JPH1096879A - 半導体光変調器とこれを用いた光通信装置 - Google Patents
半導体光変調器とこれを用いた光通信装置Info
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/017—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells
- G02F1/01708—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells in an optical wavequide structure
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- G02F1/0159—Red-shift of the absorption band
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速長距離光通信システムに用いられる半導
体光変調器のうち、電界吸収型光変調器では、チャーピ
ングを抑制するために予め一定バイアスを印加すると、
光ＯＮ時での出射パワーの減少と消光比の劣化が生じ
る。 【解決手段】 半導体基板１０１上に少なくとも半導体
バッファ層１０２、半導体吸収層１０４、半導体クラッ
ド層１０３，１０５が順次積層され、吸収層１０４の一
端より入射された光波の吸収を吸収層に印加した電界強
度を変える事により変化させる電界吸収型変調器におい
て、吸収層に印加する電界強度を増加させた時に、入射
光に対する吸収層の屈折率が減少しかつ吸収係数が増加
するように、吸収層の積層方向に沿って吸収端波長が短
い第１の吸収層２０１と、これよりも吸収単波長が長い
第２の吸収層２０２とを積層した構成とする。
体光変調器のうち、電界吸収型光変調器では、チャーピ
ングを抑制するために予め一定バイアスを印加すると、
光ＯＮ時での出射パワーの減少と消光比の劣化が生じ
る。 【解決手段】 半導体基板１０１上に少なくとも半導体
バッファ層１０２、半導体吸収層１０４、半導体クラッ
ド層１０３，１０５が順次積層され、吸収層１０４の一
端より入射された光波の吸収を吸収層に印加した電界強
度を変える事により変化させる電界吸収型変調器におい
て、吸収層に印加する電界強度を増加させた時に、入射
光に対する吸収層の屈折率が減少しかつ吸収係数が増加
するように、吸収層の積層方向に沿って吸収端波長が短
い第１の吸収層２０１と、これよりも吸収単波長が長い
第２の吸収層２０２とを積層した構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体光変調器に関
し、特に電界を印加してその吸収を変化させる電界吸収
型光変調器と、この光変調器を用いた光通信装置に関す
る。
し、特に電界を印加してその吸収を変化させる電界吸収
型光変調器と、この光変調器を用いた光通信装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信システムの高速・長距離化
に伴い、従来の半導体レーザによる直接変調方式の問題
点が顕在化しつつある。即ち、半導体レーザ直接変調方
式においては変調時に波長チャーピングが生じ、これに
よりファイバー伝送後の波形が劣化するが、この現象は
信号伝送速度が速い程、また伝送距離が長い程顕著にな
る。特に、既存の１．３μｍ零分散ファイバーを用いた
システムにおいてこの問題は深刻であり、ファイバー伝
搬損失の小さい波長１．５５μｍ帯の光源を用いて伝送
距離を伸ばそうとしても、チャーピングに起因する分散
制限により伝送距離が制限される。この問題は、半導体
レーザを一定の光出力で発光させておき、半導体レーザ
出射光を半導体レーザとは別の光変調器により変調する
外部変調方式を採用する事により改善できる。そのた
め、外部光変調器の開発が活発化している。外部変調器
としては、ＬｉＮｂＯ3 等の誘電体を用いたものと、Ｉ
ｎＰやＧａＡｓ等の半導体を用いたものとが考えられる
が、半導体レーザ、光アンプ等の他の光素子やＦＥＴ等
の電子回路との集積化が可能で、小型化、低電圧化も容
易なことから半導体変調器への期待が高まりつつある。
に伴い、従来の半導体レーザによる直接変調方式の問題
点が顕在化しつつある。即ち、半導体レーザ直接変調方
式においては変調時に波長チャーピングが生じ、これに
よりファイバー伝送後の波形が劣化するが、この現象は
信号伝送速度が速い程、また伝送距離が長い程顕著にな
る。特に、既存の１．３μｍ零分散ファイバーを用いた
システムにおいてこの問題は深刻であり、ファイバー伝
搬損失の小さい波長１．５５μｍ帯の光源を用いて伝送
距離を伸ばそうとしても、チャーピングに起因する分散
制限により伝送距離が制限される。この問題は、半導体
レーザを一定の光出力で発光させておき、半導体レーザ
出射光を半導体レーザとは別の光変調器により変調する
