DE69706080T2

DE69706080T2 - Elektroabsorptionsmodulator

Info

Publication number: DE69706080T2
Application number: DE69706080T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kamiyama; Kenichi Matsuda; Yasushi Matsui; Shinji Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: US5784188A; EP0790521A1; EP0790521B1; DE69706080D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. GEBIET DER ERFINDUNG:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Halbleiterbauelement, welches einen optischen Elektro-Absorptions-Modulator bildet, welcher auf dem Gebiet der optischen Kommunikation und ähnlichem anwendbar ist und insbesondere auf eine Technik zur Verringerung der Modulations-Verzerrung eines solchen optischen Elektro-Absorptions-Modulators.

2. BESCHREIBUNG DES TECHNOLOGISCHEN HINTERGRUNDS:

Ein optischer Elektro-Absorptions-Modulator (hiernach "optischer EA Modulator"), welche eine höhere Übergangsfunktion (indicial response) und eine erhebliche Verringerung des Wellenlängen-Chirp realisiert ist effektiv bei der Übertragung eines modulierten Signals in einem weiteren Frequenzband über eine längere Distanz ohne die Verwendung von irgendwelchen Transpondern bzw. Wiedergabesendern. Hiernach wird ein herkömmlicher optischer EA Modulator unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben werden.
Fig. 2 zeigt schematisch die Querschnitts-Struktur eines herkömmlichen optischen EA Modulators 50, welcher in einem Frequenzband von ungefähr 1,55 um verwendet wird. Insbesondere weist eine Absorptionsschicht des optischen EA Modulators 50 eine Mehr-Quantentopf-(multi-quantum well) (hiernach "MQW") Struktur auf, so dass der optische EA Modulatur 50 auch als ein optischer MQW-EA Modulator bezeichnet wird.
Bei dem optischen MQW-EA Modulator 50 ist eine erste p-InP Abdeck(cladding)- Schicht 202 auf einer MQW Schicht 203 vorgesehen (d. h. eine Absorptions-Schicht), welche aus InGaAsP hergestellt ist. Die MQW Schicht 203 umfasst optische Wellenleitungsschichten, welche aus InGaAsP hergestellt sind. Die erste p-InP Abdeckschicht 202 hat eine trapezförmige Querschnittsform. Eine InGaAsP Kontaktschicht 201 und eine Au/Zn/Au erste Elektrodenschicht 200 sind auf der oberen Oberfläche der ersten p-InP Abdeckschicht 202 vorgesehen. Eine SiN Schutzschicht 207 ist weiter über der oberen Oberfläche des optischen MQW-EA Modulators 50 vorgesehen, um so die MWQ Schicht 203, die p-InP erste Abdeckschicht 202, die InGaAsP Kontaktschicht 201 und die Au/Zn/Au erste Elektrodenschicht 200 abzudecken. Eine Kontaktflecken(pad)-förmige Elektrode (nicht gezeigt) mit einer Größe von zum Beispiel ungefähr 70 um · ungefähr 70 um ist bei einer vorgegebenen Position auf der SiN Schutzschicht 207 vorgesehen und ist elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht 200 über ein Kontaktloch (nicht gezeigt) verbunden, welches in der SiN Schutzschicht 207 vorgesehen ist.
Unter der MQW Schicht 203 ist eine n-InP zweite Abdeckschicht 205 mit einer n-InP Pufferschicht 204 dazwischen. Eine Au/Sn zweite Elektrodenschicht 206 ist weiter unter der n-InP zweiten Abdeckschicht 205 vorgesehen.
Die Elementlänge (welche gleich der Wellenleiter-Länge ist) des optischen MQW-EA Modulators 50, ist gewöhnlich ungefähr 400 um, und der Lichtbegrenzungskoeffizient davon beträgt gewöhnlich ungefähr 10%.
Herkömmliche optische EA Modulatoren wurden primär bei BBD (Basis-Band-Digital) Techniken angewendet, welche für eine Datenübertragung geeignet sind, welche eine niedrige Fehlerrate erfordert. Obwohl ein optischer EA Modulator gewöhnlich nicht-lineare Betriebskennlinien aufweist, entstehen keine ernsthaften Nachteile, wenn der optische EA Modulator bei der BBD Technik eingesetzt wird.
Andererseits sind, weil herkömmliche optische EA Modulatoren nichtlineare Betriebskennlinien aufweisen, wie oben beschrieben, diese nicht geeignet zur Verwendung bei einer SCM (Sub-Carrier Multiplexing; Hilfsträger-Multiplex)-Technik geeignet, bei welcher eine Verzerrung der Signale unerwünscht ist. Um Video und/oder Audio-Daten bei einer extrem hohen Geschwindigkeit auf eine Multiplex-Art durch die Verwendung eines optischen EA Modulators zu übertragen, ist es erforderlich, die Anwendbarkeit des optischen EA Modulators bei der SCM Technik zu realisieren, welche eine geeignete Technik zur Übertragung von Video- und/oder Audio-Daten auf eine gemultiplexte Art ist.
Das Ausgangssignal eines optischen EA Modulators umfasst eine Grundwellen- Komponente, welche moduliert wurde durch die lineare Komponente in Bezug auf die Betriebskennlinien davon und Verzerrungskomponenten, welche moduliert wurden durch die nicht-linearen Komponenten. Wenn insbesondere die Komponente der Verzerrung zweiter Ordnung betrachtet wird, wird das Verhältnis der Verzerrungs-Komponente zweiter Ordnung zu der Grundwellen-Komponente eine "Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung" (hiernach "IM2") genannt. Die SCM Technik erfordert eine Verringerung der Modulations-Verzerrung, d. h. der Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2). Jedoch ist im Allgemeinen die IM2 eines herkömmlichen optischen EA Modulators erheblich größer als die IM2 eines Licht emittierenden Bauelements eines Direkt-Modulations-Typs, wie zum Beispiel eines DFB Laser-Bauelements, wobei die Arbeitsweise davon durch den Strom gesteuert wird.
Demzufolge ist es wichtig, die IM2 des optischen EA Modulators zu verringern, um einen optischen EA Modulator bei der SCM Technik einzusetzen. Zur Bewerkstelligung dieses Zweckes ist es erforderlich, die Verzerrungs-Komponente zweiter Ordnung zu verringern, welche in dem Ausgangssignal des optischen EA Modulators enthalten ist.
Aus der EP-A-0 733 926 ist ein Elektro-Absorptions-Modulator bekannt, welcher optimiert ist, um eine hochlineare Antwort als eine Funktion der angelegten Spannung zu erhalten und um die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung zu minimieren. Dieser Modulator weist eine aktive Schicht auf, welche eine Mehr- Quantentopf-Struktur aufweist, bei welcher eine Mehrzahl von Well- und Sperr- Schichten sequentiell bzw. aufeinanderfolgend ausgebildet wird. Durch eine geeignete Auswahl der Wellenlänge des einfallenden Strahls, welcher moduliert werden soll, in Bezug auf die Fotolumineszenz-Wellenlängen der Mehr- Quantentopf(multi quantum well)-Schichten, entsteht ein Bauelement mit einem Plateau-ähnlichen Leistungs(performance)-Koeffizienten K, auf dessen Plateau K den Wert von 0,006 annimmt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der optische Elektro-Absorptions-Modulator der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Mehr-Schicht Halbleiterstruktur mit einem Paar von Mantel- bzw. Deckschichten, welche eine Wellenleiterstruktur und mindestens eine Absorptionsschicht umgeben bzw. einschließen; und ein Paar von Elektrodenschichten, wobei eine vorgegebene Spannung an die Mehr-Schicht Halbleiterstruktur über die Elektrodenschichten anlegbar ist, und wobei, wenn eine Wellenleiterlänge der Absorptionsschicht durch L bezeichnet wird und ein Lichtbegrenzungskoeffizient (light confinement coefficient) davon durch bezeichnet wird und ein Leistungs(performance)-Faktor der Absorptionsschicht bei einer angelegten Spannung V an die Absorptionsschicht durch K(V) bezeichnet wird, wird der Leistungsfaktor K(V) der Absorptionsschicht dargestellt als K(V) = α"(V)/α'(V)² unter Verwendung einer Ableitung erster Ordnung α'(V) und einer Ableitung zweiter Ordnung α"(V) eines Lichtabsorptionskoeffizienten α(V) der Absorptionsschicht, und K(V) ist gleich 0,016 ± 0,005, wobei ein Verhältnis K(V) - ·L ≤ 0,005 cm erfüllt ist über einen kontinuierlichen Betriebsbereich Y eines Quenching- bzw. Löschungs-Verhältnisses TAtt, wobei der Betriebsbereich Y mindestens 40% eines Bereiches X des Quenching-Verhältnisses TAtt entspricht, wobei der Bereich X das Quenching-Verhältnis TAtt liefert, welches ein Verhältnis einer Ausgabe-Lichtintensität Pout zu einer Eingangs-Lichtintensität Pin(Tatt = Pout/Pin) darstellt und gleich oder größer als 0,01 ist, wobei ein Wert des Quenching- Verhältnisses TAtt normalisiert bzw. normiert ist, dass er 1 ist, wenn die angelegte Spannung an die Absorptionsschicht 0 ist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Absorptionsschicht eine Mehr-Quantentopf(multi-quantum well)-Struktur auf, welche umfasst: eine Mehrzahl von Well-Schichten; eine Mehrzahl von Sperr(barrier)-Schichten; und ein Paar von optischen Wellenleitungs-Schichten, welche so vorgesehen sind, um die Mehrzahl der Well-Schichten und die Mehrzahl der Sperr-Schichten auf beiden Seiten davon zu umschließen bzw. zu umgeben.
Bevorzugt ist ein Verhältnis ·L im Wesentlichen gleich K(V) über dem Betriebsbereich Y erfüllt im Bezug auf die Wellenleitungs-Länge L der Absorptionsschicht und des Lichtbegrenzungs(light confinement)koeffizienten davon.
Das Verfahren zur Herstellung eines optischen Elektro-Absorptions-Modulators der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Ausbilden einer Mehrzahl von Wellenleiterstrukturen auf einem Substrat, wobei jede der Wellenleiterstrukturen mindestens eine Absorptionsschicht und ein Paar von Mantel- bzw. Deckschichten umfasst, welche die Absorptionsschicht umgeben bzw. umschließen; Herausschneiden eines Testprobenbauelements mit einer Wellenleiterlänge mit einem vorgegebenen Wert aus dem Substrat; Messen eines Lichtabsorptionskoeffizienten α(V), welcher Kennlinien von angelegten Spannungen der Absorptionsschicht des Testprobenbauelements darstellt; Bestimmen eines optimalen Werts der Wellenleiterlänge und Verwendung der gemessenen Kennlinien; und Herausschneiden eines optischen Modulator-Bauelements mit der optimalen Wellenleiterlänge von dem Substrat, so dass wenn die Wellenleiterlänge der Absorptionsschicht durch L bezeichnet wird, ein Lichtbegrenzungs(light confinement)koeffizient davon bezeichnet wird durch , und ein Leistungsfaktor der Absorptionsschicht bei einer angelegten Spannung V bei der bzw. an die Absorptionsschicht bezeichnet wird durch K(V), der Leistungsfaktor K(V) der Absorptionsschicht dargestellt wird als K(V) = α"(V)/α'(V)² unter Verwendung einer Ableitung α'(V) erster Ordnung und einer Ableitung α"(V) zweiter Ordnung eines Lichtabsorptionskoeffizienten α(V) der Absorptionsschicht, wobei die optimale Wellenleiterlänge so bestimmt wird, dass ein Verhältnis: K(V) ist im Wesenlichten gleich zu ·L über einen kontinuierlichen Betriebsbereich Y eines Quenching- bzw. Löschungs-Verhältnisses TAtt erfüllt ist, wobei der Betriebsbereich Y mindestens 40 % eines Bereiches X des Quenching-Verhältnisses TAtt entspricht, wobei der Bereich X, welcher das Quenching-Verhältnis TAtt liefert, ein Verhältnis einer Ausgangs- Lichtintensität POUT zu einer Eingangs-Lichtintensität Pin darstellt (TAtt = POUT/PIN) und gleich oder größer ist als 0,01, wobei ein Wert des Quenching-Verhältnisses TAtt so normalisiert bzw. normiert ist, dass es 1 ist, wenn die angelegte Spannung V an die Absorptionsschicht 0 ist.
Demzufolge ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung den Vorteil von (1) Schaffen eines optischen Elektro-Absorptions-Modulators, welcher eine lineare Arbeitsweise bzw. Betrieb über einen weiten Betriebsbereich ermöglicht und eine verringerte Modulations-Verzerrung in seinem Ausgangssignal aufweist und (2) Schaffen eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen optischen Elektro- Absorptions-Modulators.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich werden für die Fachleute beim Lesen und Verstehen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht und zeigt schematisch die Struktur eines optischen EA Modulators bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1B ist ein Diagramm und zeigt schematisch das Energieband bei der Absorptions- Schicht und in der Nähe davon, enthalten in dem in Fig. 1A gezeigten optischen EA Modulator;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht und zeigt schematisch die Struktur eines beispielhaften herkömmlichen optischen EA Modulators;
Fig. 3A ist eine grafische Darstellung und zeigt die Abhängigkeit des Leistungs(performance)-Faktors K(V) der Absorptions-Schicht, welche in dem optischen EA Modulator enthalten ist, von der angelegten Spannung V, und Fig. 3B ist eine grafische Darstellung und zeigt die Abhängigkeit des Lösch(quenching)-Verhältnisses POUT/PIN des optischen EA Modulators von der angelegten Spannung V;
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung und zeigt die Abhängigkeit der Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) des optischen EA Modulators von der angelegten Spannung V; und
Fig. 5 ist ein Diagramm und veranschaulicht die Herstellungs- Verfahrensschritte für den optischen EA Modulator gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Vor dem Beschreiben der bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Ergebnisse der Studie, welche von den Erfindern durchgeführt wurde, während der Verfahren bzw. Schritte zur Realisierung der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Ein Lösch- bzw. Quenching-Verhältnis TAtt(V), welches das Verhältnis einer Ausgangsleistung POUT zu einer Eingangsleistung PIN (d. h. TAtt(V) = POUT/PIN) darstellt, ist ein beispielhafter Parameter und gibt die Betriebskennlinien eines optischen EA Modulators an. Insbesondere wird angenommen, dass eine Spannung, welche an eine Absorptions-Schicht angelegt wird, welche in dem optischen EA Modulator enthalten ist, V ist, der Licht-Absorptions-Koeffizient der Absorptions- Schicht ist α(V), wobei α(V) > 0, ein Lichtbegrenzungs(light confinement)koeffizient ist , und eine Wellenleitungs-Länge ist L, das Quenching-Verhältnis TAtt(V) ist durch die folgende Gleichung 1 gegeben:
TAtt(V) = exp(-α(V)··L) (1)
Es wird angemerkt, dass der Wert des Quenching-Verhältnisses TAtt(V) gewöhnlich normiert ist, dass er 1 ist, wenn die Spannung V, welche an die Absorptionsschicht des optischen EA Modulators angelegt wird, Null ist.
Hiernach ist das Produkt ·L, welches erhalten wird durch die Multiplikation des Lichtbegrenzungskoeffizienten mit der Wellenleitungs-Länge L, von Gleichung 1 einer der Parameter, welcher zu den Betriebs-Kennlinien des optischen EA Modulators beiträgt (d. h. einigen Einfluss darauf hat).
Die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) des optischen EA Modulators ist definiert als ein Verhältnis der Verzerrungs-Komponente zweiter Ordnung zu der Grundwellen-Komponente in dem Ausgangssignal davon, wie zuvor beschrieben. Unter diesen Komponenten ist die Verzerrungs-Komponente zweiter Ordnung ungefähr proportional zu einer Ableitung zweiter Ordnung TAtt"(V), welche erhalten werden kann durch das Durchführen einer Taylor-Entwicklung des Quenching-Verhältnisses TAtt(V) in Bezug auf die Betriebsspannung V. Folglich muss diese Ableitung TAtt"(V) zweiter Ordnung klein sein, um die Intermodulations- Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) zu verringern.
Insbesondere wird TAtt"(V) gegeben durch die folgende Gleichung 2 durch das Bilden einer Ableitung zweiter Ordnung von Gleichung 1:
TAtt"(V) = ·L·( ·L·α'(V)² - α"(V))·TAtt (2)
wobei α'(V) und α"(V), welche in Gleichung 2 enthalten sind, eine Ableitung erster Ordnung bzw. eine Ableitung zweiter Ordnung des Licht-Absorptions-Koeffizienten α(V) sind.
Demzufolge ist, wie sich aus Gleichung 2 ergibt, die folgende funktionale Komponente, welche in den Klammern auf der rechten Seite von Gleichung 2 gegeben ist:
·L·α'(V)² - α"(V) (3)
welche verringert werden muss, um TAtt"(V) zu verringern.
Wenn dieser Ausdruck (3) dividiert wird durch α'(V)², dann wird
( ·L·α'(V)² - α"(V))/α'(V)² = ·L - (α"(V)/α'(V)²) = ·L - K(V) (4)
erhalten. Hier ist das in Gleichung 4 enthaltene K(V) ein Leistungs-Faktor der Absorptions-Schicht, welche definiert ist durch die folgende Gleichung 5:
K(V) = α"(V)/α'(V)² (5)
Wenn das folgende Verhältnis:
·L = K(V) (6)
erfüllt ist, dann ist die folgende Bedingung erfüllt:
·L - K(V) = 0 (7)
Entsprechend wird die Ableitung zweiter Ordnung TAtt"(V) des Quenching- Verhältnisses 0 und die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) wird ungefähr Null.
Insbesondere ist die Absorptions-Schicht so ausgelegt bzw. entworfen, dass sie optimiert wird bzw. ist, so dass der Leistungs-Faktor K(V) davon eine kleinere Abweichung über einen weiteren Betriebsbereich zeigt. Des Weiteren ist das Produkt ·L so optimiert, dass die funktionelle Komponente wie durch das Verhältnis 3 definiert über einen weiteren Betriebsbereich kleiner wird. Diese Optimierung erhöht die Linearität der Betriebskennlinien des optischen EA Modulators (insbesondere die Linearität des Diagramms, welches angelegte Spannung-Quenching-Verhältnis- Kennlinien davon zeigt).
Um eine gemultiplexte-Mehrkanal-Digital-Rundfunkübertragung von bewegten Bildern mit hoher Qualität mit einer 64 Quadratur-Amplituden-Modulations (QAM)- Technik oder eine höher multivalente bzw. mehrwertige QAM Technik unter Verwendung eines optischen EA Modulators zu realisieren, muss die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) ausreichend klein sein. Insbesondere muss gemäß den Ergebnissen der Untersuchung, welche von den Erfindern erhalten wurden, die zuvor erwähnte Funktion ( ·L - K(V)) das Verhältnis:
·L - K(V) ≤ 0,005 cm (8)
erfüllen, um das oben erwähnte Ziel zu erreichen. Es wird angemerkt, dass wenn ·L - K(V) > 0,005 cm ist, dann kann ein IM2 nicht erhalten werden, welches klein genug ist, um ein bewegtes Bild mit einer hohen Qualität auf eine gemultiplexte Art zu übertragen.
Zusätzlich muss das S/N-Verhältnis des optischen EA Modulators groß sein, wodurch ein Rauschen unterdrückt wird, um ein digitales Video mit hoher Qualität zu übertragen (z. B. ein bewegtes Bild mit hoher Qualität). Zu diesem Zweck muss die Amplitude des modulierten Ausgangs- bzw. Ausgabe-Lichts ausreichend groß sein, wobei das oben beschriebene Verhältnis ·L - K(V) ≤ 0,005 cm erfüllt werden muss.
Insbesondere muss ein Bereich des Quenching-Verhältnisses TAtt(V)(= POUT/PIN), in welchem das Verhältnis ·L - K(V) ≤ 0,005 cm erfüllt ist (d. h. der Betriebsbereich wirksam bzw. effektiv wie ein Bereich niedriger Verzerrung bei der optischen Ausgabe) ausreichend groß sein, verglichen mit einem Gesamtbereich des Quenching-Verhältnisses TAtt(V)(= POUT/PIN), entsprechend einem optischen Ausgabebereich, wo das Quenching-Verhältnis TAtt(V)(= POUT/PIN) ≥ 0,01. Gewöhnlich wird es bevorzugt, dass ein Bereich des Quenching-Verhältnisses TAtt(V), welches dem Betriebsbereich entspricht, welcher effektiv wie ein Bereich niedriger Verzerrung bei der optischen Ausgabe ist (d. h. ein Bereich, in welchem die linearen Kennlinien davon erhalten werden können) ungefähr 40% oder mehr des gesamten Bereiches des Quenching-Verhältnisses TAtt(V) ist, entsprechend einem optischen Ausgabebereich, bei welchem das Quenching-Verhältnis TAtt(V)(= POUT/PIN) ≥ 0,01.
Basierend auf den oben beschriebenen Beobachtungen, welche von den Erfindern erhalten wurden, ist der optische EA Modulator der vorliegenden Erfindung so konfiguriert bzw. gestaltet, dass der Leistungsfaktor K(V) der Absorptionsschicht, gegeben als Gleichung 5, im Wesentlichen kontinuierlich konstant wird (d. h. K(V) C, wobei C konstant ist) in einem Bereich des Quenching-Verhältnis TAtt(V) entsprechend ungefähr 40% oder mehr des optischen Ausgangs- bzw. Ausgabebereiches, wo das Quenching-Verhältnis TAtt(V)(= POUT/PIN) ≥ 0,01. Des Weiteren wird durch das Auslegen des optischen EA Modulators, so dass das Produkt ·L des Lichtbegrenzungskoeffizienten und der Wellenleiterlänge L der Absorptionsschicht im Wesentlichen gleich dem konstanten Wert des Leistungsfaktors wird (d. h. ·L K(V) C) der Betriebsbereich, in welchem das oben beschriebene bevorzugte Verhältnis ·L - K(V) ≤ 0,005 cm kontinuierlich erfüllt wird, weiter. Folglich wird die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) verringert. Demzufolge kann die Modulations-Verzerrung erheblich verringert werden und ein höheres S/N-Verhältnis kann bei dem optischen EA Modulator der vorliegenden Erfindung erhalten werden, verglichen mit herkömmlichen Modulatoren. Folglich kann die vorliegende Erfindung einen optischen EA Modulator schaffen, welcher eine digitale gemultiplexte Mehr-Kanal Übertragung von bewegten Bildern mit hoher Qualität ermöglicht mittels einer 64 QAM Technik oder einer höher- bzw. mehrwertigeren QAM Technik.
Hiernach wird eine beispielhafte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, welche aus der oben beschriebenen Untersuchung durch die Erfinder resultiert.
Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht und zeigt die Struktur eines optischen EA Modulators 1000 der vorliegenden Erfindung. Es wird angemerkt, dass bei dem optischen EA-Modulator 1000 eine Absorptionsschicht eine SCH-MQW Struktur aufweist (hierin bedeutet der Ausdruck "SCH" eine "separate confinement heterostructure"; "getrennte Begrenzungs-Heterostruktur"). Folglich wird die Absorptionsschicht des optischen EA Modulators 1000 auch als die "MQW Schicht" bezeichnet, und der optische EA Modulator 1000 wird auch als der "optische MQW- EA Modulator 1000" bezeichnet.
Fig. 1B ist ein Schaubild und zeigt schematisch das Energieband bei der MQW Schicht (der Absorptionsschicht) und in der Nähe davon, welche in dem optischen MQW-EA Modulator 1000 enthalten ist.
Bei dem optischen MQW-EA Modulator 1000 ist eine p-InP erste Deck(cladding)schicht 102 über der MQW Schicht 103 vorgesehen, welche aus InGaAsP hergestellt ist über einer undotierten InP Schicht 104. Die MQW Schicht 103 umfasst optische Wellenleitungsschichten, welche aus InGaAsP hergestellt sind. Die undotierte InP Schicht 104 ist vorgesehen zum Verhindern, dass Zn (was ein p- Typ Dotierungsmittel ist, welches in der p-InP ersten Deckschicht 102 enthalten ist) in die MQW Schicht 103 diffundiert. Die undotierte InP Schicht 104 und die p-InP erste Deckschicht 102 sind in einer Streifenform vorgesehen. Eine InGaAsP Kontaktschicht 101 und eine Au/Zn/Au erste Elektrodenschicht 100 sind auf der oberen Oberfläche der p-InP ersten Deckschicht 102 vorgesehen.
Eine SiO&sub2; Schutzschicht 107 ist weiter auf der oberen Fläche des optischen MQW- EA Modulators 1000 vorgesehen, um so die obere Oberfläche der MQW Schicht 103 und die Seitenoberflächen der undotierten InP Schicht 104, der p-InP ersten Deckschicht 102 und der InGaAsP Kontaktschicht 101 abzudecken. Alternativ kann die Schutzschicht 107 aus einem anderen Material als SiO&sub2; hergestellt sein (z. B. SiN, Polyimid oder ähnliches).
Eine Bonding- bzw. Verbindungs-Kontaktstelle (pad) 110 mit einer vorgegebenen Größe von zum Beispiel ungefähr 70 um · ungefähr 70 um ist bei einer vorgegebenen Position auf der SiO&sub2; Schutzschicht 107 vorgesehen und ist elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht 100 verbunden.
Andererseits ist unterhalb der MQW Schicht 103 eine n-InP zweite Deckschicht 105 vorgesehen und eine Au/Sn zweite Elektrodenschicht 106 ist weiter unter der n-InP zweiten Deckschicht 105 vorgesehen.
Die Elementlänge L (welche gleich der Wellenleitungs-Länge in der MQW Schicht 103 ist) des optischen MQW-EA Modulators 1000 beträgt gewöhnlich ungefähr 1600 um, und der Lichtbegrenzungs-Koeffizient der MQW Schicht 103 beträgt gewöhnlich ungefähr 10%.
Wie in dem Energieband-Diagramm in Fig. 1B gezeigt, umfasst die MQW Schicht 103 des optischen MQW-EA Modulators 1000: 10 Well-Schichten 103w (nur vier davon sind gezeigt), 9 Sperrschichten 103b (nur zwei davon sind gezeigt) und zwei optische Wellenleitungsschichten 103 g, welche so vorgesehen sind, dass sie die 19 Schichten 103w und 103b insgesamt von beiden Seiten davon zwischen sich aufnehmen bzw. umgeben. Jede der optischen Wellenleitungsschichten 103 g, der Well-Schichten 103w und der Sperrschichten 103b, sind eine undotierte InGaAsP- Schicht. Die Dicke einer jeden optischen Wellenleitungsschicht 103 g beträgt ungefähr 110 nm, die einer jeden Well-Schicht 103w beträgt ungefähr 7 nm und die einer jeden Sperrschicht 103b beträgt ungefähr 12 nm. Jede optische Wellenleitungsschicht 103 g und jede Sperrschicht 103b weisen eine solche Zusammensetzung auf, dass jede der Schichten 103g und 103b eine Bandlücke bzw. Bandabstandsbreite aufweist, welcher einer zusammengesetzten (composition) Wellenlänge λg = ungefähr 1,05 um entspricht. Jede Well-Schicht 103w weist eine solche Zusammensetzung auf, dass jede Schicht 103w eine Bandlücke bzw. einen Bandabstand hat, welcher einer zusammengesetzten Wellenlänge λg = ungefähr 1,45 um entspricht.
Fig. 3A ist eine grafische Darstellung und zeigt die Abhängigkeit des Leistungsfaktors K der MWQ Schicht von der angelegten Spannung V. In Fig. 3A stellt eine Kurve 301 die Daten dar, welche bei einer herkömmlichen Struktur gemessen wurden, während eine Kurve 300 die Daten darstellt, welche in der Struktur der vorliegenden Erfindung gemessen wurden, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1A beschrieben.
Fig. 3B ist eine grafische Darstellung und zeigt die Abhängigkeit des Quenching- Verhältnisses POUT/PIN von der angelegten Spannung V für diese zwei Fälle. Insbesondere stellt in Fig. 3B eine Kurve 3001 die Daten dar, welche bei einer herkömmlichen Struktur gemessen wurden, während eine Kurve 3000 die Daten darstellt, welche in der Struktur der vorliegenden Erfindung gemessen wurden, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1A beschrieben.
Wie vorhergehend beschrieben, wird bei einem optischen EA Modulator, wenn das Verhältnis K(V) ·L erfüllt wird, die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) so verringert, dass die Modulations-Verzerrung in der optischen Ausgabe verringert wird. Jedoch wird im Fall der herkömmlichen Struktur, dargestellt durch die Kurve 301 in Fig. 3A, der Leistungsfaktor K(V) auch allmählich bzw. graduell verändert, wenn die angelegte Spannung V verändert wird. Demzufolge gibt es keinen Bereich der angelegten Spannung, wo die Veränderung von K(V) klein wird (d. h. die Kurve 301, welche in Fig. 3A K(V) darstellt, wird flach).
Insbesondere wird zum Beispiel in der Kurve 301, welche der herkömmlichen Struktur entspricht, wenn ·L = ungefähr 0,008 cm, K(V) ·L lokal erreicht bei ungefähr einer angelegten Spannung V von ungefähr 2,2 V. Demzufolge wird mindestens in der Umgebung dieses Betriebspunktes das bevorzugte Verhältnis ·L - K(V) ≤ 0,005 cm erfüllt, so dass die Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) verringert wird. Jedoch wird das oben beschriebene Verhältnis nicht länger bei den Punkten erfüllt, welche von diesem Betriebspunkt entfernt liegen und demzufolge kann IM2 und die Modulations-Verzerrung dort nicht verringert werden.
Mit anderen Worten scheint unter Bezugnahme auf Fig. 3B eine Kurve 3001, welche die Daten für die herkömmliche Struktur darstellt, lokal eine gute Linearität bei ungefähr der angelegten Spannung V = ungefähr 2,2 V zu zeigen. Jedoch verringerte sich die Linearität der Modulations-Kennlinien erheblich, wenn ein weiterer Bereich für die Modulation verwendet wird. Demzufolge ist der mögliche Betriebsbereich nachteilig auf die Umgebung eines bestimmten Betriebspunktes begrenzt, wenn die Modulations-Verzerrung bei der herkömmlichen Struktur des optischen EA Modulators verringert werden soll, und ein solcher Modulator kann nicht mit einer großen Modulations-Amplitude betrieben werden.
Andererseits wird bei dem optischen EA Modulator 1000 der vorliegenden Erfindung mit der in Fig. 1A gezeigten Struktur, wie durch die Kurve 300 in Fig. 3A dargestellt, K(V) = 0,016 cm ± 0,005 cm in einem relativ weiten Bereich der angelegten Spannung von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V erreicht, so dass K(V) weniger verändert wird in Bezug auf die Veränderung der angelegten Spannung in diesem Bereich. Demzufolge wird durch Einstellen bzw. Abgleichen der Wellenleitungs-Länge L auf eine solche Art, dass ·L ungefähr 0,016 cm wird, das zuvor beschriebene bevorzugte Verhältnis ·L - K(V) ≤ 0,005 cm kontinuierlich in einem relativ weiten Bereich der angelegten Spannung von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V erfüllt. Als Ergebnis wird die Modulations-Verzerrung auf einen solchen niedrigen Pegel verringert, um ausreichend bewegte Bilder mit einer hohen Qualität auf eine gemultiplexte Art durch eine QAM Technik zu übertragen.
Bezugnehmend auf Fig. 3B zeigt eine Kurve 3000, welche die Daten für den optischen EA Modulator 1000 der vorliegenden Erfindung darstellt, eine ausreichende Linearität in dem zuvor erwähnten Bereich der angelegten Spannung (d. h. von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V). Folglich kann selbst wenn die Modulation durchgeführt wird unter Verwendung des gesamten Bereiches von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V, eine niedrige Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) realisiert werden.
Des Weiteren bedeckt der zuvor erwähnte Bereich der angelegten Spannung von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V ungefähr 60% eines gesamten Bereichs der angelegten Spannung, entsprechend dem optischen Ausgabe-Bereich, in welchem das Quenching-Verhältnis TAtt ≥ 0,01. Folglich kann ein Modulationsbereich (d. h. ein Betriebsbereich, welcher als ein Bereich niedriger Verzerrung bei der optischen Ausgabe wirkt bzw. dient), welcher groß genug ist zum Übertragen von bewegten Bildern mit hoher Qualität auf eine gemultiplexte Art erhalten werden. Insbesondere wird es ermöglicht, dass eine große Modulationsamplitude, welche der Hälfte (ungefähr 30%) des zuvor erwähnten 60% Bereiches eines gesamten Bereiches der angelegten Spannung entspricht, welche einem optischen Ausgabe-Bereich entspricht, in welchem das Quenching-Verhältnis TAtt ≥ 0,01 ist, für die Modulation verwendet wird. Demzufolge wird eine Modulation mit niedriger Verzerrung mit einer solchen großen Amplitude realisiert und bewegte Bilder mit hoher Qualität können auf eine gemultiplexte Art durch eine QAM Technik übertragen werden.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung und zeigt die Abhängigkeit der Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2) von der angelegten Spannung V. In Fig. 4 stellt eine Kurve 401 die Daten dar, welche bei einer herkömmlichen Struktur gemessen wurden, während eine Kurve 400 die Daten darstellt, welche bei der Struktur der vorliegenden Erfindung gemessen wurden, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1A beschrieben.
Wie aus dem Vergleich zwischen diesen Kurven 400 und 401 ersichtlich ist, wird unter bzw. mit der Struktur der vorliegenden Erfindung (siehe die Kurve 400 in Fig. 4) IM2 erheblich in einem weiten Bereich der angelegten Spannung von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V verringert, verglichen mit der herkömmlichen Struktur (siehe die Kurve 401 in Fig. 4). Wie oben beschrieben, entspricht dieser Bereich der angelegten Spannung von ungefähr 0,25 V bis ungefähr 1,8 V einem großen Betriebsbereich, und folglich wird eine Modulation mit niedriger Verzerrung mit einer großen Amplitude realisiert. Als Ergebnis wird eine digital gemultiplexte Mehr- Kanalübertragung mit großer Kapazität von bewegten Bildern mit hoher Qualität durch eine QAM Technik realisiert.
Die Optimierung von ·L zur Realisierung des Verhältnisses ·L K(V) kann durchgeführt werden während eines Verfahrensschrittes der Einstellung bzw. des Abgleichens der Wellenleiter-Länge L nachdem der Wafer (Substrat) Herstellungs- Prozess durchgeführt wurde. Hiernach werden die Herstellungs-Prozess-Schritte (einschließlich dieses Einstellungs- bzw. Abgleich-Prozess-Schrittes) des optischen EA Modulators der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben werden.
Zuerst wird in Schritt 510 ein Wafer 500 mit dem optischen EA Modulator 1000 mit der Struktur, welche unter Bezugnahme auf Fig. 1A beschrieben wurde, ausgebildet. Insbesondere wird eine Mehrzahl von kontinuierlichem Grat- bzw. Steg- Wellenleiter-Strukturen 501, welche parallel zueinander ausgebildet bzw. angeordnet sind, auf dem Wafer (dem Substrat) 500 ausgebildet. Verschiedene Entwurfs- bzw. Design-Parameter für die jeweiligen Halbleiterschichten, welche in der MQW Schicht 103 enthalten sind, welche die Absorptionsschicht bildet, wie zum Beispiel die zusammengesetzte (composition) Wellenlänge λw der Well-Schichten, die Dicke Lw der Well-Schichten, die zusammengesetzte Wellenlänge λb der Sperr(barrier)- Schichten, die Dicke Lb der Sperr-Schichten, der Lichtbegrenzungskoeffizient und ähnliches, werden auf die jeweiligen vorgegebenen Werte festgelegt bzw. eingestellt.
Von dem Wafer 500, welcher in Schritt 510 ausgebildet wurde, ist es möglich, Bauelemente ab- bzw. auszuschneiden mit der Länge der Halbleiterstruktur (d. h. der Steg-Wellenleiter-Struktur 501) einschließlich der p-InP ersten Deckschicht 102, der MQW Schicht 103, der n-InP zweiten Deckschicht 105 und ähnlichen (d. h. der Resonator-Länge L des optischen EA Modulators 1000), welche auf einen gewählten bzw. beliebigen Wert gesetzt bzw. eingestellt werden, während die Größe des Wafers 500 als eine obere Grenze betrachtet wird. Demzufolge wird in Schritt 520 ein Bauelement 502 mit einer vorgegebenen Wellenleiter-Länge L&sub0; (z. B. L&sub0; = ungefähr 0,08 cm) von einem Ende des Wafers 500 als ein Test-Proben-Bauelement 502 herausgeschnitten zum Bestimmen der Betriebskennlinien davon. Hierin ist L&sub0; eine Wellenleiter-Länge des Test-Proben-Bauelements 502. Es wird angemerkt, dass in Wirklichkeit das Test-Proben-Bauelement 502 erhalten wird durch weiteres Unterteilen der Form, welche mit 502 in Fig. 5 bezeichnet ist, durch eine Spaltung (cleavage).
Dann werden die Quenching-Verhältnis -angelegte Spannung-Kennlinien des herausgeschnittenen Test-Proben-Bauelements 502 gemessen.
Der Lichtbegrenzungskoeffizient eines optischen Wellenleiters, welcher in dem Testprobenbauelement 502 enthalten ist, kann genau berechnet werden durch eine numerische Analyse unter Verwendung der Design- bzw. Entwurfs-Parameter. Demzufolge werden in Schritt 530 die Lichtabsorptions-Koeffizienz-angelegte Spannung-Kennlinien (d. h. α(V) Kennlinien) erhalten, basierend auf dem Wert des Lichtbegrenzungskoeffizienten , berechnet durch die numerische Analyse und die Quenching-Verhältnis-angelegte Spannung-Kennlinien, welche in Schritt 520 gemessen wurden.
Als Nächstes wird in Schritt 540 der Leistungsfaktor K(V) der MQW Schicht berechnet, basierend auf den α(V) Kennlinien, welche in Schritt 530 erhalten wurden. Aus diesem Berechnungsergebnis wurde herausgefunden, dass die Abweichung bzw. Schwankung von K(V) klein ist in der Nähe von einem bestimmten Wert (z. B. K(V) 0,016). Unter Verwendung dieses K(V) Wertes kann der optimale Wert des Produkts ·L (z. B. ·L = ungefähr 0,016) bestimmt werden. Folglich wird eine Wellenleiterlänge L, welche ·L = ungefähr 0,016 erfüllt, als ein optimaler Wert davon bestimmt.
Nachfolgend werden in Schritt 550 optische Modulator-Bauelemente 503 mit der optimalen Wellenleiterlänge L, bestimmt in Schritt 540, von dem verbleibenden Teil des Wafers 500 herausgeschnitten. In Wirklichkeit wird die Form, welche als 503 bezeichnet und in Fig. 5 gezeigt ist, weiter unterteilt durch eine Spaltung bzw. Teilung (cleavage) in die einzelnen optischen Modulatorbauelemente 503 (Schritt 560), wodurch schließlich der optische EA Modulator der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird mit einer niedrigen Intermodulations-Verzerrung zweiter Ordnung (IM2).
Bei der oben beschriebenen Abfolge der Verfahrensschritte der Erfindung ist es möglich, ein Einstellungs- bzw. Abgleich-Verfahren zur Verbesserung einer Linearität der Quenching-Verhältnis - angelegte Spannung-Kennlinien des optischen Modulators durchzuführen (insbesondere der Abgleich bzw. die Einstellung der Wellenleiterlänge L bei dem optimalen Wert), nachdem das Waferherstellungsverfahren abgeschlossen wurde. Entsprechend kann selbst wenn ein bestimmter Parameter (zum Beispiel eine Dicke, eine Zusammensetzung und/oder eine Störstellen(impurity)-Konzentration der Halbleiterschichten, eine Form des Wellenleiters, die Streifenbreite des Steg- bzw. Grat(ridge)-Teiles oder ähnliches) von dem beabsichtigten Design-Werts abweicht bzw. verschoben ist, während der Verfahrensschritte zur Herstellung der Halbleiterschichten, der Elektrodenschichten und/oder des optischen Wellenleiters, eine solche Abweichung bzw. Offset kompensiert werden bei den nachfolgenden Verfahrensschritten (d. h. dem Optimierungs-Schritt der Wellenleiter-Länge), um so die beste Betriebs- Leistungsfähigkeit zu erzielen, wie zuvor erläutert. Folglich kann eine hohe Produktionsausbeute erhalten werden.
Selbst wenn der oben beschriebene optische EA Modulator gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer SCH-Übertragung eingesetzt wird unter Verwendung einer anderen Technik als der QAM Technik, können die gleichen Effekte wie die oben beschriebenen auch erhalten werden.
Zusätzlich kann in dem Fall, wenn der optische EA Modulator gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Datenübertragung unter Verwendung einer BBD Technik eingesetzt wird, das Fehler-Erzeugungs-Verhältnis verringert werden bei der gleichen Modulationsrate, und die Modulationsrate, welche die gleiche Fehlererzeugungsrate verursacht, kann höher gemacht werden, verglichen mit einem herkömmlichen Modulator.
Bei den obigen Ausführungen ist die vorliegende Erfindung mittels eines Beispiels der Struktur erläutert worden, bei welcher die Absorptionsschicht eine MQW Struktur (die SCH-MQW Struktur) aufweist. Es sollte jedoch festgehalten werden, dass die vorliegende Erfindung bei anderen Strukturen angewendet werden kann. Es sollte angemerkt werden, dass ähnliche Vorteile wie die oben beschriebenen auch bei einem optischen EA Modulator mit einer unterschiedlichen Struktur erhältlich sind.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich ist, schafft die vorliegende Erfindung einen optischen Elektro-Absorptions(EA)-Modulator, welcher eine lineare Arbeitsweise in einem weiten Betriebsbereich ermöglicht und eine verringerte Modulations-Verzerrung des Ausgabe-Signals davon aufweist.
Weil die Einstellung bzw. der Abgleich zur Verbesserung der Linearität der Quenching-Verhältnis - angelegte Spannungs-Kennlinien des optischen EA Modulators durchgeführt werden kann während eines Verfahrensschrittes nach dem Wafer-Prozess, kann ein optischer EA Modulator mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden.
Als Ergebnis ist der optische EA Modulator gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer digitalen gemultiplexten Mehr-Kanal Übertragung von bewegten Bildern mit einer hohen Qualität einsetzbar worden mittels einer 64 QAM Technik oder einer mehr- bzw. höherwertigen QAM Technik.
Verschiedene andere Abwandlungen werden den Fachleuten offensichtlich sein und können von diesen leicht ausgeführt werden ohne von dem Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist es nicht beabsichtigt, dass der Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche auf die hierin ausgeführte Beschreibung begrenzt wird.

Claims

1. Optischer Elektro-Absorptions-Modulator (1000) mit:

einer Mehr-Schicht Halbleiterstruktur mit einem Paar von Mantel- bzw. Deckschichten (102, 105), welche eine Wellenleiterstruktur und mindestens eine Absorptionsschicht (103) umgeben bzw. einschließen; und

einem Paar von Elektrodenschichten (100, 106),

wobei eine vorgegebene Spannung an die Mehr-Schicht Halbleiterstruktur über die Elektrodenschichten anlegbar ist, und

wobei, wenn eine Wellenleiterlänge der Absorptionsschicht durch L bezeichnet wird und ein Lichtbegrenzungskoeffizient davon durch bezeichnet wird und ein Leistungs(performance)-Faktor der Absorptionsschicht bei einer angelegten Spannung V an die Absorptionsschicht durch K(V) bezeichnet wird, wird der Leistungsfaktor K(V) der Absorptionsschicht dargestellt als K(V) = α"(V)/α'(V)² unter Verwendung einer Ableitung erster Ordnung α'(V) und einer Ableitung zweiter Ordnung α"(V) eines Lichtabsorptionskoeffizienten α(V) der Absorptionsschicht, und K(V) ist gleich 0,016 ± 0,005, wobei ein Verhältnis K(V) - ·L ≤ 0,005 cm erfüllt ist über einen kontinuierlichen Betriebsbereich Y eines Quenching- bzw. Löschungs-Verhältnisses TAtt, wobei der Betriebsbereich Y mindestens 40% eines Bereiches X des Quenching-Verhältnisses TAtt entspricht, wobei der Bereich X das Quenching-Verhältnis TAtt liefert, welches ein Verhältnis einer Ausgabe- Lichtintensität Pout zu einer Eingangs-Lichtintensität Pin darstellt und gleich oder größer als 0,01 ist, wobei ein Wert des Quenching-Verhältnisses TAtt normalisiert bzw. normiert ist, dass es 1 ist, wenn die angelegte Spannung an die Absorptionsschicht 0 ist.

2. Optischer Elektro-Absorptions-Modulator nach Anspruch 1, wobei die Absorptionsschicht (103) eine Mehr-Quantentopf (multi quantum well) Struktur hat, welche aufweist:

eine Mehrzahl von Well-Schichten (103w);

eine Mehrzahl von Grenz- bzw. Sperrschicht (103b); und

ein Paar von optischen Wellenleiterschichten (103g), welche so vorgesehen sind, um die Mehrzahl der Well-Schichten und die Mehrzahl der Sperr-Schichten auf beiden Seiten davon zu umschließen bzw. zu umgeben.

3. Optischer Elektro-Absorptions-Modulator nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis:

·L ist im wesentlichen gleich K(V) erfüllt ist über den Betriebsbereich Y in Bezug auf die Wellenleiterlänge L der Absorptionsschicht und den Lichtbegrenzungskoeffizienten , davon.

4. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elektro-Absorptions-Modulators (1000) mit den Schritten:

Ausbilden einer Mehrzahl von Wellenleiterstrukturen (501) auf einem Substrat (500), wobei jede der Wellenleiterstrukturen (501) mindestens eine Absorptionsschicht (103) und ein Paar von Mantel- bzw. Deckschichten (102, 105) umfasst, welche die Absorptionsschicht umgeben bzw. umschließen;

Herausschneiden eines Testprobenbauelements (502) mit einer Wellenleiterlänge mit einem vorgegebenen Wert aus dem Substrat;

Messen eines Lichtabsorptionskoeffizienten α(V), welcher Kennlinien von angelegten Spannungen der Absorptionsschicht des Testprobenbauelements (502) darstellt;

Bestimmen eines optimalen Werts der Wellenleiterlänge und Verwendung der gemessenen Kennlinien; und

Herausschneiden eines optischen Modulator-Bauelements (503) mit der optimalen Wellenleiterlänge von dem Substrat, so dass wenn die Wellenleiterlänge der Absorptionsschicht durch L bezeichnet wird, ein Lichtbegrenzungskoeffizient davon bezeichnet wird durch und ein Leistungsfaktor der Absorptionsschicht bei einer angelegten Spannung V bei der bzw. an die Absorptionsschicht bezeichnet wird durch K(V), der Leistungsfaktor K(V) der Absorptionsschicht dargestellt wird als K(V) = α" von (V)/α'(V)² unter Verwendung einer Ableitung α'(V) erster Ordnung und einer Ableitung α"(V) zweiter Ordnung eines Lichtabsorptionskoeffizienten α (V) der Absorptionsschicht, wobei die optimale Wellenleiterlänge so bestimmt wird, dass ein Verhältnis:

K(V) im Wesenlichten gleich zu ·L ist, über einen kontinuierlichen Betriebsbereich Y eines Quenching- bzw. Löschungs-Verhältnisses TAtt erfüllt ist, wobei der Betriebsbereich Y mindestens 40% eines Bereiches X des Quenching-Verhältnisses TAtt entspricht, wobei der Bereich X, welcher das Quenching-Verhältnis TAtt liefert, ein Verhältnis einer Ausgangs-Lichtintensität Pout zu einer Eingangs-Lichtintensität Pin darstellt (TAtt = Pout/Pin) und gleich oder größer ist als 0,01, wobei ein Wert des Quenching-Verhältnisses TAtt so normalisiert bzw. normiert ist, dass es 1 ist, wenn die angelegte Spannung V an die Absorptionsschicht 0 ist.