
伝送効率がよくなる。
【００８５】本発明に係る第１又は第２の光通信用装置
によると、本発明に係る第１又は第２の半導体光変調素
子を用いているため、バイアス電圧生成用電源装置が簡
略化できると共に光変調素子の位置合わせが簡略化で
き、且つ、高速伝送が十分に行なえる。
によると、本発明に係る第１又は第２の半導体光変調素
子を用いているため、バイアス電圧生成用電源装置が簡
略化できると共に光変調素子の位置合わせが簡略化で
き、且つ、高速伝送が十分に行なえる。
【００８６】第１又は第２の光通信用装置において、半
導体レーザ素子と半導体光変調素子との間に設けられ、
レーザ光を平面波に変換するコリメートレンズと、半導
体光変調素子の出力側に設けられ、半導体光変調素子が
出力する出力光を集光するフォーカスレンズとを備えて
いると、半導体光変調素子が出力する出力光を確実に光
ファイバに伝送することができる。
導体レーザ素子と半導体光変調素子との間に設けられ、
レーザ光を平面波に変換するコリメートレンズと、半導
体光変調素子の出力側に設けられ、半導体光変調素子が
出力する出力光を集光するフォーカスレンズとを備えて
いると、半導体光変調素子が出力する出力光を確実に光
ファイバに伝送することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体光検出素
子を示す斜視図である。
子を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体光検出素
子のエネルギーバンド図である。
子のエネルギーバンド図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体光検出素
子又は本発明の第２の実施形態に係る半導体光変調素子
における量子準位間の光吸収スペクトルを示す図であ
る。
子又は本発明の第２の実施形態に係る半導体光変調素子
における量子準位間の光吸収スペクトルを示す図であ
る。
【図４】本発明の第１の実施形態の一変形例に係るサブ
バンド間遷移型光検出素子を示す斜視図である。
バンド間遷移型光検出素子を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体光変調素
子を示す斜視図である。
子を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体光変調素
子のエネルギーバンド図である。
子のエネルギーバンド図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る半
導体光変調素子を示す斜視図である。
導体光変調素子を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る半
導体光変調素子のエネルギーバンド図である。
導体光変調素子のエネルギーバンド図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る半
導体光変調素子を示す斜視図である。
導体光変調素子を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光通信用送信
装置を示す概略構成図である。
装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の一変形例に係る光
通信用送信装置を示す概略構成図である
通信用送信装置を示す概略構成図である
【図１２】従来のＩｎＧａＡｓ系アバランシェフォトダ
イオードの構成断面図である。
イオードの構成断面図である。
【図１３】従来のアバランシェフォトダイオードのエネ
ルギーバンド図である。
ルギーバンド図である。
【図１４】光通信における光信号生成方法を示す概略構
成図である。
成図である。
１１ 基板 １２ バッファ層 １３ ｎ型ＧａＮ層 １４ 第１のｎ型電極 １５ ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層（第１のｎ型半導体
層） １６ 多重量子井戸層 １６ａ 井戸層 １６ｂ バリア層 １７ ｎ型ＧａＮ層（第２のｎ型半導体層） １８ 第２のｎ型電極 １８ａ 開口部 １９ 光信号 ２１ 基板 ２２ バッファ層 ２３ ｎ型ＺｎＳＳｅ層 ２４ 第１のｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層（第１のｎ型半導
体層） ２５ 多重量子井戸層 ２６ 第２のｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層（第２のｎ型半導
体層） ２７ 第１のｎ型電極２７ ２８ 第２のｎ型電極 ２８ａ 開口部 ３１ 基板 ３２ バッファ層 ３３ ｎ型ＧａＮ層 ３４ ｎ型電極 ３５ ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層（第１のｎ型半導体
層） ３６ 多重量子井戸層 ３６ａ 井戸層 ３６ｂ バリア層 ３７ アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 ３８ ショットキー電極 ３９ ｎ型ＧａＮ層（第２のｎ型半導体層） ４１ 基板 ４２ バッファ層 ４３ ｎ型ＺｎＳＳｅ層 ４４ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層 ４５ 多重量子井戸層 ４６ アンドープＺｎＭｇＳＳｅ層 ４７ ｎ型電極 ４８ ショットキー電極 ５１ 基体 ５２ レーザ素子 ５３ 光変調素子 ５４ レーザ光 ５５ 光ファイバー ５６ コリメートレンズ ５７ フォーカスレンズ
層） １６ 多重量子井戸層 １６ａ 井戸層 １６ｂ バリア層 １７ ｎ型ＧａＮ層（第２のｎ型半導体層） １８ 第２のｎ型電極 １８ａ 開口部 １９ 光信号 ２１ 基板 ２２ バッファ層 ２３ ｎ型ＺｎＳＳｅ層 ２４ 第１のｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層（第１のｎ型半導
体層） ２５ 多重量子井戸層 ２６ 第２のｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層（第２のｎ型半導
体層） ２７ 第１のｎ型電極２７ ２８ 第２のｎ型電極 ２８ａ 開口部 ３１ 基板 ３２ バッファ層 ３３ ｎ型ＧａＮ層 ３４ ｎ型電極 ３５ ｎ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層（第１のｎ型半導体
層） ３６ 多重量子井戸層 ３６ａ 井戸層 ３６ｂ バリア層 ３７ アンドープＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 ３８ ショットキー電極 ３９ ｎ型ＧａＮ層（第２のｎ型半導体層） ４１ 基板 ４２ バッファ層 ４３ ｎ型ＺｎＳＳｅ層 ４４ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅ層 ４５ 多重量子井戸層 ４６ アンドープＺｎＭｇＳＳｅ層 ４７ ｎ型電極 ４８ ショットキー電極 ５１ 基体 ５２ レーザ素子 ５３ 光変調素子 ５４ レーザ光 ５５ 光ファイバー ５６ コリメートレンズ ５７ フォーカスレンズ
