CN103777377A - 半导体光调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于得到一种射出激光的形状为单峰的半导体光调制器。本发明的电场吸收型的半导体光调制器具备n型InP基板（2）、n型InP覆盖层（3）、透明波导层（4）、n型InP覆盖层（5）、光吸收层（6）、p型InP覆盖层（7）。由于光的吸收区域存在于在光波导中传播的光分布的端部，所以，不会破坏光分布（15）的单峰性，能够实现光的消光动作。因此，得到射出的激光（14）的形状保持为单峰的光调制器。
Description
技术领域
本发明涉及在光纤通信用的光发送器等中所使用的电场吸收型的半导体光调制器。
背景技术
作为高速且长距离用的光纤通信用光发送器的光源，在半导体基板上将半导体激光器和半导体光调制器集成为整体的光调制器集成半导体激光器是有用的。在光调制器集成半导体激光器的光调制器部中使用电场吸收型的光调制器，作为其波导结构，采用核心层（光波导层）位于脊的内部的高台面脊型或核心层位于脊的下部的低台面脊型（例如，参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-10484号公报（0038～0039段、图2）。
在以往的低台面脊结构的电场吸收型光调制器中，通过对阳极部施加负电压，从而对脊下部的光波导层施加强的电场，利用量子限制斯塔克效应使光波导层的光吸收系数增加，进行光的消光动作。在该结构中，光波导层兼任光吸收层，所以，使光分布最大的区域的光吸收系数最大。一般地，光具有避开光吸收系数大的区域而向吸收系数小的区域传播的性质。因此，在光调制器的波导中传播的光的单峰性被变坏，存在从光调制器射出的激光的形状不是单峰的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，目的在于得到射出激光的形状为单峰的半导体光调制器。
本发明的半导体光调制器具备：第一导电型的基板，在第一主面形成有第一电极；在基板的第二主面依次叠层的第一导电型的第一覆盖层、透明波导层、第一导电型的第二覆盖层、光吸收层、第二导电型的第三覆盖层，所述半导体光调制器具有在叠层方向上将从第三覆盖层到第二覆盖层的中途除去而形成的脊部和在脊部上部形成的第二电极。
在本发明中，由于光的吸收区域存在于光分布的端部，所以，得到射出的激光的形状为单峰的半导体光调制器。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的半导体激光器的立体图和示出发光点处的光分布的图。
图2是示出本发明的实施方式2的半导体激光器的立体图。
图3是示出本发明的实施方式2的半导体激光器的立体图。
图4是示出本发明的实施方式3的半导体激光器的立体图。
图5是示出本发明的实施方式4的半导体激光器的立体图。
图6是示出本发明的实施方式5的半导体激光器的立体图。
图7是示出水平及垂直横模和光吸收区域的关系的图。
图8是示出水平及垂直横模和光吸收区域的关系的图。
图9是示出以往的半导体光调制器的立体图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式的半导体光调制器进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的附图标记，有时省略重复说明。
实施方式1
图1（a）是示出本发明的实施方式1的光调制器集成半导体激光器的立体图。在图1（a）中，1是由Ti/Pt/Au构成的n电极，2是由n型InP构成的基板，3是由n型InP构成的第一覆盖层，4是由多量子阱（MQW）构成的透明波导层，5是由n型InP构成的第二覆盖层，6是由多量子阱（MQW）构成的光吸收层，7是由p型InP构成的第三覆盖层，8是脊部，9是槽部，10是台座部，11是由SiO2构成的绝缘膜，12是由Ti/Pt/Au构成的p电极。多量子阱是例如非掺杂的InGaAsP阱层和非掺杂的InGaAsP势垒层交替叠层的InGaAsP-MQW。不限于此，也可以是AlGaInAs-MQW等。此外，半导体激光器与光调制器相邻，在附图上形成在光调制器的后方（未图示）。
图1（b）是示出激光14射出的发光点13处的光分布15的图。发光点13的光分布15被称为近场图像，如图所示那样为椭圆形。对于近场图像来说，分为水平方向（图中的X方向）和垂直方向（图中的Y方向）进行评价，分别称为水平横模16、垂直横模17。
为了进行比较，在图9中示出表示现有的光调制器的立体图。在图9中，103是由n型InP构成的覆盖层，104是由多量子阱（MQW）构成的光吸收层，105是由p型InP构成的覆盖层。
在本申请发明的光调制器中，在现有的光调制器的光吸收层104的位置存在透明波导层4，透明波导层4被n型半导体层夹持。此外，光吸收层6位于透明波导层4的上部，被n型以及p型的半导体层（第二覆盖层5、第三覆盖层7）夹持。
为了制作本实施方式的光调制器，利用MOCVD法在n型InP基板2上叠层生长第一覆盖层3、透明波导层4、第二覆盖层5、光吸收层6、第三覆盖层7之后，利用湿法刻蚀等刻蚀槽9，形成脊部8和台座部10。接下来，形成绝缘膜11、n电极1、p电极12而能够制作光调制器。
接着，对动作进行说明。来自半导体激光器的激光从图1（a）的后方入射到透明波导层4（未图示），将透明波导层4作为核心层在z方向传播。若对p电极12施加负电压，则对被n型以及p型的半导体层（第二覆盖层5、第三覆盖层7）夹持的光吸收层6施加电场，光吸收系数增加，对激光进行吸收。由于透明波导层4被n型半导体层（第一覆盖层3、第二覆盖层5）夹持，所以，不被施加电场，不会成为对光进行吸收的层。
此时，如图8（a）所示，垂直横模17的中心位于透明波导层4，在垂直横模17的端部存在光的吸收区域18（光吸收层6）。因此，几乎不存在光分布15的单峰性的破坏，不产生射出激光14的形状的劣化。
另一方面，在现有的光调制器中，如图7所示，水平横模16和垂直横模17的中心位于光的吸收区域18（光吸收层104），光吸收系数大，所以，光避开该光吸收系数大的区域而朝向吸收系数小的两侧传播。因此，光分布15的单峰性被破坏，产生射出激光14的形状的劣化。
根据本实施方式，由于光的吸收区域存在于在光波导中传播的光分布的端部，所以，不会破坏光分布15的单峰性，能够实现光的消光动作。因此，得到射出的激光14的形状保持为单峰的光调制器。
实施方式2
图2是示出实施方式2的光调制器的立体图。在图2中，21是由n型InP构成的覆盖层，26是由多量子阱（MQW）构成的光吸收层，22是由p型InP构成覆盖层。此外，23是由非掺杂的InP构成的埋入层，24是透明波导层，25是由p型InP构成的覆盖层。
在本实施方式2中采用如下结构：将光吸收层26设置于透明波导层24之下的覆盖层内部并且由n型半导体（覆盖层21）和p型半导体（覆盖层22）夹持。
为了制造本实施方式的光调制器，首先，利用MOCVD法在n型InP基板2上叠层生长n型InP覆盖层22、MQW光吸收层23、p型InP覆盖层24之后，利用湿法刻蚀等方法形成脊条纹，在脊条纹的两侧埋入生长非掺杂的InP埋入层21。接下来，利用MOCVD法叠层生长透明波导层24、p型InP覆盖层25，然后，与实施方式1同样地形成脊部8。
本实施方式的光调制器也起到与实施方式1相同的效果。此外，电容由于埋入层21而减少，所以，具有得到高速响应性优良的光调制器的效果。
此外，在该例子中示出了使用埋入层21的例子，但是，如图3所示那样，也可以采用没有埋入层21的结构。
实施方式3
图4是示出实施方式3的光调制器的立体图。在图4中，33是由n型InP构成的覆盖层，34是由多量子阱（MQW）构成的透明波导层，35是由p型InP构成的覆盖层，36是p电极。
本实施方式的光调制器是在图9的结构的调制器中改变了p电极12的配置而得到的。
接着，对动作进行说明。来自半导体激光器的激光入射到透明波导层34，将透明波导层34作为核心层进行传播。若对p电极36施加负电压，则对被n型以及p型的半导体层（覆盖层33、覆盖层35）夹持的透明波导层34施加电场，光吸收系数增加，对激光进行吸收。但是，电场主要被施加于槽9的正下方的透明波导层34，而不施加于脊正下方的透明波导层34，所以，吸收区域18存在于槽9的正下方的透明波导层34。因此，如图8（b）所示，水平横模16的中心不存在光的吸收，在水平横模16的两端部存在光的吸收区域18。因此，几乎不存在光分布15的单峰性的破坏，不产生射出激光14的形状的劣化。
实施方式4
图5是示出实施方式4的光调制器的立体图。在图5中，37是p电极，改变了实施方式3中的p电极36的配置。
在本实施方式的光调制器中，电场主要施加于台座10的正下方的透明波导层34，不施加于脊正下方的透明波导层34，所以，吸收区域18存在于台座10的正下方的透明波导层34。因此，如图8（b）所示，水平横模16的中心不存在光的吸收，在水平横模16的两端部存在光的吸收区域18。因此，几乎不存在光分布15的破坏，不产生射出激光14的形状的劣化。
实施方式5
图6是示出实施方式5的光调制器的立体图。图6是对图5的结构的光调制器追加了p电极12之后的结构。与图6的结构不同地，也可以对图4的结构的光调制器追加p电极12。起到与实施方式1相同的效果，并且，使光吸收区域增加，由此还得到能够将光调制器小尺寸化的效果。
此外，通过分别独立地控制向三个p电极施加的电压，由此还得到能够控制射出激光的形状以及其射出方向的效果。
在上述的实施方式中示出了光调制器集成半导体激光器的例子，但是，在使用单体的激光器和单体的半导体光调制器的情况下也起到同样的效果。
示出了使用n型基板的例子，但是也能够使用p型基板。在该情况下，调换p型和n型的导电型即可。作为半导体材料，示出了InP类的例子，但是也能够使用其它的材料类。
示出了将p电极和覆盖层直接连接的图，但是，若在p电极和覆盖层之间设置接触层而将p电极和覆盖层连接，则能够更可靠地形成欧姆电极。
附图标记说明：
1 n电极
2 n型InP基板
3、103 n型InP覆盖层
4、104 透明波导层
5 n型InP-第二覆盖层
6、26 光吸收层
7 p型InP-第三覆盖层
8 脊部
9 槽部
10 台座部
11 绝缘膜
12 p电极
13 发光点
14 激光
15 发光点处的光分布
105 p型InP覆盖层。
Claims (5)
1.一种半导体光调制器，其特征在于，具备：
第一导电型的基板，在第一主面形成有第一电极；以及
在所述基板的第二主面从所述基板侧依次叠层的第一导电型的第一覆盖层、透明波导层、第一导电型的第二覆盖层、光吸收层以及第二导电型的第三覆盖层，
所述半导体光调制器具有：在所述层叠方向将从所述第三覆盖层到所述第二覆盖层的中途除去而形成的脊部；形成于所述脊部上部并且与所述第三覆盖层连接的第二电极。
2.一种半导体光调制器，其特征在于，具备：
第一导电型的基板，在第一主面形成有第一电极；以及
在所述基板的第二主面从所述基板侧依次叠层的第一导电型的第四覆盖层、光吸收层、第二导电型的第五覆盖层、透明波导层以及第二导电型的第六覆盖层，
所述半导体光调制器具有：在层叠方向将所述第六覆盖层除去到中途而形成的脊部；形成于所述脊部上部并且与所述第六覆盖层连接的第二电极。
3.如权利要求2所述的半导体光调制器，其特征在于，
在所述第四覆盖层、所述光吸收层以及所述第五覆盖层内，所述脊部下部的两肋部分被除去，并且用非掺杂的半导体层埋入。
4.一种半导体光调制器，具有：第一导电型的基板，在第一主面形成有第一电极；在所述基板的第二主面从所述基板侧依次叠层的第一导电型的第七覆盖层、透明波导层、第二导电型的第八覆盖层，所述半导体光调制器具备：在叠层方向上将所述第八覆盖层除去到中途而形成的脊部；夹持所述脊部的槽部；配置在所述槽部的外侧的台座部，其特征在于，
所述半导体光调制器具有：形成于所述槽部的上部并且与位于所述槽部的所述第八覆盖层连接的第三电极或者形成于所述台座部的上部并且与位于所述台座部的所述第八覆盖层连接的第四电极。
5.如权利要求4所述的半导体光调制器，其特征在于，
具有在所述脊部的上部形成的第五电极。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140507 |