外部変調方式を採用する事により改善できる。そのた
め、外部光変調器の開発が活発化している。外部変調器
としては、ＬｉＮｂＯ3 等の誘電体を用いたものと、Ｉ
ｎＰやＧａＡｓ等の半導体を用いたものとが考えられる
が、半導体レーザ、光アンプ等の他の光素子やＦＥＴ等
の電子回路との集積化が可能で、小型化、低電圧化も容
易なことから半導体変調器への期待が高まりつつある。
【０００３】半導体変調器としては、バルク半導体のフ
ランツケルディッシュ効果や多重量子井戸における量子
閉じこめシュタルク効果のように電界を印加する事によ
り吸収端が長波側へシフトする効果を利用し、光吸収係
数を変えて強度変調を行う吸収型光変調器と、バルク半
導体の電気光学効果（ポッケルス効果）や量子閉じこめ
シュタルク効果によって生じる屈折率変化を利用したマ
ッハツェンダー型変調器がある。マッハツェンダー型変
調器は原理的にチャーピングを零にする事ができるが構
造的に干渉型を有し、吸収型変調器のように単純な直線
導波路構造にはならず製造及び駆動方法が複雑になる。
一方、吸収型変調器は半導体レーザ直接変調方式に比べ
ると波長チャーピングが遥かに小さいが、それでも零で
はない。
ランツケルディッシュ効果や多重量子井戸における量子
閉じこめシュタルク効果のように電界を印加する事によ
り吸収端が長波側へシフトする効果を利用し、光吸収係
数を変えて強度変調を行う吸収型光変調器と、バルク半
導体の電気光学効果（ポッケルス効果）や量子閉じこめ
シュタルク効果によって生じる屈折率変化を利用したマ
ッハツェンダー型変調器がある。マッハツェンダー型変
調器は原理的にチャーピングを零にする事ができるが構
造的に干渉型を有し、吸収型変調器のように単純な直線
導波路構造にはならず製造及び駆動方法が複雑になる。
一方、吸収型変調器は半導体レーザ直接変調方式に比べ
ると波長チャーピングが遥かに小さいが、それでも零で
はない。
【０００４】電界吸収型光変調器は電気信号に相当する
電界が光吸収層に印加されると、変調器の光吸収層の吸
収端波長よりも長い波長λｏｐをもつ入射光に対して吸
収係数が増大し入射光が消光する。図６は、吸収係数の
離長Δλ（吸収層の吸収端波長と入射光の波長差）及び
印加電界依存性を示しており、離長を適当に設定する事
により効果的な消光特性を得ることができる。これによ
り、外部電気信号を光のＯＮ／ＯＦＦに変換する。この
時、入射光に対する光吸収層の屈折率も図７に示す様に
変化する。即ち、電界強度を零からある値に変化させて
吸収変調を行うと光吸収層の屈折率も変化する。光ＯＮ
／ＯＦＦ時のチャーピングの大きさは、吸収変化Δαに
対する屈折率変化Δｎの比Δｎ／Δαに比例する。従っ
て、通常ではΔｎ≧０かつΔα≧０であるから正のチャ
ーピングが生じる事になる。ところが、入射光波長λｏ
ｐに対する吸収層の吸収端波長λｇの差（離長）Δλｏ
ｐ＝λｏｐ−λｇを小さくすると、Δｎ≦０でかつΔα
≧０を満たし負チャープ動作が可能となる。しかしなが
ら、吸収係数が増大し光ＯＮ状態での十分な光出力が得
られない。
電界が光吸収層に印加されると、変調器の光吸収層の吸
収端波長よりも長い波長λｏｐをもつ入射光に対して吸
収係数が増大し入射光が消光する。図６は、吸収係数の
離長Δλ（吸収層の吸収端波長と入射光の波長差）及び
印加電界依存性を示しており、離長を適当に設定する事
により効果的な消光特性を得ることができる。これによ
り、外部電気信号を光のＯＮ／ＯＦＦに変換する。この
時、入射光に対する光吸収層の屈折率も図７に示す様に
変化する。即ち、電界強度を零からある値に変化させて
吸収変調を行うと光吸収層の屈折率も変化する。光ＯＮ
／ＯＦＦ時のチャーピングの大きさは、吸収変化Δαに
対する屈折率変化Δｎの比Δｎ／Δαに比例する。従っ
て、通常ではΔｎ≧０かつΔα≧０であるから正のチャ
ーピングが生じる事になる。ところが、入射光波長λｏ
ｐに対する吸収層の吸収端波長λｇの差（離長）Δλｏ
ｐ＝λｏｐ−λｇを小さくすると、Δｎ≦０でかつΔα
≧０を満たし負チャープ動作が可能となる。しかしなが
ら、吸収係数が増大し光ＯＮ状態での十分な光出力が得
られない。
【０００５】最近、電界吸収型変調器に一定電界を印加
した状態で電気信号に対応する信号電界を重畳すること
によりチャーピングを低減できることが実験的に確かめ
られ、将来の超高速・長距離光通信用変調器として大き
な期待がかけられている。この例としては、山田らによ
り１９９５年電子情報通信学会総合大会講演論文集、分
冊１、３４９頁（講演番号Ｃ−３４９）に報告されたも
のがある。この報告では、変調器に予め一定バイアスを
印加したのちに電気信号を重畳する事により１０Ｇｂ／
ｓ伝送において、１．５５μｍに対するファイバー分散
の耐性を高め伝送距離の分散制限を克服できる事が述べ
られている。また、多重量子井戸構造を有する電界吸収
型光変調器の例として、ＤＦＢレーザと集積化した素子
が森戸らにより１９９５年電子情報通信学会エレクトロ