Claims (19)
- 【請求項１】 基板上に形成された第１のｎ型半導体層
と、 前記第１のｎ型半導体層の上に、井戸層及びバリア層が
交互に積層されてなり、複数の井戸型ポテンシャルを持
つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成されており、前記第１の
ｎ型半導体層よりも小さなバンドギャップを有する第２
のｎ型半導体層とを備え、 共鳴トンネル効果により、前記第２のｎ型半導体層から
前記多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが
注入されると共に、入力光が入射されると前記基底サブ
バンド準位から励起サブバンド準位に励起されたキャリ
アが前記第１のｎ型半導体層に注入される現象に基づい
て、前記入力光の入射を検出することを特徴とする半導
体光検出素子。 - 【請求項２】 前記第１の半導体層、第２の半導体層及
び多重量子井戸層のいずれもがＧａＮ又はＺｎＳｅを含
むことを特徴とする請求項１に記載の半導体光検出素
子。 - 【請求項３】 前記励起サブバンド準位は、サブバンド
準位のうちの第３量子準位であることを特徴とする請求
項１に記載の半導体光検出素子。 - 【請求項４】 前記入力光の波長は１．３μｍ帯又は
１．５５μｍ帯であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体光検出素子。 - 【請求項５】 基板上に形成され、ＧａＮを含むｎ型半
導体層と、 前記ｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井戸
層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の井戸型
ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成されたショットキー電極
とを備え、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加されない状態では、前記多重量子井戸層
は空乏化し、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加された状態では、前記ｎ型半導体層から
前記多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが
注入され、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間に印加
されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サブバンド
準位から励起サブバンド準位に励起されるキャリアの遷
移確率を変動させることにより入力光を変調することを
特徴とする半導体光変調素子。 - 【請求項６】 基板上に形成され、ＧａＮを含む第１の
ｎ型半導体層と、 前記第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含
む井戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の
井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、前記多重
量子井戸層の上に形成され、伝導帯下端のエネルギーが
前記バリア層よりも小さい第２のｎ型半導体層とを備
え、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加されない状態では、前記多重量
子井戸層は空乏化し、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加された状態では、前記第１のｎ
型半導体層から前記多重量子井戸層の基底サブバンド準
位にキャリアが注入され、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間に印加されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サ
ブバンド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャ
リアの遷移確率を変動させることにより入力光を変調す
ることを特徴とする半導体光変調素子。 - 【請求項７】 前記井戸層又は前記バリア層は、導電型
がｎ型で且つ不純物濃度が１×１０17ｃｍ-3以上である
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体光変調
素子。 - 【請求項８】 前記励起サブバンド準位は、サブバンド
準位のうちの第３量子準位であることを特徴とする請求
項５又は６に記載の半導体光変調素子。 - 【請求項９】 前記入力光の波長は１．３μｍ帯又は
１．５５μｍ帯であることを特徴とする請求項５又は６
に記載の半導体光変調素子。 - 【請求項１０】 基板上に形成され、ＺｎＳｅを含むｎ
型半導体層と、 前記ｎ型半導体層の上に、それぞれがＺｎＳｅを含む井
戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の井戸
型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成されたショットキー電極
とを備え、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加されない状態では、前記多重量子井戸層
は空乏化し、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加された状態では、前記ｎ型半導体層から
前記多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが
注入され、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間に印加
されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サブバンド
準位から励起サブバンド準位に励起されるキャリアの遷
移確率を変動させることにより入力光を変調することを
特徴とする半導体光変調素子。 - 【請求項１１】 基板上に形成され、ＺｎＳｅを含む第
１のｎ型半導体層と、 前記第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＺｎＳｅを
含む井戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数
の井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成され、伝導帯下端のエネ
ルギーが前記バリア層よりも小さい第２のｎ型半導体層
とを備え、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加されない状態では、前記多重量
子井戸層は空乏化し、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加された状態では、前記第１のｎ
型半導体層から前記多重量子井戸層の基底サブバンド準
位にキャリアが注入され、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間に印加されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サ
ブバンド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャ
リアの遷移確率を変動させることにより入力光を変調す
ることを特徴とする半導体光変調素子。 - 【請求項１２】 前記井戸層又は前記バリア層は、導電
型がｎ型で且つ不純物濃度が１×１０17ｃｍ-3以上であ
ることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の半導体
光変調素子。 - 【請求項１３】 前記励起サブバンド準位は、サブバン
ド準位のうちの第３量子準位であることを特徴とする請
求項１０又は１１に記載の半導体光変調素子。 - 【請求項１４】 前記入力光の波長は１．３μｍ帯又は
１．５５μｍ帯であることを特徴とする請求項１０又は
１１に記載の半導体光変調素子。 - 【請求項１５】 レーザ光を出力する半導体レーザ素子
と、 前記レーザ光の出力側に設けられ、入力されたレーザ光
を変調して出力する半導体光変調素子とを備え、 前記半導体光変調素子は、 基板上に形成され、ＧａＮを含むｎ型半導体層と、 前記ｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含む井戸
層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の井戸型
ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成されたショットキー電極
とを有し、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加されない状態では、前記多重量子井戸層
は空乏化し、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加された状態では、前記ｎ型半導体層から
前記多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが
注入され、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間に印加
されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サブバンド
準位から励起サブバンド準位に励起されるキャリアの遷
移確率を変動させることにより入力されたレーザ光を変
調することを特徴とする光通信用送信装置。 - 【請求項１６】 レーザ光を出力する半導体レーザ素子
と、 前記レーザ光の出力側に設けられ、入力されたレーザ光
を変調して出力する半導体光変調素子とを備え、 前記半導体光変調素子は、 基板上に形成され、ＧａＮを含む第１のｎ型半導体層
と、 前記第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＧａＮを含
む井戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の
井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成され、伝導帯下端のエネ
ルギーが前記バリア層よりも小さい第２のｎ型半導体層
とを有し、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加されない状態では、前記多重量
子井戸層は空乏化し、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加された状態では、前記第１のｎ
型半導体層から前記多重量子井戸層の基底サブバンド準
位にキャリアが注入され、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間に印加されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サ
ブバンド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャ
リアの遷移確率を変動させることにより入力されたレー
ザ光を変調することを特徴とする光通信用送信装置。 - 【請求項１７】 レーザ光を出力する半導体レーザ素子
と、 前記レーザ光の出力側に設けられ、入力されたレーザ光
を変調して出力する半導体光変調素子とを備え、 前記半導体光変調素子は、 基板上に形成され、ＺｎＳｅを含むｎ型半導体層と、 前記ｎ型半導体層の上に、それぞれがＺｎＳｅを含む井
戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数の井戸
型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成されたショットキー電極
とを有し、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加されない状態では、前記多重量子井戸層
は空乏化し、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間にバイ
アス電圧が印加された状態では、前記ｎ型半導体層から
前記多重量子井戸層の基底サブバンド準位にキャリアが
注入され、 前記ｎ型半導体層と前記ショットキー電極との間に印加
されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サブバンド
準位から励起サブバンド準位に励起されるキャリアの遷
移確率を変動させることにより入力されたレーザ光を変
調することを特徴とする光通信用送信装置。 - 【請求項１８】 レーザ光を出力する半導体レーザ素子
と、 前記レーザ光の出力側に設けられ、入力されたレーザ光
を変調して出力する半導体光変調素子とを備え、 前記半導体光変調素子は、 基板上に形成され、ＺｎＳｅを含む第１のｎ型半導体層
と、 前記第１のｎ型半導体層の上に、それぞれがＺｎＳｅを