ニクスソサイエティ大会講演論文集、分冊１、３０１頁
（講演番号Ｃ−３０１）に報告されている。この報告で
は、変調器側に予め一定バイアス１．１Ｖを印加する事
により、分散耐性を向上させ１０Ｇｂ／ｓ−１００ｋｍ
伝送に成功している。
した状態で電気信号に対応する信号電界を重畳すること
によりチャーピングを低減できることが実験的に確かめ
られ、将来の超高速・長距離光通信用変調器として大き
な期待がかけられている。この例としては、山田らによ
り１９９５年電子情報通信学会総合大会講演論文集、分
冊１、３４９頁（講演番号Ｃ−３４９）に報告されたも
のがある。この報告では、変調器に予め一定バイアスを
印加したのちに電気信号を重畳する事により１０Ｇｂ／
ｓ伝送において、１．５５μｍに対するファイバー分散
の耐性を高め伝送距離の分散制限を克服できる事が述べ
られている。また、多重量子井戸構造を有する電界吸収
型光変調器の例として、ＤＦＢレーザと集積化した素子
が森戸らにより１９９５年電子情報通信学会エレクトロ
ニクスソサイエティ大会講演論文集、分冊１、３０１頁
（講演番号Ｃ−３０１）に報告されている。この報告で
は、変調器側に予め一定バイアス１．１Ｖを印加する事
により、分散耐性を向上させ１０Ｇｂ／ｓ−１００ｋｍ
伝送に成功している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、電界吸収
型光変調器は予め一定バイアスを印加するプリバイアス
印加法を採用することにより、チャーピングを低減し分
散による伝送距離制限を克服できるという利点がある。
しかしながら、プリバイアスを印加すると光ＯＮ時での
出射パワーが減少しかつ消光比が劣化するという問題が
生じる。更に、外部電気信号に一定バイアスを印加する
駆動回路（バイアスＴ回路）が必要となり、この種変調
器を用いた光システムの構造が複雑化するという問題が
ある。
型光変調器は予め一定バイアスを印加するプリバイアス
印加法を採用することにより、チャーピングを低減し分
散による伝送距離制限を克服できるという利点がある。
しかしながら、プリバイアスを印加すると光ＯＮ時での
出射パワーが減少しかつ消光比が劣化するという問題が
生じる。更に、外部電気信号に一定バイアスを印加する
駆動回路（バイアスＴ回路）が必要となり、この種変調
器を用いた光システムの構造が複雑化するという問題が
ある。
【０００７】本発明の目的は、予め一定バイアスを印加
する事なく変調時のチャーピングを負にし、かつ、光Ｏ
Ｎ時での出射パワー及び消光比の劣化を抑制できる電界
吸収型光変調器からなる半導体光変調器と、この光変調
器を用いた光通信装置を提供する事にある。
する事なく変調時のチャーピングを負にし、かつ、光Ｏ
Ｎ時での出射パワー及び消光比の劣化を抑制できる電界
吸収型光変調器からなる半導体光変調器と、この光変調
器を用いた光通信装置を提供する事にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に少なくとも半導体バッファ層、半導体吸収層、半導体
クラッド層が順次積層された層構造を有し、前記吸収層
の一端より入射された光波の吸収を前記吸収層に印加し
た電界強度を変える事により変化させる電界吸収型変調
器であって、その吸収層に印加する電界強度を増加させ
た時に、前記入射光に対する前記吸収層の屈折率が減少
しかつ吸収係数が増加するように、前記吸収層の積層方
向に沿って一部の吸収端波長を他の吸収端波長に比べて
短く設定した事を特徴とする。この場合、前記吸収層
は、一部の吸収端波長を前記吸収層の積層方向に沿っ
て、段階的に変化させることが好ましい。また、前記吸
収層が多重量子井戸構造からなる事が好ましい。
に少なくとも半導体バッファ層、半導体吸収層、半導体
クラッド層が順次積層された層構造を有し、前記吸収層
の一端より入射された光波の吸収を前記吸収層に印加し
た電界強度を変える事により変化させる電界吸収型変調
器であって、その吸収層に印加する電界強度を増加させ
た時に、前記入射光に対する前記吸収層の屈折率が減少
しかつ吸収係数が増加するように、前記吸収層の積層方
向に沿って一部の吸収端波長を他の吸収端波長に比べて
短く設定した事を特徴とする。この場合、前記吸収層
は、一部の吸収端波長を前記吸収層の積層方向に沿っ
て、段階的に変化させることが好ましい。また、前記吸
収層が多重量子井戸構造からなる事が好ましい。
【０００９】また、本発明では、前記半導体光変調器
と、この光変調器の光吸収層に入力光を光学的に結合さ
せるための集光手段と、前記半導体光変調器の光吸収層
からの出力光を外部の光ファイバーに光学的に結合させ
るための集光手段を内蔵して光通信用モジュールを構成
する。さらに、この光通信用モジュールを有する送信手
段と、この送信手段からの出力光を外部に導波するため
の導波手段と、この導波手段からの出力光を受信するた
めの受信手段とを備えて光通信システム装置を構成す
る。
と、この光変調器の光吸収層に入力光を光学的に結合さ
せるための集光手段と、前記半導体光変調器の光吸収層
からの出力光を外部の光ファイバーに光学的に結合させ
るための集光手段を内蔵して光通信用モジュールを構成
する。さらに、この光通信用モジュールを有する送信手
段と、この送信手段からの出力光を外部に導波するため
の導波手段と、この導波手段からの出力光を受信するた
めの受信手段とを備えて光通信システム装置を構成す
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による電界吸収型光変
調器の一例としてＩｎＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）電界
吸収型光変調器の実施形態例を示す斜視図である。この
ＩｎＰ系ＭＱＷ電界吸収型光変調器は、（１００）面方
位のｎ−ＩｎＰ基板１０１の全面にｎ−ＩｎＰバッファ
層１０２（膜厚０．８μｍ、キャリアー濃度１×１０17
ｃｍ-3）が、また、その上部にｎ−ＩｎＰクラッド層１
０３（膜厚７００Å、キャリアー濃度１×１０17ｃ
ｍ-3）、ＭＱＷ光吸収層１０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層
１０５（膜厚：１６００Å、キャリアー濃度５×１０17
ｃｍ-3）が順次積層されており、該クラッド層１０５及
び光吸収層１０４がｐクラッド層１０６（膜厚１．６μ
ｍ、キャリアー濃度５×１０17ｃｍ-3）により埋め込ま
れている。ここで、前記ＭＱＷ光吸収層１０４は、上層
の第１ＭＱＷ光吸収層２０１（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ８周期：吸収端波長λｇ１＝１．４８μｍ、キ
ャリアー濃度５×１０15ｃｍ-3）と、これよりも吸収端
波長の長い下層の第２ＭＱＷ光吸収層２０２（ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ２周期：吸収端波長λｇ２＝
１．５１μｍ）で構成される。
参照して説明する。図１は本発明による電界吸収型光変
調器の一例としてＩｎＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）電界
吸収型光変調器の実施形態例を示す斜視図である。この
ＩｎＰ系ＭＱＷ電界吸収型光変調器は、（１００）面方
位のｎ−ＩｎＰ基板１０１の全面にｎ−ＩｎＰバッファ
層１０２（膜厚０．８μｍ、キャリアー濃度１×１０17
ｃｍ-3）が、また、その上部にｎ−ＩｎＰクラッド層１
０３（膜厚７００Å、キャリアー濃度１×１０17ｃ
ｍ-3）、ＭＱＷ光吸収層１０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層
１０５（膜厚：１６００Å、キャリアー濃度５×１０17
ｃｍ-3）が順次積層されており、該クラッド層１０５及
び光吸収層１０４がｐクラッド層１０６（膜厚１．６μ
ｍ、キャリアー濃度５×１０17ｃｍ-3）により埋め込ま
れている。ここで、前記ＭＱＷ光吸収層１０４は、上層
の第１ＭＱＷ光吸収層２０１（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ８周期：吸収端波長λｇ１＝１．４８μｍ、キ
ャリアー濃度５×１０15ｃｍ-3）と、これよりも吸収端
波長の長い下層の第２ＭＱＷ光吸収層２０２（ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ２周期：吸収端波長λｇ２＝
１．５１μｍ）で構成される。
【００１１】更に、その上部にｐ−ＩｎＧａＡｓキャッ
プ層１０７（膜厚：０．２５μｍ、キャリアー濃度１×
１０19ｃｍ-3）が形成されている。また、このｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層１０７上部にはＣｒ／Ａｕよりなる
ｐ側パッド電極１０８が、素子裏面にはＣｒ／Ａｕより
なるｎ側電極１０９が形成されている。また、ｐ側パッ
ド電極１０８の下部には、ポリイミド膜１１０が埋め込
まれており、更に、素子劈開端面には、無反射コーティ
ング膜が施されている。
プ層１０７（膜厚：０．２５μｍ、キャリアー濃度１×
１０19ｃｍ-3）が形成されている。また、このｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層１０７上部にはＣｒ／Ａｕよりなる
ｐ側パッド電極１０８が、素子裏面にはＣｒ／Ａｕより
なるｎ側電極１０９が形成されている。また、ｐ側パッ
ド電極１０８の下部には、ポリイミド膜１１０が埋め込
まれており、更に、素子劈開端面には、無反射コーティ
ング膜が施されている。
【００１２】以上の構造からなる図１に示したＩｎＰ系
多重量子井戸電界吸収型光変調器の動作について説明す
る。第１ＭＱＷ吸収層２０１における吸収端波長λｇ１
は、第２ＭＱＷ吸収層２０２における吸収端波長λｇ２
よりも短く設定されている。このＩｎＰ系多重量子井戸
電界吸収型光変調器に入射された波長１．５５μｍの光
波は、該変調器に印加される外部バイアスが０Ｖの時
は、ほとんど吸収されずに出射されるため、光信号ＯＮ
状態となる。また、外部バイアスが２Ｖ印加されたとき
は、吸収されて消光状態になるため、光ＯＦＦ状態とな
る。このときの電界吸収型光変調器の短波側及び長波側
の光吸収層における吸収係数及び屈折率の変化が図２、
図３に示されている。
多重量子井戸電界吸収型光変調器の動作について説明す
る。第１ＭＱＷ吸収層２０１における吸収端波長λｇ１
は、第２ＭＱＷ吸収層２０２における吸収端波長λｇ２
よりも短く設定されている。このＩｎＰ系多重量子井戸
電界吸収型光変調器に入射された波長１．５５μｍの光
波は、該変調器に印加される外部バイアスが０Ｖの時
は、ほとんど吸収されずに出射されるため、光信号ＯＮ
状態となる。また、外部バイアスが２Ｖ印加されたとき
は、吸収されて消光状態になるため、光ＯＦＦ状態とな
る。このときの電界吸収型光変調器の短波側及び長波側
の光吸収層における吸収係数及び屈折率の変化が図２、
図３に示されている。
【００１３】図２、図３において、印加される信号バイ
アス０Ｖ〜２Ｖに対する電界強度は０ｋＶ／ｃｍ〜９０
ｋＶ／ｃｍに対応し、この時、短波側の離長（入射光波
長と光吸収層の吸収端波長の差）Δλ1 ＝４０ｎｍにお
いては、屈折率変化はΔｎ1＝０．０１３であり、これ
に対して、長波側の離長Δλ2 ＝７０ｎｍではΔｎ2＝
０．００２５である。短波側の光吸収層の入射光に対す
る閉じ込め係数はΓ1＝０．０２、長波側の光吸収層の
閉じ込め係数はΓ2 ＝０．１となっており、ＯＦＦ状態
からＯＮ状態への信号バイアスの変化によって生じる入
射光の位相変化Δφは、変調器長をＬとすると、 ΔΦ＝２π・Ｌ・（Γ1 ・Δｎ1 ＋Γ2 ・Δｎ2 ）／λ
≦０ （λは入射光波長） となる。チャーピングを表すαパラメータは、入射光強
度をＩ、その変化をΔＩとすると、 α＝２Ｉ・ΔＩ／ΔΦ と書くことができ、前記電界吸収型光変調器はα≦０の
特性を示す事になる。また、ＯＮ状態（信号印加バイア
ス０Ｖ）での吸収係数は、離長が短波側になるほど増大
するが前記電界吸収型光変調器においては、短波側の離
長を有する光吸収層の入射光に対する閉じ込め率は２％
と十分に小さく、ＯＮ状態での吸収損失にはほとんど寄
与しない。
アス０Ｖ〜２Ｖに対する電界強度は０ｋＶ／ｃｍ〜９０
ｋＶ／ｃｍに対応し、この時、短波側の離長（入射光波
長と光吸収層の吸収端波長の差）Δλ1 ＝４０ｎｍにお
いては、屈折率変化はΔｎ1＝０．０１３であり、これ
に対して、長波側の離長Δλ2 ＝７０ｎｍではΔｎ2＝
０．００２５である。短波側の光吸収層の入射光に対す
る閉じ込め係数はΓ1＝０．０２、長波側の光吸収層の
閉じ込め係数はΓ2 ＝０．１となっており、ＯＦＦ状態
からＯＮ状態への信号バイアスの変化によって生じる入
射光の位相変化Δφは、変調器長をＬとすると、 ΔΦ＝２π・Ｌ・（Γ1 ・Δｎ1 ＋Γ2 ・Δｎ2 ）／λ
≦０ （λは入射光波長） となる。チャーピングを表すαパラメータは、入射光強
度をＩ、その変化をΔＩとすると、 α＝２Ｉ・ΔＩ／ΔΦ と書くことができ、前記電界吸収型光変調器はα≦０の
特性を示す事になる。また、ＯＮ状態（信号印加バイア
ス０Ｖ）での吸収係数は、離長が短波側になるほど増大
するが前記電界吸収型光変調器においては、短波側の離
長を有する光吸収層の入射光に対する閉じ込め率は２％
と十分に小さく、ＯＮ状態での吸収損失にはほとんど寄
与しない。
【００１４】以上により本発明によれば、予めＤＣバイ
アスを印加せずに、かつ、吸収損失を増大させずに負チ
ャープ変調動作を実現することができる。なお、この実
施形態の電界吸収型光変調器においては、パッド電極１
０８の下部にポリイミド膜１１０が厚く埋め込まれてお
り、パッド容量の低減が図られている。このように、電
極容量低減化の手法を用いる事により、本発明による電
界吸収型光変調器は１０Ｇｂ／ｓオーダの高速変調も可
能である。
アスを印加せずに、かつ、吸収損失を増大させずに負チ
ャープ変調動作を実現することができる。なお、この実
施形態の電界吸収型光変調器においては、パッド電極１
０８の下部にポリイミド膜１１０が厚く埋め込まれてお
り、パッド容量の低減が図られている。このように、電
極容量低減化の手法を用いる事により、本発明による電
界吸収型光変調器は１０Ｇｂ／ｓオーダの高速変調も可
能である。
【００１５】本発明は前記の実施形態例に限定されるも
のではない。実施形態例としては、ＩｎＰ系の多重量子
井戸構造の電界吸収型光変調器を取り上げたが、これに
限るものではなく、同じくＩｎＰ系のＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＰ多重量子井戸やＡｌ系多重量子井戸に対しても本発
明は適用できる。また、ＩｎＰ系バルク導波路構造の電
界吸収型光変調器に対しても本発明は同様に適用可能で
ある。また、本発明は、実施形態例で示した素子形状、
即ち各層の厚さや各層の組成及び導波路寸法等に限定さ
れるものではない事は言うまでもない。
のではない。実施形態例としては、ＩｎＰ系の多重量子
井戸構造の電界吸収型光変調器を取り上げたが、これに
限るものではなく、同じくＩｎＰ系のＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＰ多重量子井戸やＡｌ系多重量子井戸に対しても本発
明は適用できる。また、ＩｎＰ系バルク導波路構造の電
界吸収型光変調器に対しても本発明は同様に適用可能で
ある。また、本発明は、実施形態例で示した素子形状、
即ち各層の厚さや各層の組成及び導波路寸法等に限定さ
れるものではない事は言うまでもない。
【００１６】ここで、図１に示した電界吸収型光変調器
を光通信装置に適用した応用例を説明する。図４は、サ
ブマウント１１上に図１に示した電界吸収型光変調器１
２と、その光軸上に非球面レンズ１３を介して光ファイ
バ１４を固定した光通信用変調器モジュール１５であ
る。本モジュールを用いれば低挿入損失、低チャーピン
グの高速送信光信号を容易に作り出す事ができる。
を光通信装置に適用した応用例を説明する。図４は、サ
ブマウント１１上に図１に示した電界吸収型光変調器１
２と、その光軸上に非球面レンズ１３を介して光ファイ
バ１４を固定した光通信用変調器モジュール１５であ
る。本モジュールを用いれば低挿入損失、低チャーピン
グの高速送信光信号を容易に作り出す事ができる。
【００１７】また、図５は、図４の光通信用変調器モジ
ュール１５を用いた幹線系光通信システムである。送信
装置２０は変調器モジュール１５に光を入力するための
光源２１とこの変調器モジュール及び光源を駆動する為
の駆動系２２とを有する。光源２１からの光は変調器モ
ジュール１８で光信号に変換され、光ファイバ２３を通
って受信装置２４内の受光部２５で検出される。本実施
形態例に係る光通信システムによれば１００ｋｍ以上の
無中継光伝送が容易に実現できる。これは、負方向のチ
ャーピングが生じる為に、光ファイバ２３の分散による
信号劣化が著しく低減される事に基づく。
ュール１５を用いた幹線系光通信システムである。送信
装置２０は変調器モジュール１５に光を入力するための
光源２１とこの変調器モジュール及び光源を駆動する為
の駆動系２２とを有する。光源２１からの光は変調器モ
ジュール１８で光信号に変換され、光ファイバ２３を通
って受信装置２４内の受光部２５で検出される。本実施
形態例に係る光通信システムによれば１００ｋｍ以上の
無中継光伝送が容易に実現できる。これは、負方向のチ
ャーピングが生じる為に、光ファイバ２３の分散による
信号劣化が著しく低減される事に基づく。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は光吸収層に
印加する電界強度を増加させた時に、入射光に対する光
吸収層の屈折率が減少しかつ吸収係数が増加するよう
に、光吸収層の積層方向に沿って一部の吸収端波長を他
の吸収端波長に比べて短く設定した構成とすることによ
り、予め一定バイアスを印加せずに、かつ、光ＯＮ状態
の吸収損失を増加させずに負チャープ変調が可能な電界
吸収型光変調器を複雑な製造プロセスなしに簡便な方法
で実現できる。また、本発明によれば、負チャーピング
を実現する為に予め一定バイアスを印加する必要がな
く、バイアス回路などの外部回路が不要で駆動回路系へ
の負担が軽減する事ができる。
印加する電界強度を増加させた時に、入射光に対する光
吸収層の屈折率が減少しかつ吸収係数が増加するよう
に、光吸収層の積層方向に沿って一部の吸収端波長を他
の吸収端波長に比べて短く設定した構成とすることによ
り、予め一定バイアスを印加せずに、かつ、光ＯＮ状態
の吸収損失を増加させずに負チャープ変調が可能な電界
吸収型光変調器を複雑な製造プロセスなしに簡便な方法
で実現できる。また、本発明によれば、負チャーピング
を実現する為に予め一定バイアスを印加する必要がな
く、バイアス回路などの外部回路が不要で駆動回路系へ
の負担が軽減する事ができる。
【図１】本発明の半導体光変調器の実施形態の斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の光吸収層における吸収係数の印加電界
および離長依存性を示す図である。
および離長依存性を示す図である。
【図３】本発明の光吸収層における屈折率変化の印加電
界および離長依存性を示す図である。
界および離長依存性を示す図である。
【図４】本発明の半導体光変調器を内蔵した光通信モジ
ュールの模式構成図である。
ュールの模式構成図である。
【図５】本発明にかかる光通信モジュールを内蔵した光
通信システム装置の模式構成図である。
通信システム装置の模式構成図である。
【図６】従来の半導体光変調器の光吸収層における吸収
係数の印加電界および離長依存性を示す図である。
係数の印加電界および離長依存性を示す図である。
【図７】従来の半導体光変調器の光吸収層における屈折
率変化の印加電界および離長依存性を示す図である。
率変化の印加電界および離長依存性を示す図である。
１１ サブマウント １２ 電界吸収型光変調器 １３ 非球面レンズ １４ 光ファイバ １５ 光通信モジュール ２０ 送信装置 ２１ 光源 ２２ 駆動系 ２３ 光ファイバ ２４ 受信装置 ２５ 受光部 １０１ ｎ−ＩｎＰ基板 １０２ ｎ−ＩｎＰバッファ層 １０３ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １０４ ＭＱＷ光吸収層 １０５ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １０６ ｐクラッド層 １０７ ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層 １０８ パッド電極 ２０１ 第１ＭＱＷ光吸収層 ２０２ 第２ＭＱＷ光吸収層
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に少なくとも半導体バッフ
ァ層、半導体吸収層、半導体クラッド層が順次積層され
た層構造を有し、前記吸収層の一端より入射された光波
の吸収を前記吸収層に印加した電界強度を変える事によ
り変化させる電界吸収型変調器であって、前記吸収層に
印加する電界強度を増加させた時に、前記入射光に対す
る前記吸収層の屈折率が減少しかつ吸収係数が増加する
ように、前記吸収層の積層方向に沿って一部の吸収端波
長を他の吸収端波長に比べて短く設定した事を特徴とす
る半導体光変調器。 - 【請求項２】 前記吸収層は、一部の吸収端波長を前記
吸収層の積層方向に沿って、段階的に変化させた事を特
徴とする請求項１記載の半導体光変調器。 - 【請求項３】 前記吸収層が多重量子井戸構造からなる
事を特徴とする請求項１または２記載の半導体光変調
器。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３記載の半導体光変
調器と、この光変調器の光吸収層に入力光を光学的に結
合させるための集光手段と、前記半導体光変調器の光吸
収層からの出力光を外部の光ファイバーに光学的に結合
させるための集光手段を内蔵したことを特徴とする光通
信用モジュール。 - 【請求項５】 請求項４の光通信用モジュールを有する
送信手段と、この送信手段からの出力光を外部に導波す
るための導波手段と、この導波手段からの出力光を受信
するための受信手段とを有する光通信システム装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8249527A JPH1096879A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体光変調器とこれを用いた光通信装置 |
| CA002215811A CA2215811C (en) | 1996-09-20 | 1997-09-18 | Electroabsorption optical intensity modulator having a plurality of absorption edge wavelengths |
| US08/933,012 US5999298A (en) | 1996-09-20 | 1997-09-18 | Electroabsorption optical intesity modulator having a plurality of absorption edge wavelengths |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8249527A JPH1096879A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体光変調器とこれを用いた光通信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096879A true JPH1096879A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17194316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8249527A Pending JPH1096879A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体光変調器とこれを用いた光通信装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5999298A (ja) |
| JP (1) | JPH1096879A (ja) |
| CA (1) | CA2215811C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281609A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器及び光変調器付半導体レーザ装置、並びに光通信装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11266200A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Fujitsu Ltd | 光ファイバ通信のための方法並びに該方法の実施に使用される装置及びシステム |
| US6665457B2 (en) | 2001-09-10 | 2003-12-16 | Altitun Ab | Tunable electro-absorption modulator and tunable laser |
| KR100473491B1 (ko) * | 2002-03-05 | 2005-03-08 | 삼성전기주식회사 | 가변 광감쇠기 및 이의 제조방법 |
| JP2015082573A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 住友電気工業株式会社 | エピタキシャルウエハおよびその製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2917333B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1999-07-12 | 日本電気株式会社 | 光送信方法及び光送信装置 |
| JPH06181366A (ja) * | 1992-12-14 | 1994-06-28 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
| JPH06235889A (ja) * | 1993-02-12 | 1994-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光強度変調器及びその製造方法 |
| US5663824A (en) * | 1993-11-02 | 1997-09-02 | Lucent Technologies Inc. | Optical modulators as monolithically integrated optical isolators |
| JPH07230066A (ja) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Hitachi Ltd | 半導体光変調器 |
| US5754714A (en) * | 1994-09-17 | 1998-05-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor optical waveguide device, optical control type optical switch, and wavelength conversion device |
| JP2955986B2 (ja) * | 1996-05-22 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | 半導体光変調器及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP8249527A patent/JPH1096879A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-18 US US08/933,012 patent/US5999298A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-18 CA CA002215811A patent/CA2215811C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281609A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器及び光変調器付半導体レーザ装置、並びに光通信装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2215811A1 (en) | 1998-03-20 |
| US5999298A (en) | 1999-12-07 |
| CA2215811C (en) | 2001-04-10 |
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