含む井戸層及びバリア層が交互に積層されてなり、複数
の井戸型ポテンシャルを持つ多重量子井戸層と、 前記多重量子井戸層の上に形成され、伝導帯下端のエネ
ルギーが前記バリア層よりも小さい第２のｎ型半導体層
とを有し、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加されない状態では、前記多重量
子井戸層は空乏化し、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間にバイアス電圧が印加された状態では、前記第１のｎ
型半導体層から前記多重量子井戸層の基底サブバンド準
位にキャリアが注入され、 前記第１のｎ型半導体層と前記第２のｎ型半導体層との
間に印加されるバイアス電圧を変化させて、前記基底サ
ブバンド準位から励起サブバンド準位に励起されるキャ
リアの遷移確率を変動させることにより入力されたレー
ザ光を変調することを特徴とする光通信用送信装置。 - 【請求項１９】 前記半導体レーザ素子と前記半導体光
変調素子との間に設けられ、前記レーザ光を平面波に変
換するコリメートレンズと、 前記半導体光変調素子の出力側に設けられ、前記半導体
光変調素子が出力する出力光を集光するフォーカスレン
ズとをさらに備えていることを特徴とする請求項１５〜
１８のいずれか１項に記載の光通信用送信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109121A JPH10303452A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 半導体光検出素子、半導体光変調素子及び光通信用送信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9109121A JPH10303452A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 半導体光検出素子、半導体光変調素子及び光通信用送信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303452A true JPH10303452A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14502098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9109121A Withdrawn JPH10303452A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 半導体光検出素子、半導体光変調素子及び光通信用送信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10303452A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011186170A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品 |
| JP2012528481A (ja) * | 2009-05-26 | 2012-11-12 | ユニバーシティ オブ ソウル インダストリー コーポレーション ファウンデーション | 光検出器 |
| US8681411B2 (en) | 2009-08-21 | 2014-03-25 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Polariton mode optical switch with composite structure |
| US8748862B2 (en) | 2009-07-06 | 2014-06-10 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Compound semiconductors |
| US8802481B2 (en) | 2009-07-06 | 2014-08-12 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetector capable of detecting the visible light spectrum |
| US8809834B2 (en) | 2009-07-06 | 2014-08-19 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetector capable of detecting long wavelength radiation |
| CN111739946A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-02 | 西北大学 | 一种同型异质结构impatt二极管及其制作方法 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP9109121A patent/JPH10303452A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012528481A (ja) * | 2009-05-26 | 2012-11-12 | ユニバーシティ オブ ソウル インダストリー コーポレーション ファウンデーション | 光検出器 |
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| US8809834B2 (en) | 2009-07-06 | 2014-08-19 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetector capable of detecting long wavelength radiation |
| US9397249B2 (en) | 2009-07-06 | 2016-07-19 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetector capable of detecting long wavelength radiation |
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| CN111739946A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-02 | 西北大学 | 一种同型异质结构impatt二极管及其制作方法 |
| CN111739946B (zh) * | 2020-07-08 | 2021-08-27 | 西北大学 | 一种同型异质结构impatt二极管及其制作方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |