JP2000321543A - Optical modulator - Google Patents

Optical modulator

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JP2000321543A
JP2000321543A JP11127893A JP12789399A JP2000321543A JP 2000321543 A JP2000321543 A JP 2000321543A JP 11127893 A JP11127893 A JP 11127893A JP 12789399 A JP12789399 A JP 12789399A JP 2000321543 A JP2000321543 A JP 2000321543A
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JP
Japan
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optical waveguide
quantum well
semiconductor structure
surface acoustic
light
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JP11127893A
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Japanese (ja)
Inventor
Ken Fujita
研 藤田
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a novel and useful optical modulator which is adequate for using as light flickering element of, for example, an optical communication system. SOLUTION: A substrate 11 which defines an optical waveguide 14 and consists of a ferroelectric is provided with an ultrasonic generator 12 which emits a surface acoustic wave along the progression direction of the polarized light progressing in the optical waveguide 14 in order to change the mode of the polarized light by interacting on the polarized light guided to the optical waveguide 14. The optical waveguide 14 is provided with a filter 16 which permits the passage of the polarized light selectively according to the mode of the polarized light. Further, the progressing route of the surface acoustic wave from the ultrasonic generator 12 to the optical waveguide 14 is provided with a semiconductor structure 13 which induces a two-dimensional electron gas for absorbing the surface acoustic wave. The semiconductor structure is provided with a modulating means for increasing or decreasing the two-dimensional electron gas of the semiconductor structure in order to increase or decrease the absorption quantity of the surface acoustic wave.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムで
光信号を起生するための光点滅素子として用いるのに好
適な光変調器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator suitable for use as an optical flicker element for generating an optical signal in an optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】光を取り扱う固体素子に、例えば、ヘル
マン他により、エレクトロニクス・レターズ、1992
年3月26日発行、第28巻、第7号、第642〜64
4頁(以下、文献1と称する。)に紹介された固体素子
がある。
2. Description of the Related Art Light handling solid state devices are disclosed, for example, in Herman et al., Electronics Letters, 1992.
Issued on March 26, 2016, Volume 28, Issue 7, 642-64
There is a solid state device introduced on page 4 (hereinafter referred to as Document 1).

【0003】この固体素子によれば、強誘電体基板上に
規定された光導波路に案内される光は、この光導波路の
入り口側に設けられた偏光フィルタ、例えばTEモード
光の通過を選択的に許すTE−パスを経ることにより、
所定の偏光(TEモード光)のみが通過を許されること
から、偏光を受ける。偏光を受けた光は、偏光フィルタ
の後段で、すだれ状電極を有する音響−電気トランスジ
ューサであるインタデジタル変換器(IDT)からの弾
性表面波の相互作用を受けることにより、TEモードか
らTMモードに変換される。
According to this solid-state device, light guided to an optical waveguide defined on a ferroelectric substrate selectively passes through a polarizing filter provided at the entrance side of the optical waveguide, for example, TE mode light. Through the TE-pass that allows
Since only predetermined polarized light (TE mode light) is allowed to pass, it receives polarized light. The polarized light passes from the TE mode to the TM mode by receiving the interaction of surface acoustic waves from an interdigital converter (IDT), which is an acousto-electric transducer having IDTs, after the polarizing filter. Is converted.

【0004】変換を受けたこのTMモード光のみが、さ
らに後段に設けられた例えばTM−パスからなる偏光フ
ィルタの通過を許される。また、モードの変換を受ける
光の波長は、表面弾性波の波長に依存する。従って、文
献1に記載の技術によれば、弾性表面波の波長を調整す
ることにより、通過する光の波長が調整可能となり、こ
れにより波長を調整可能の光フィルタが実現される。
[0004] Only the converted TM-mode light is allowed to pass through a polarizing filter, for example, a TM-pass provided at a subsequent stage. Further, the wavelength of light that undergoes mode conversion depends on the wavelength of surface acoustic waves. Therefore, according to the technique described in Document 1, by adjusting the wavelength of the surface acoustic wave, the wavelength of the light passing therethrough can be adjusted, thereby realizing an optical filter whose wavelength can be adjusted.

【0005】また、弾性表面波を取り扱う固体素子は、
例えば、ロット他により、アプライド・フィジックス・
レターズ、1998年10月12日発行、第73巻、第
15号、第2128〜2130頁(以下、文献2と称す
る。)に紹介されている。この文献2には、強誘電体基
板上に組み込まれたインタデジタル変換器(IDT)か
らの弾性表面波が、強誘電体基板上に組み込まれた半導
体の2次元電子構造(2DES)の移動キャリア(2次
元電子ガス)により、減衰を受けることが紹介されてい
る。
[0005] A solid-state device that handles surface acoustic waves includes:
For example, Applied Physics
Letters, published October 12, 1998, Vol. 73, No. 15, pages 2128-2130 (hereinafter referred to as Reference 2). This reference 2 discloses that a surface acoustic wave from an interdigital converter (IDT) incorporated on a ferroelectric substrate is used as a moving carrier of a two-dimensional electronic structure (2DES) of a semiconductor incorporated on a ferroelectric substrate. (2D electron gas) introduces attenuation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、前記した
ような従来の技術に鑑み、例えば光通信システムの光点
滅素子として用いるのに好適な新規かつ有用な光変調器
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and has as its object to provide a new and useful optical modulator suitable for use as, for example, a light blinking element in an optical communication system. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】〈構成〉本発明に係る光
変調器は、光導波路が規定された強誘電体からなる基板
と、該基板に組み込まれ、前記光導波路に案内される偏
光に相互作用して該偏光のモードを変えるべく前記光導
波路を進行する前記偏光の進行方向に沿って弾性表面波
を発する超音波発生器と、前記光導波路に設けられ、前
記偏光のモードに応じて選択的に前記偏光の通過を許す
フィルタと、前記超音波発生器から前記光導波路への前
記基板上の前記弾性表面波の進行経路に設けられ、前記
弾性表面波を吸収するための2次元電子ガスを起生する
半導体構造と、該半導体構造に関連して設けられ、該半
導体構造による前記弾性表面波の吸収量を増減すべく該
半導体構造の前記2次元電子ガスを増減するための変調
手段とを含む。
<Structure> An optical modulator according to the present invention includes a substrate made of a ferroelectric material having an optical waveguide defined therein, and a polarization modulator incorporated in the substrate and guided by the optical waveguide. An ultrasonic generator that emits a surface acoustic wave along the traveling direction of the polarized light that travels through the optical waveguide to interact and change the mode of the polarized light, and is provided in the optical waveguide, and according to the mode of the polarized light. A filter that selectively allows the polarized light to pass therethrough, and a two-dimensional electron that is provided on a traveling path of the surface acoustic wave on the substrate from the ultrasonic generator to the optical waveguide and absorbs the surface acoustic wave. A semiconductor structure for generating a gas, and a modulating means provided in connection with the semiconductor structure for increasing or decreasing the two-dimensional electron gas of the semiconductor structure so as to increase or decrease the absorption of the surface acoustic wave by the semiconductor structure. And

【0008】〈作用〉本発明に係る前記光変調器によれ
ば、光導波路を案内される偏光のモードは、弾性表面波
を受けることにより、変換される。また、モードの変換
度合いに応じて前記フィルタを通過する光の強度が変化
する。このことから、超音波発生器から光導波路への弾
性表面波の進行経路に設けられた半導体構造に関連して
設けられる前記変調手段により、前記半導体構造におけ
る2次元電子ガスを増減し、これにより、前記弾性表面
波の強度を実質的に変化させることができることから、
前記変調手段により、前記フィルタを経る光の強度を効
果的に増減することができる。従って、本発明によれ
ば、前記変調手段からの変調信号により、前記光導波路
から導き出される光の強度を変調することができ、本発
明に係る光変調器を例えば光スイッチ素子のような光点
滅素子として利用することができる。
<Operation> According to the optical modulator of the present invention, the mode of polarized light guided in the optical waveguide is converted by receiving a surface acoustic wave. Further, the intensity of light passing through the filter changes according to the mode conversion degree. From this, the two-dimensional electron gas in the semiconductor structure is increased or decreased by the modulating means provided in connection with the semiconductor structure provided on the traveling path of the surface acoustic wave from the ultrasonic generator to the optical waveguide, Since the intensity of the surface acoustic wave can be substantially changed,
The intensity of light passing through the filter can be effectively increased or decreased by the modulation means. Therefore, according to the present invention, the intensity of the light guided from the optical waveguide can be modulated by the modulation signal from the modulating means. It can be used as an element.

【0009】前記半導体構造を構成する半導体材料は、
一般的に、強誘電体上に形成された光導波路と屈折率を
異にすることから、半導体構造を前記光導波路内に形成
すると、導波路の光案内作用が損なわれる。そこで、光
導波路の光案内作用を損なうことなく、超音波発生器か
らの弾性表面波の進行経路に半導体構造を形成すること
が望ましい。
The semiconductor material constituting the semiconductor structure is
In general, since the refractive index is different from that of an optical waveguide formed on a ferroelectric, when a semiconductor structure is formed in the optical waveguide, the light guiding function of the waveguide is impaired. Therefore, it is desirable to form a semiconductor structure on the traveling path of the surface acoustic wave from the ultrasonic generator without impairing the light guiding action of the optical waveguide.

【0010】その一法として、前記光導波路を、それぞ
れが直線経路に沿った入射側直線部分および出射側直線
部分と、両直線部分を連結する例えばS字状の曲線部分
とで形成し、前記超音波発生器および前記半導体構造
を、前記光導波路から外れた前記基板の前記曲線部分近
傍に形成することができる。
As one method, the optical waveguide is formed by an incident-side linear portion and an emitting-side linear portion, each of which extends along a linear path, and an S-shaped curved portion connecting the two linear portions, for example. An ultrasonic generator and the semiconductor structure may be formed near the curved portion of the substrate off the optical waveguide.

【0011】また、これに代えて、前記超音波発生器お
よび前記半導体構造を、光導波路の直線部に対して前記
発生器からの弾性表面波の進行方向が前記光導波路に沿
う偏光の進行方向と鋭角をなすように、前記基板上の前
記光導波路から外れた位置に配置することができる。
Alternatively, the ultrasonic generator and the semiconductor structure may be arranged such that a traveling direction of a surface acoustic wave from the generator with respect to a linear portion of the optical waveguide is a traveling direction of polarized light along the optical waveguide. And at an acute angle from the optical waveguide on the substrate.

【0012】鋭角をなして配置される前記超音波発生器
および前記半導体構造を1組として、2組の前記超音波
発生器および前記半導体構造を、前記直線部分の両側で
該直線部分に関してそれぞれが対称となるように、配置
することができる。各組毎で前記超音波発生器からの弾
性表面波の周波数を異ならせ、使用する組の切替によ
り、取り扱う光の波長に応じて、両組を2者択一的に使
用する態様とすることができる。また、周波数の切替と
は別に、一方の組と、他方の組とで、前記半導体構造に
関連して設けられる前記変調手段を後述する電気信号お
よび光信号に使い分け、これにより変調信号に応じて、
両組を2者択一的に使用する態様とすることができる。
これらの使用態様を組み合わせて実現することも可能で
ある。
With the ultrasonic generator and the semiconductor structure arranged at an acute angle as one set, two sets of the ultrasonic generator and the semiconductor structure are respectively disposed on both sides of the linear portion with respect to the linear portion. They can be arranged to be symmetric. The frequency of the surface acoustic wave from the ultrasonic generator is made different for each set, and the two sets are used alternatively according to the wavelength of the light to be handled by switching the set to be used. Can be. Also, apart from frequency switching, in one set and the other set, the modulating means provided in connection with the semiconductor structure is selectively used for an electric signal and an optical signal to be described later. ,
An embodiment in which both sets are used alternatively can be adopted.
It is also possible to realize these use modes in combination.

【0013】さらに、前記半導体構造は、前記光導波路
の直線部分を跨いで該直線部分の両側に形成することが
できる。前記基板における前記光導波路の前記直線部分
と該直線部分の両側の前記半導体構造との間に、前記光
導波路を経る前記偏光の前記半導体構造による不要な光
吸収を防止するための溝を形成することが好ましい。
Further, the semiconductor structure may be formed on both sides of the linear portion so as to straddle the linear portion of the optical waveguide. A groove is formed between the linear portion of the optical waveguide on the substrate and the semiconductor structure on both sides of the linear portion to prevent unnecessary absorption of the polarized light passing through the optical waveguide by the semiconductor structure. Is preferred.

【0014】前記半導体構造は、量子井戸を備える例え
ばGaAs系のような化合物半導体で構成することができ
る。
The semiconductor structure can be made of a compound semiconductor such as a GaAs-based semiconductor having a quantum well.

【0015】前記変調手段として、前記量子井戸の自由
キャリアを増減すべく前記半導体構造への電圧を印加す
る電圧印加手段を用いることができ、これにより、変調
信号として、電気信号を採用することができる。前記電
気信号に応じて、その量を増減させる量子井戸内のキャ
リアは、量子井戸に沿って2次元的に自由に移動可能で
あり、このような自由キャリアは2次元電子ガスと称さ
れている。この2次元電子ガスは、それらの運動エネル
ギーとして前記弾性表面波からエネルギーを効果的に吸
収する。その結果、前記電気信号により、実質的に前記
弾性表面波の強弱を制御することができ、これにより前
記光導波路を経る光が、前記変調手段の電気変調信号に
応じて変調を受ける。
As the modulating means, voltage applying means for applying a voltage to the semiconductor structure to increase or decrease the free carriers in the quantum well can be used, whereby an electric signal can be adopted as a modulation signal. it can. Carriers in the quantum well whose amount is increased or decreased in response to the electric signal can freely move two-dimensionally along the quantum well, and such free carriers are called a two-dimensional electron gas. . This two-dimensional electron gas effectively absorbs energy from the surface acoustic waves as their kinetic energy. As a result, the intensity of the surface acoustic wave can be substantially controlled by the electric signal, whereby the light passing through the optical waveguide is modulated according to the electric modulation signal of the modulating means.

【0016】前記変調手段として、前記半導体構造に光
を照射する光照射手段を用いることができ、これにより
変調信号として、光信号を採用することができる。良好
な変調特性を得る上で、前記量子井戸の2次元電子ガス
を構成する自由キャリアの移動度は、1000cm2
Vs以上の値を示すことが望ましい。
Light modulating means for irradiating the semiconductor structure with light can be used as the modulating means, whereby an optical signal can be adopted as a modulation signal. In order to obtain good modulation characteristics, the mobility of the free carriers constituting the two-dimensional electron gas of the quantum well is 1000 cm 2 /
It is desirable to show a value equal to or higher than Vs.

【0017】光変調信号を用いる場合、光信号の照射に
より半導体内に起生する自由キャリアの遷移として、半
導体の価電子帯および伝導帯間の遷移であるバンド間遷
移を利用することができる。量子井戸を備える半導体構
造では、量子井戸におけるバンド間遷移を利用できる。
光変調信号の光の波長が半導体のバンドギャップ波長よ
りも小さいとき、この光変調信号の照射により、量子井
戸内の自由キャリアすなわち2次元電子ガスを効果的に
増減することができる。この量子井戸内の2次元電子ガ
スは、前記したと同様に、前記弾性表面波からエネルギ
ーを効果的に吸収することから、光変調信号により、実
質的に前記弾性表面波の強弱を制御することができ、こ
れにより前記光導波路を経る光を変調することができ
る。このバンド間遷移では、量子井戸として、単一ある
いは多重量子井戸のいずれの量子井戸をも採用すること
ができる。
When an optical modulation signal is used, an inter-band transition which is a transition between a valence band and a conduction band of a semiconductor can be used as a transition of a free carrier generated in the semiconductor by irradiation of the optical signal. In a semiconductor structure having a quantum well, an interband transition in the quantum well can be used.
When the wavelength of the light of the light modulation signal is smaller than the bandgap wavelength of the semiconductor, the irradiation of the light modulation signal can effectively increase or decrease the free carriers in the quantum well, that is, the two-dimensional electron gas. Since the two-dimensional electron gas in the quantum well effectively absorbs energy from the surface acoustic wave in the same manner as described above, the intensity of the surface acoustic wave is substantially controlled by an optical modulation signal. Thus, the light passing through the optical waveguide can be modulated. In this interband transition, either a single quantum well or a multiple quantum well can be adopted as the quantum well.

【0018】前記した光変調信号に関し、バンド間遷移
に代えて、サブバンド間遷移を利用することができる。
このサブバンド間遷移を利用するために、量子井戸とし
て、量子井戸準位を異にする複数の量子井戸を備える多
重量子井戸が採用される。前記バンドギャップ波長より
も大きな波長の光であっても、比較的浅い量子井戸準位
を有する量子井戸でのバンド間波長よりも小さな波長の
光は、該量子井戸でキャリアを励起し、励起された自由
キャリアは、より深い量子井戸準位を有する量子井戸に
移動し、該量子井戸で、前記したと同様に、前記弾性表
面波からエネルギーを吸収する。従って、サブバンド間
遷移を利用することにより、半導体構造のバンドギャッ
プエネルギーよりも小さなエネルギーの波長の光であっ
ても、これを変調信号として効果的に用いることができ
る。
With respect to the above-described optical modulation signal, inter-subband transition can be used instead of inter-band transition.
In order to utilize this intersubband transition, a multiple quantum well including a plurality of quantum wells having different quantum well levels is employed as the quantum well. Even with light having a wavelength larger than the band gap wavelength, light having a wavelength smaller than the interband wavelength in a quantum well having a relatively shallow quantum well level excites carriers in the quantum well and is excited. The free carriers move to the quantum well having the deeper quantum well level, where the quantum well absorbs energy from the surface acoustic wave as described above. Therefore, by utilizing the intersubband transition, even light having a wavelength of energy smaller than the band gap energy of the semiconductor structure can be effectively used as a modulation signal.

【0019】前記超音波発生器は、前記基板の圧電効果
を利用する上で、該基板上に形成される一対の電極を備
える音響電気変換素子からなる弾性表面波発生素子を用
いることが望ましい。このような弾性表面波発生素子の
代表として、すだれ状の電極を有するインタデジタル変
換器(IDT)がある。
In order to utilize the piezoelectric effect of the substrate, the ultrasonic generator desirably uses a surface acoustic wave generating element including an acoustoelectric conversion element having a pair of electrodes formed on the substrate. A representative example of such a surface acoustic wave generating element is an interdigital converter (IDT) having interdigital electrodes.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例1〉図1は、本発明に係る光変調器の具体例1
を示す斜視図である。本発明に係る光変調器10は、例
えば矩形の基板11と、該基板に組み込まれた弾性表面
波発生素子12および該弾性表面波発生素子の近傍に設
けられた半導体構造13とを含む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. <Embodiment 1> FIG. 1 shows an embodiment 1 of an optical modulator according to the present invention.
FIG. The optical modulator 10 according to the present invention includes, for example, a rectangular substrate 11, a surface acoustic wave generating element 12 incorporated in the substrate, and a semiconductor structure 13 provided near the surface acoustic wave generating element.

【0021】基板11は、例えばLiNbO3のような強誘電
体からなる。強誘電体からなる基板11上には、該基板
よりも低い屈折率を示す光導波路14が形成されてい
る。光導波路14は、図1に示す例では、矩形の基板1
1の長手方向の直線経路に沿って該基板の一端からその
中央部へ向けて伸びる第1の直線部分14aと、基板1
1の他端からその中央部へ向けて、第1の直線部分14
aに平行に伸長する第2の直線部分14bと、両直線部
分14aおよび14bの内端を相互に接続するS字状の
曲線部分14cとからなる。一方の直線部分14aは入
射側となり、その外端に、例えば半導体レーザのような
光源(図示せず)からの例えば1.5μmの波長λを有
する光を受ける。
The substrate 11 is made of a ferroelectric such as LiNbO 3 . On a substrate 11 made of a ferroelectric, an optical waveguide 14 having a lower refractive index than that of the substrate is formed. The optical waveguide 14 is a rectangular substrate 1 in the example shown in FIG.
A first linear portion 14a extending from one end of the substrate toward the center thereof along one longitudinal linear path;
1 from the other end to the center thereof, the first straight portion 14
The second straight portion 14b extends in parallel to the line a, and an S-shaped curved portion 14c interconnecting the inner ends of the straight portions 14a and 14b. One linear portion 14a is on the incident side, and receives, at its outer end, light having a wavelength λ of, for example, 1.5 μm from a light source (not shown) such as a semiconductor laser.

【0022】光導波路14は、従来よく知られているよ
うに、例えば厚さ100nmおよび幅7μmのTi層を
蒸着および光リソグラフィ技術により、基板11上に形
成した後、これに約1000℃、8時間の熱処理を施す
ことにより、形成することができ、これにより、前記入
射光に対する単一モードの光導波路14が形成される。
As is well known in the art, the optical waveguide 14 is formed, for example, by forming a Ti layer having a thickness of 100 nm and a width of 7 μm on the substrate 11 by vapor deposition and optical lithography, and then forming the layer at about 1000 ° C. at 8 ° C. By performing the heat treatment for a long time, the single-mode optical waveguide 14 for the incident light can be formed.

【0023】入射側となる第1の直線部分14aの外端
近傍には、前記光源からの光のうち、例えばTEモード
の偏光を光導波路14内に案内するためのTEパスフィ
ルタ15が形成されている。TEパスフィルタ15は、
例えば25nmの厚さ寸法を有するY23および50n
mの厚さ寸法を有するAlからなる積層体を基板11上
の所定箇所に真空蒸着することにより、形成される。
In the vicinity of the outer end of the first linear portion 14a on the incident side, a TE pass filter 15 for guiding, for example, TE mode polarized light out of the light from the light source into the optical waveguide 14 is formed. ing. The TE pass filter 15 is
For example Y 2 O 3 and 50n having a 25nm thickness dimension
It is formed by vacuum-depositing a laminated body made of Al having a thickness dimension of m on a predetermined position on the substrate 11.

【0024】TEパスフィルタ15は、光導波路14へ
の入射光のうち、進行方向をz軸とする(x,y,z)
座標で見て、進行方向に直角なx方向またはy方向のい
ずれか一方に偏光面を有するTEモード光のみの通過を
許す。
The TE pass filter 15 has the traveling direction of the light incident on the optical waveguide 14 as the z-axis (x, y, z).
When viewed in coordinates, only the TE mode light having a polarization plane in one of the x direction and the y direction perpendicular to the traveling direction is allowed to pass.

【0025】出射側となる第2の直線部分14bの外端
近傍には、TEパスフィルタ15を経た偏光と異なるモ
ードであるTMモードの偏光の通過を許すTMパスフィ
ルタ16が形成されている。TMパスフィルタ16は、
例えば従来よく知られた水素イオン拡散法により、形成
することができる。この水素イオン拡散法によれば、基
板11上の所定領域が、例えば250℃の安息香酸に約
15.5時間、浸される。その後、約330℃のアニー
リング処理を受けることにより、形成することができ
る。
In the vicinity of the outer end of the second linear portion 14b on the emission side, there is formed a TM pass filter 16 which allows transmission of TM mode polarized light which is a mode different from the polarized light passing through the TE pass filter 15. The TM pass filter 16
For example, it can be formed by a conventionally well-known hydrogen ion diffusion method. According to the hydrogen ion diffusion method, a predetermined area on the substrate 11 is immersed in, for example, benzoic acid at 250 ° C. for about 15.5 hours. Thereafter, it can be formed by undergoing an annealing process at about 330 ° C.

【0026】TMパスフィルタ16は、光導波路14へ
の入射光のうち、進行方向をz軸とする(x,y,z)
座標で見て、進行方向のz軸線の周りに、TEパスフィ
ルタ15を経た前記偏光と90°の回転関係にあるTM
モード光のみの通過を許す。
The TM pass filter 16 has the traveling direction of the light incident on the optical waveguide 14 as the z-axis (x, y, z).
When viewed in coordinates, TM having a 90 ° rotational relationship with the polarized light passing through the TE pass filter 15 around the z-axis in the traveling direction.
Allow only mode light to pass.

【0027】従って、TEパスフィルタ15を経て光導
波路14内に案内された偏光は、TMモードに変換され
ない限り、実質的にTMパスフィルタ16を経て光導波
路14から放出されることはない。
Therefore, the polarized light guided into the optical waveguide 14 via the TE pass filter 15 is not substantially emitted from the optical waveguide 14 via the TM pass filter 16 unless converted into the TM mode.

【0028】TEパスフィルタ15を経た偏光のモード
変換を図るべく、弾性表面波発生素子12が基板11上
の曲線部分14cの近傍に配置されている。基板11を
構成する強誘電体は圧電特性を示すことから、この基板
11の圧電特性を利用して、該基板と共に超音波発生器
12を構成すべく、弾性表面波発生素子12は、基板1
1上に形成された一対の電極12aを備える。弾性表面
波発生素子12は、従来よく知られたインタデジタル変
換器であり、互いに対向する一対の電極12aは、基板
11の長手方向へ相互に間隔をおいて交互に配置される
20組(図面には簡素化のためにそれらの一部のみが示
されている。)のすだれ状の電極部分12bを有する。
各電極部分12bは、例えば、100μmの幅寸法で相
互に18μmの間隔で形成することができる。これら電
極部分12bを有する一対の電極12aは、光導波路1
4におけると同様に、Ti層の蒸着および光リソグラフ
ィ技術により、形成することができる。
The surface acoustic wave generating element 12 is arranged in the vicinity of the curved portion 14c on the substrate 11 in order to convert the mode of polarized light passing through the TE pass filter 15. Since the ferroelectric material constituting the substrate 11 exhibits piezoelectric characteristics, the surface acoustic wave generating element 12 is used to construct the ultrasonic generator 12 together with the substrate by utilizing the piezoelectric characteristics of the substrate 11.
1 is provided with a pair of electrodes 12a formed thereon. The surface acoustic wave generating element 12 is a conventionally well-known interdigital converter, and a pair of electrodes 12a facing each other are alternately arranged at intervals in the longitudinal direction of the substrate 11 (see FIG. 1). Are shown only a part of them for simplicity.).
Each electrode portion 12b can be formed, for example, with a width of 100 μm and an interval of 18 μm from each other. The pair of electrodes 12a having these electrode portions 12b is
As in 4 above, it can be formed by vapor deposition of a Ti layer and a photolithographic technique.

【0029】一対の電極12a間には、光導波路14へ
の前記入力光の波長λに対応した、例えば約174MH
zの交流信号17が印加される。交流信号17の印加に
より、弾性表面波発生素子12は、その電極部分12b
の配列方向に弾性表面波を放射する。この弾性表面波
は、基板11の長手方向へ放射されるが、光導波路14
の第2の直線部分14bに沿ってその外端へ向けて伝搬
する弾性波の伝搬方向と逆方向へ伝搬する不要な弾性波
を吸収するために、従来よく知られた消音器18が形成
されている。また、第2の直線部分14bの両側には、
弾性表面波発生素子12からの弾性表面波を第2の直線
部分14bに沿って有効に導くための一対の音響ガイド
19が設けられている。各音響ガイド19は、例えば
0.5mmの幅寸法を有し、相互に例えば110μmの
間隔をおいて形成されている。
Between the pair of electrodes 12a, for example, about 174 MH corresponding to the wavelength λ of the input light to the optical waveguide 14.
An AC signal 17 of z is applied. Due to the application of the AC signal 17, the surface acoustic wave generating element 12
Surface acoustic waves are radiated in the arrangement direction. This surface acoustic wave is emitted in the longitudinal direction of the substrate 11,
A well-known silencer 18 is formed to absorb unnecessary elastic waves propagating in the direction opposite to the propagation direction of the elastic waves propagating along the second straight portion 14b toward the outer end thereof. ing. Also, on both sides of the second straight portion 14b,
A pair of acoustic guides 19 are provided for effectively guiding the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12 along the second linear portion 14b. Each acoustic guide 19 has a width dimension of, for example, 0.5 mm, and is formed at an interval of, for example, 110 μm from each other.

【0030】音響ガイド19は、弾性表面波発生素子1
2の一対の電極12aと同様に、例えば150nmの厚
さ寸法を有するTi層の蒸着および光リソグラフィ技術
により、形成することができる。この音響ガイド19お
よび前記した消音器18を不要とすることができるが、
後述する弾性表面波と、偏光との相互作用を高める上
で、図示の通り、これらを設けることが望ましい。
The acoustic guide 19 includes the surface acoustic wave generating element 1.
Like the two pairs of electrodes 12a, the electrodes can be formed by vapor deposition of a Ti layer having a thickness of, for example, 150 nm and photolithography. Although the acoustic guide 19 and the silencer 18 described above can be omitted,
In order to enhance the interaction between the surface acoustic wave described below and the polarized light, it is desirable to provide them as shown in the figure.

【0031】弾性表面波発生素子12から第2の直線部
分14bの外端へ向けて放射される弾性表面波は、従来
よく知られているように、弾性表面波を受ける強誘電体
部分すなわち第2の直線部分14bを含む領域の分極を
周期的に変化させる。この周期的な分極の変化に対応し
て、第1の直線部分14aから曲線部分14cを経て第
2の直線部分14bに案内される前記TEモード光は、
第2の直線部分14bを経る間に、その偏光面が進行方
向の軸線の周りに90°回転を受けることにより、TM
モード光に、モードの変換を受ける。このような音響と
光との相互作用は、前記文献1でよく知られている。
As is well known in the art, the surface acoustic wave radiated from the surface acoustic wave generating element 12 toward the outer end of the second linear portion 14b is a ferroelectric portion receiving the surface acoustic wave, that is, The polarization of the region including the two linear portions 14b is periodically changed. In response to this periodic change in polarization, the TE mode light guided from the first linear portion 14a to the second linear portion 14b via the curved portion 14c is:
While passing through the second linear portion 14b, the plane of polarization undergoes a 90 ° rotation about the axis of travel so that TM
The mode light undergoes mode conversion. Such interaction between sound and light is well known in the above-mentioned document 1.

【0032】前記した音響光相互作用により、TMモー
ドに変換された偏光は、TMパスフィルタ16を経て、
光導波路14から放射される。従って、弾性表面波発生
素子12に交流信号17を供給することにより、該交流
信号に対応した波長の光を光導波路14から放射するこ
とができる。また、交流信号17の周波数を調整するこ
とにより、放射される光の周波数を調整することができ
る。
The polarized light converted to the TM mode by the acousto-optic interaction described above passes through the TM pass filter 16 and
The light is emitted from the optical waveguide 14. Therefore, by supplying the AC signal 17 to the surface acoustic wave generating element 12, light having a wavelength corresponding to the AC signal can be emitted from the optical waveguide. Further, by adjusting the frequency of the AC signal 17, the frequency of the emitted light can be adjusted.

【0033】この光導波路14から放射される光を変調
すべく、弾性表面波発生素子12から第2の直線部分1
4bへの弾性表面波の進行経路に前記半導体構造13が
設けられている。
In order to modulate the light radiated from the optical waveguide 14, the second linear portion 1
The semiconductor structure 13 is provided on a traveling path of the surface acoustic wave to 4b.

【0034】図2は、半導体構造13を模式的に示す断
面図である。半導体構造13は、図2に示す例では、基
板11上に形成された量子井戸構造からなる。量子井戸
構造13は、弾性表面波との相互作用を起生するに充分
なバンドギャップエネルギーの深さを有する量子井戸を
備え、例えば、一対の障壁層13aおよび13bと、両
障壁層13aおよび13b間の量子井戸層13cとから
なる積層構造で形成することができる。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the semiconductor structure 13. The semiconductor structure 13 has a quantum well structure formed on the substrate 11 in the example shown in FIG. The quantum well structure 13 includes a quantum well having a band gap energy depth sufficient to cause an interaction with a surface acoustic wave. For example, the quantum well structure 13 includes a pair of barrier layers 13a and 13b and both barrier layers 13a and 13b. And a quantum well layer 13c between them.

【0035】量子井戸構造13は、例えばGaAs系の化合
物半導体で形成することができる。GaAs系の化合物半導
体からなる量子井戸構造13の一例として、基板11上
の下方の障壁層13aは、30nmの厚さ寸法を有しか
つキャリアのための不純物としてシリコンが例えば10
10個/cm2の濃度で添加されたAl0.3Ga0.7As層で形成
することができる。量子井戸層13cは、10nmの厚
さ寸法を有するGaAs層で形成することができる。また、
上方の障壁層13bは500nmの厚さ寸法を有するAl
0.3Ga0.7As層で形成することができる。
The quantum well structure 13 can be formed of, for example, a GaAs compound semiconductor. As an example of the quantum well structure 13 made of a GaAs-based compound semiconductor, the lower barrier layer 13a on the substrate 11 has a thickness of 30 nm and is made of, for example, silicon as an impurity for carriers.
It can be formed of an Al 0.3 Ga 0.7 As layer added at a concentration of 10 / cm 2 . The quantum well layer 13c can be formed of a GaAs layer having a thickness of 10 nm. Also,
The upper barrier layer 13b is made of Al having a thickness of 500 nm.
It can be formed with a 0.3 Ga 0.7 As layer.

【0036】このような量子井戸構造13では、後述す
る電位の付加によるキャリア注入により、その量子井戸
(13c)に、1000cm2/Vs以上の移動度を示
すキャリアが生成可能となる。
In such a quantum well structure 13, carriers exhibiting a mobility of 1000 cm 2 / Vs or more can be generated in the quantum well (13c) by carrier injection by applying a potential described later.

【0037】量子井戸構造13の各層(13a〜13
c)の厚さは、必要に応じて、適宜変更することがで
き、上方の障壁層13bの厚さ寸法は、例えば、後述す
るバイアス電位が0Vのとき、すなわち、量子井戸構造
13にバイアス電位が印加されていないとき、量子井戸
(13c)内のキャリアが空乏化する値となるように、
選択される。
Each layer (13a to 13a) of the quantum well structure 13
The thickness of c) can be changed as needed, and the thickness of the upper barrier layer 13b is determined, for example, when the bias potential described later is 0 V, that is, the bias potential is applied to the quantum well structure 13. Is not applied so that the carrier in the quantum well (13c) is depleted.
Selected.

【0038】積層構造からなる前記量子井戸構造13
は、例えば前記文献2に示されているようなエピタキシ
ャルリフトオフ(ELO)技術を用いて形成することが
できる。このELO技術によれば、GaAs基板上に、分子
線エピタキシャル成長法を用いて、例えばAlAs犠牲層を
介して前記量子井戸構造13を積層し、沸化水素酸を用
いて前記犠牲層を選択的に除去することにより、量子井
戸構造13を得ることができる。前記ELO技術により
得られた例えば2mmの長さ寸法および1mmの幅寸法
を有する矩形状の量子井戸構造13が、その幅方向を基
板11の長手方向に沿わせて、基板11上に配置され
る。量子井戸構造13と基板11とは、前記文献2に示
されるとおり、ファン・デア・ワールス力により、結合
される。
The quantum well structure 13 having a laminated structure
Can be formed using, for example, an epitaxial lift-off (ELO) technique as shown in the above-mentioned document 2. According to this ELO technique, the quantum well structure 13 is stacked on a GaAs substrate by, for example, an AlAs sacrificial layer using a molecular beam epitaxial growth method, and the sacrificial layer is selectively formed using hydrofluoric acid. By removing, the quantum well structure 13 can be obtained. A rectangular quantum well structure 13 having, for example, a length of 2 mm and a width of 1 mm obtained by the ELO technique is arranged on the substrate 11 with its width direction along the longitudinal direction of the substrate 11. . The quantum well structure 13 and the substrate 11 are coupled by Van der Waals force as shown in the above-mentioned document 2.

【0039】量子井戸構造13の上方の障壁層13b上
の一部には、図2に示すとおり、オーミックコンタクト
を示す電極20が形成されている。また上方の障壁13
b上には、ゲート酸化膜21を介して、例えばTi、P
tおよびAuの多層からなるゲート電極22が形成され
ている。
As shown in FIG. 2, an electrode 20 showing an ohmic contact is formed on a part of the barrier layer 13b above the quantum well structure 13. Also the upper barrier 13
b, for example, Ti, P
A gate electrode 22 composed of a multilayer of t and Au is formed.

【0040】量子井戸構造13の電極20と、ゲート電
極22との間には、電圧印加手段からなる変調手段23
からの変調信号が印加される。この変調信号が0Vレベ
ルのとき、前記量子井戸構造13における量子井戸(1
3c)のキャリアは、空乏化していることから、弾性表
面波発生素子12からの弾性表面波に相互作用を及ぼす
自由キャリア、すなわち高移動度を有する2次元電子ガ
スが量子井戸(13c)内に実質的に存在しない。
Between the electrode 20 of the quantum well structure 13 and the gate electrode 22, a modulating means 23 comprising a voltage applying means is provided.
Is applied. When this modulation signal is at the 0V level, the quantum well (1
Since the carrier of 3c) is depleted, free carriers that interact with the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12, that is, a two-dimensional electron gas having high mobility are contained in the quantum well (13c). Substantially absent.

【0041】従って、このとき、TEパスフィルタ15
を経たTEモード光は、前記したとおり、弾性表面波発
生素子12からの、TEモード光の波長に対応した周波
数の表面弾性波との前記した相互作用により、TMモー
ドに変換され、その結果、TMパスフィルタ16を経
て、光導波路14から放射される。
Therefore, at this time, the TE pass filter 15
Is converted into the TM mode by the interaction with the surface acoustic wave having a frequency corresponding to the wavelength of the TE mode light from the surface acoustic wave generating element 12 as described above. As a result, The light is radiated from the optical waveguide 14 through the TM pass filter 16.

【0042】変調手段23からの変調信号が例えば−4
Vになると、電極20およびゲート電極22間に−4V
のバイアスが印加されることから、量子井戸構造13の
量子井戸(13c)内に、自由キャリアである2次元電
子ガスが蓄積される。これら2次元電子ガスは、それら
の運動エネルギーとして、弾性表面波のエネルギーを吸
収する。この音響電子作用により、例えば前記2次元電
子ガスの濃度が例えば約1010個/cm2になると、弾
性表面波発生素子12から光導波路14へ向けての表面
弾性波は、その振幅が1/100になる程に、強い減衰
を受ける。表面弾性波がこのような強い減衰を受ける
と、TEパスフィルタ15を経たTEモード光は、前記
したようなモード変換を受けることはなく、第2の直線
部分14bに設けられたTMパスフィルタ16に達す
る。このTEモード光を受けるTMパスフィルタ16
は、このTMモード光の通過を遮断することから、光導
波路14からの光の放射が阻止される。
When the modulation signal from the modulation means 23 is, for example, -4
When the voltage reaches V, -4 V is applied between the electrode 20 and the gate electrode 22.
Is applied, the two-dimensional electron gas as free carriers is accumulated in the quantum well (13c) of the quantum well structure 13. These two-dimensional electron gases absorb the energy of surface acoustic waves as their kinetic energy. By this acoustic electron action, for example, when the concentration of the two-dimensional electron gas becomes, for example, about 10 10 / cm 2 , the amplitude of the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12 toward the optical waveguide 14 becomes 1 /. As it reaches 100, it is strongly damped. When the surface acoustic wave undergoes such a strong attenuation, the TE mode light having passed through the TE pass filter 15 does not undergo the mode conversion as described above, and the TM pass filter 16 provided in the second linear portion 14b. Reach TM pass filter 16 receiving this TE mode light
Blocks the transmission of the TM mode light, so that the emission of light from the optical waveguide 14 is blocked.

【0043】前記したところから明らかなように、変調
手段23からの変調信号に応じて、弾性表面波発生素子
12からの弾性表面波の減衰を図ることができ、これに
より光導波路14に案内された光の放射を断続すること
ができる。このことから、前記変調信号によって、光導
波路14に案内される光に変調を施すことが可能とな
る。
As is apparent from the above description, the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12 can be attenuated in accordance with the modulation signal from the modulating means 23, thereby being guided to the optical waveguide 14. Can emit light intermittently. This makes it possible to modulate the light guided to the optical waveguide 14 by the modulation signal.

【0044】従って、変調手段23として、例えば光通
信システムのパルス電気信号を送出する電気回路を適用
することにより、本発明に係る光変調器10を、光信号
を起生するための光点滅素子として、有効に利用するこ
とができる。
Therefore, by applying, for example, an electric circuit for transmitting a pulse electric signal of an optical communication system as the modulating means 23, the optical modulator 10 according to the present invention can be used as an optical blinking element for generating an optical signal. And can be used effectively.

【0045】前記した量子井戸構造13では、バイアス
電位が0Vのときに量子井戸13cの自由キャリアが空
乏化する例について説明した。この例に代えて、量子井
戸構造13のゲート電極22の材料あるいは他方の障壁
13bの厚さ寸法等を選択することにより、0Vのバイ
アス電位すなわちバイアス電位が無いときに、量子井戸
(13c)に2次元電子ガスが蓄積され、バイアス電位
が印加されたときに量子井戸(13c)が空乏化するよ
うに、設定することができる。これにより、前記した例
とは逆に、量子井戸構造13とゲート電極22との間に
バイアス電位が印加されているときに、光導波路14か
ら光を放出させることができる。
In the above-described quantum well structure 13, an example has been described in which free carriers in the quantum well 13c are depleted when the bias potential is 0V. Instead of this example, by selecting the material of the gate electrode 22 of the quantum well structure 13 or the thickness of the other barrier 13b, a bias potential of 0 V, that is, when there is no bias potential, is applied to the quantum well (13c). It can be set so that the two-dimensional electron gas is accumulated and the quantum well (13c) is depleted when a bias potential is applied. Accordingly, light can be emitted from the optical waveguide 14 when a bias potential is applied between the quantum well structure 13 and the gate electrode 22, contrary to the above-described example.

【0046】具体例1では、量子井戸構造からなる半導
体構造13に関連して設けられる変調手段23として、
電圧印加手段の例を示した。この電圧印加手段に代え
て、光照射手段を用いることができる。
In the first embodiment, the modulating means 23 provided in association with the semiconductor structure 13 having a quantum well structure includes
An example of the voltage applying means has been described. Instead of this voltage applying means, a light irradiation means can be used.

【0047】以下の具体例を示す図3以下の各図面で
は、具体例1におけると同様な機能部分に、図1に示し
たと同一の参照符号が付されている。また、図3以下の
各図面(図5、図6および図10を除く)では、図面の
簡素化のために弾性表面波発生素子12に関連して設け
られる交流信号17が省略されている。
FIG. 3 showing the following specific example, the same functional parts as in the first specific example are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In each of the drawings following FIG. 3 (excluding FIGS. 5, 6, and 10), an AC signal 17 provided in connection with the surface acoustic wave generating element 12 is omitted for simplification of the drawings.

【0048】〈具体例2〉図3は、可視光を変調信号と
する光照射手段123が用いられた光変調器110の例
を示す。光照射手段123からの可視光を受ける量子井
戸構造113は、基本的には、具体例1に関して図2に
示されたと同様な量子井戸構造(13)を有する。しか
しながら量子井戸構造113では、量子井戸構造13に
設けられたような電極20、ゲート酸化膜21およびゲ
ート電極22が不要となる。
<Example 2> FIG. 3 shows an example of an optical modulator 110 using light irradiation means 123 using visible light as a modulation signal. The quantum well structure 113 receiving the visible light from the light irradiation means 123 basically has a quantum well structure (13) similar to that shown in FIG. However, the quantum well structure 113 does not require the electrode 20, the gate oxide film 21, and the gate electrode 22 provided in the quantum well structure 13.

【0049】量子井戸構造113の量子井戸(13c)
におけるバンドギャップ波長よりも短い波長の可視光が
光照射手段123から量子井戸構造113の上面に照射
されると、この可視光の励起により、量子井戸(13
c)でバンド間遷移が生じ、その結果、弾性表面波発生
素子12からの弾性表面波を吸収する前記したと同様な
2次元電子ガスが前記量子井戸(13c)に起生され
る。
The quantum well (13c) of the quantum well structure 113
When visible light having a wavelength shorter than the bandgap wavelength of the light from the light irradiating means 123 is applied to the upper surface of the quantum well structure 113 by the visible light excitation, the quantum well (13
An inter-band transition occurs in c), and as a result, a two-dimensional electron gas similar to that described above that absorbs the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12 is generated in the quantum well (13c).

【0050】従って、光照射手段123からの可視光を
変調信号として、前記したと同様に、量子井戸構造11
3の量子井戸(13c)の2次元電子ガスを増減するこ
とができる。これにより、光照射手段123からの光変
調信号により、光導波路14から放出される光に変調を
施すことが可能となる。
Accordingly, the visible light from the light irradiating means 123 is used as a modulation signal and the quantum well
The two-dimensional electron gas of the third quantum well (13c) can be increased or decreased. This makes it possible to modulate the light emitted from the optical waveguide 14 by the light modulation signal from the light irradiation means 123.

【0051】具体例2の光照射手段123によれば、可
視光を変調信号として用いることができ、また量子井戸
構造113に関するゲート電極が不要となることから、
構成の簡素化を図ることができる。この量子井戸構造1
13に複数の量子井戸が設けられた多重量子井戸構造を
採用することができる。
According to the light irradiating means 123 of the second embodiment, visible light can be used as a modulation signal, and a gate electrode for the quantum well structure 113 is not required.
The configuration can be simplified. This quantum well structure 1
A multiple quantum well structure in which a plurality of quantum wells 13 are provided can be adopted.

【0052】〈具体例3〉図4に示す具体例3は、可視
光よりも波長の長い、すなわちエネルギーの小さな遠赤
外線光を変調信号とする光照射手段223が用いられた
光変調器120の例を示す。このような低いエネルギー
の光を変調信号とする場合、利用弾性表面波発生素子1
2を吸収するための半導体構造として、可視光の波長よ
りも短いが、変調信号として用いる光の波長よりも長い
バンドギャップ波長を示す比較的浅い準位の量子井戸
と、前記したような音響電子効果を発揮するに充分な、
より深い準位の量子井戸とを備える多重量子井戸構造2
13が採用され、この多重量子井戸で生じるサブバンド
間遷移を利用することができる。
<Embodiment 3> Embodiment 3 shown in FIG. 4 is a modification of the optical modulator 120 using the light irradiating means 223 which uses far-infrared light having a longer wavelength than visible light, that is, far-infrared light having small energy. Here is an example. When such low energy light is used as a modulation signal, the surface acoustic wave
A relatively well-structured quantum well exhibiting a band gap wavelength shorter than the wavelength of visible light but longer than the wavelength of light used as a modulation signal; Enough to show the effect,
Multiple quantum well structure having deeper quantum well 2
13 can be used to utilize the inter-subband transition that occurs in this multiple quantum well.

【0053】多重量子井戸構造213は、図5に示され
るように、基板11上に配置される一対の障壁層213
aおよび213bと、該障壁層間に配置される主量子井
戸層213cとを備え、さらに、上方の障壁213b上
に交互に積層された複数の補助量子井戸層213dおよ
び複数の補助障壁213eを備える。補助量子井戸層2
13dおよび補助障壁213eは、必要な数のキャリア
の供給を可能とすべく、必要に応じて、10〜100組
(そのうち、図5には2組が示されている。)の繰り返
しで、積層される。
As shown in FIG. 5, the multiple quantum well structure 213 includes a pair of barrier layers 213 arranged on the substrate 11.
a and 213b, and a main quantum well layer 213c disposed between the barrier layers, and further include a plurality of auxiliary quantum well layers 213d and a plurality of auxiliary barriers 213e alternately stacked on the upper barrier 213b. Auxiliary quantum well layer 2
13d and the auxiliary barrier 213e are laminated by repeating 10 to 100 pairs (of which two pairs are shown in FIG. 5) as necessary so as to supply a required number of carriers. Is done.

【0054】各補助障壁213eは、例えば、キャリア
生成のための不純物としてシリコンが例えば1010個/
cm2の濃度で添加された、約30μmの厚さ寸法を有
するAl0.3Ga0.7As層で形成することができる。また、補
助量子井戸層213dは、後述するように、障壁近傍に
励起準位を形成しかつ基底準位を形成するに必要な例え
ば5〜10nmの厚さ寸法のGaAs層で形成することがで
きる。
Each auxiliary barrier 213e contains, for example, 10 10 / silicon as an impurity for generating carriers.
It can be formed of an Al 0.3 Ga 0.7 As layer having a thickness of about 30 μm, added at a concentration of cm 2 . The auxiliary quantum well layer 213d can be formed of a GaAs layer having a thickness of, for example, 5 to 10 nm necessary for forming an excitation level near the barrier and forming a ground level, as described later. .

【0055】主量子井戸層213cは、量子井戸構造1
3の量子井戸(13c)におけると同様な10nmの厚
さ寸法を有するGaAs層で形成することができ、該主量子
井戸層の上方に位置する上方障壁層213bは、例えば
300nmの厚さ寸法を有するAl0.3Ga0.7As層で形成す
ることができる。また、主量子井戸層213cの下方に
位置する下方障壁層213aは、例えば30nmの厚さ
寸法を有するAl0.3Ga0 .7As層で形成することができる。
障壁層213aには、必要なキャリアを確実に得ること
ができるように、例えばシリコンのような不純物を10
9個/cm2の濃度で添加することが望ましい。
The main quantum well layer 213c has the quantum well structure 1
3 can be formed of a GaAs layer having a thickness of 10 nm similar to that of the third quantum well (13c). The upper barrier layer 213b located above the main quantum well layer has a thickness of, for example, 300 nm. It can be formed with an Al 0.3 Ga 0.7 As layer having the same. Further, the lower barrier layer 213a positioned below the primary quantum well layer 213c, for example can be formed of Al 0.3 Ga 0 .7 As layer having a thickness of 30 nm.
An impurity such as silicon is added to the barrier layer 213a so that necessary carriers can be reliably obtained.
It is desirable to add at a concentration of 9 / cm 2 .

【0056】量子井戸構造213の各層(213a〜2
13e)の厚さは、必要に応じて、適宜変更することが
でき、上方の障壁層13bの厚さ寸法は、補助障壁層2
13eに添加した不純物が熱拡散等により主量子井戸
(213c)に到達することを防止できるに充分な値に
設定される。
Each layer (213a to 213a) of the quantum well structure 213
The thickness of the upper barrier layer 13b can be appropriately changed as needed, and the thickness of the upper barrier layer 13b can be changed as needed.
The value is set to a value sufficient to prevent impurities added to 13e from reaching the main quantum well (213c) due to thermal diffusion or the like.

【0057】前記した量子井戸構造213は、具体例1
で説明したELO技術により、形成することができる。
量子井戸構造213には、図5に明確に示すように、補
助量子井戸層213dに直接的に変調信号を照射するた
めの斜めカット面214が形成され、この面の形成に関
連して露出する主量子井戸層213cには、下方電極2
15が形成される。また、最上方に位置する補助障壁2
13e上には、上方電極222が形成され、両電極間に
は、主量子井戸層213c側を正とする例えば1Vの直
流バイアス216が印加される。これら電極215およ
び222は、例えばCrおよびAuで形成することがで
きる。
The above-described quantum well structure 213 is described in Example 1.
It can be formed by the ELO technique described in the above.
As clearly shown in FIG. 5, the quantum well structure 213 has an oblique cut surface 214 for directly irradiating the auxiliary quantum well layer 213d with a modulation signal, and is exposed in connection with the formation of this surface. The main quantum well layer 213c has a lower electrode 2
15 are formed. In addition, the auxiliary barrier 2 located at the top
On the upper electrode 13e, an upper electrode 222 is formed, and a DC bias 216 of, for example, 1 V with the main quantum well layer 213c side being positive is applied between both electrodes. These electrodes 215 and 222 can be formed of, for example, Cr and Au.

【0058】図6は、前記した直流バイアスを受けた状
態での量子井戸構造213のバンド構造が示されてい
る。量子井戸構造213の主量子井戸層213cが遠赤
外線光のような光を受けても、この光の波長よりも短い
バンドギャップ波長を有する主量子井戸層213cで
は、キャリアを励起する遷移が生じることはない。
FIG. 6 shows the band structure of the quantum well structure 213 under the above-described DC bias. Even if the main quantum well layer 213c of the quantum well structure 213 receives light such as far-infrared light, a transition that excites carriers occurs in the main quantum well layer 213c having a band gap wavelength shorter than the wavelength of this light. There is no.

【0059】しかしながら、各補助量子井戸層213d
に形成される基底準位L1と励起準位L2との間のエネル
ギーにほぼ等しいエネルギーを有する遠赤外線光が各補
助量子井戸層213dに案内されると、基底準位L1
ある電子が励起準位L2に励起準位L2される。この励起
された電子は、直流バイアス216下でのトンネル効果
により、各障壁(213bおよび213e)を透過し
て、主量子井戸層213cに至り、それらが、前記した
と同様に、弾性表面波発生素子12からの弾性表面波の
吸収に有効に作用する2次元電子ガスとなる。
However, each auxiliary quantum well layer 213d
When far-infrared light having an energy substantially equal to the energy between the ground level L 1 and the excited level L 2 formed in the auxiliary quantum well layer 213d is guided to the electron at the ground level L 1 There is excited level L 2 to the excitation level L 2. The excited electrons pass through the barriers (213b and 213e) and reach the main quantum well layer 213c due to the tunnel effect under the DC bias 216, and they generate the surface acoustic wave in the same manner as described above. The two-dimensional electron gas effectively acts on absorption of the surface acoustic wave from the element 12.

【0060】従って、前記した補助量子井戸層213d
での遷移を伴うサブバンド間遷移により、可視光よりも
小さなエネルギーの光を用いて、量子井戸構造213に
おける2次元電子ガスの増減を図ることができ、これに
より、遠赤外線変調信号光を用いて弾性表面波発生素子
12からの表面弾性波を減衰させることができ、前記し
た具体例1および2におけると同様に、光導波路14に
案内される光に変調を施すことができる。遠赤外線光の
電界の振動面が各補助量子井戸層213dと平行となる
ように、光照射手段223からの遠赤外線光を斜めカッ
ト面214に入射することにより、この遠赤外線光によ
って効率的に2次元電子ガスを起生することができる。
Therefore, the above-mentioned auxiliary quantum well layer 213d
The intersubband transition accompanied by the transition in the above allows the two-dimensional electron gas in the quantum well structure 213 to be increased or decreased by using light having energy smaller than that of visible light. Thus, the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12 can be attenuated, and the light guided to the optical waveguide 14 can be modulated as in the first and second embodiments. The far-infrared light from the light irradiating means 223 is incident on the oblique cut surface 214 so that the vibration plane of the electric field of the far-infrared light is parallel to each auxiliary quantum well layer 213d. A two-dimensional electron gas can be generated.

【0061】具体例1〜3では、基板11に規定された
光導波路14に曲線部分14cが設けられた。この曲線
部分14cにより、光導波路14と屈折率の異なる量子
井戸構造13、113、213との重なりを防止し、こ
れにより光導波路14の光案内作用と、案内される偏光
および弾性表面波発生素子12からの弾性表面波間の相
互作用とを確保することができた。しかしながら、光導
波路14に曲線部分があると、この曲線部分での光の伝
搬ロスが問題となることがある。この問題を解決するた
めに、曲線部分14cを有しない直線経路に沿った光導
波路14を採用した例について説明する。
In Examples 1 to 3, the optical waveguide 14 defined on the substrate 11 is provided with a curved portion 14c. The curved portion 14c prevents the optical waveguide 14 from overlapping with the quantum well structures 13, 113, and 213 having different refractive indexes, whereby the light guiding action of the optical waveguide 14 and the guided polarization and surface acoustic wave generating elements are achieved. 12 and the interaction between the surface acoustic waves from the surface acoustic wave 12 was able to be secured. However, if the optical waveguide 14 has a curved portion, light transmission loss at the curved portion may be a problem. In order to solve this problem, an example will be described in which an optical waveguide 14 that follows a straight path without a curved portion 14c is employed.

【0062】〈具体例4〉図7は、本発明に係る具体例
4の光変調器130を示す。光変調器130の前記した
と同様な弾性表面波発生素子12は、そのすだれ状の各
電極部分12bの幅方向、すなわち各電極部分12bの
間隔方向に沿って伸びる中心軸線Cと、直線状の光導波
路14とのなす角度θが、光導波路14の光進行方向で
あるTEパスフィルタ15からTMパスフィルタ16へ
向けて見て、鋭角をなすように、光導波路14の一側
に、配置されている。この弾性表面波発生素子12の角
度的な姿勢の配置に対応して、量子井戸構造13および
消音器18も、弾性表面波発生素子12と同様な姿勢で
角度的に配置される。
<Embodiment 4> FIG. 7 shows an optical modulator 130 according to Embodiment 4 of the present invention. The surface acoustic wave generating element 12 similar to that described above of the optical modulator 130 has a center axis C extending along the width direction of each of the interdigital electrode portions 12b, that is, a linear direction extending between the electrode portions 12b. The angle θ formed between the optical waveguide 14 and the optical waveguide 14 is arranged on one side of the optical waveguide 14 so as to form an acute angle when viewed from the TE pass filter 15, which is the light traveling direction of the optical waveguide 14, toward the TM pass filter 16. ing. Corresponding to the angular orientation of the surface acoustic wave generating element 12, the quantum well structure 13 and the silencer 18 are also angularly arranged in the same attitude as the surface acoustic wave generating element 12.

【0063】弾性表面波発生素子12から放射される弾
性表面波は、球面波として伝搬されることから、前記し
た角度的な配置によって光導波路14を通過する偏光
と、これにモード変換を与える弾性表面波との相互作用
が著しく減退することはない。特に、前記した角度θが
0°を越えかつ30°以下の範囲(0°<θ≦30°)
では、傾斜配置による実質的な影響は見られない。しか
しながら、前記した角度θが30°を超える角度配置で
は、前記相互作用に実質的な影響が及ぶ。従って、傾斜
角度θが30°を越えないように、弾性表面波発生素子
12を角度的に配置することが望ましい。
Since the surface acoustic wave radiated from the surface acoustic wave generating element 12 is propagated as a spherical wave, the polarized light passing through the optical waveguide 14 due to the angular arrangement described above and the elastic wave which gives a mode conversion to the polarized light. The interaction with the surface wave is not significantly reduced. In particular, the range in which the angle θ exceeds 0 ° and is 30 ° or less (0 ° <θ ≦ 30 °)
Does not show any substantial effect of the inclined arrangement. However, if the angle θ is greater than 30 °, the interaction is substantially affected. Therefore, it is desirable to arrange the surface acoustic wave generating elements 12 angularly so that the inclination angle θ does not exceed 30 °.

【0064】弾性表面波発生素子12の角度配置に関連
して、光導波路14から見て弾性表面波発生素子12が
配置された側と反対側に位置する音響ガイド19を、弾
性表面波発生素子12が配置された側にある他方の音響
ガイド19を越えて、TEパスフィルタ15へ向けて伸
長させることが、音響ガイドの作用を高める上で、望ま
しい。
In relation to the angular arrangement of the surface acoustic wave generating element 12, the acoustic guide 19 located on the side opposite to the side where the surface acoustic wave generating element 12 is arranged when viewed from the optical waveguide 14 is connected to the surface acoustic wave generating element. It is desirable to extend the acoustic guide 19 beyond the other acoustic guide 19 on the side where the 12 is arranged toward the TE pass filter 15 in order to enhance the function of the acoustic guide.

【0065】前記した弾性表面波発生素子12の角度配
置により、光導波路14に曲線部分を設けることなく、
従って、曲線部分による伝搬ロスを生じることなく、か
つ光導波路14の案内作用を損なうことなく、効果的に
弾性表面波により光のモードを変換させることができ
る。これにより、量子井戸構造13による2次元電子ガ
スの増減による弾性表面波の強弱変化を高め、変調信号
による光の変調効率を高めることができることから、光
導波路14に案内される光に効果的に変調を施すことが
できる。
Due to the angular arrangement of the surface acoustic wave generating element 12 described above, the optical waveguide 14 can be provided without a curved portion.
Therefore, the mode of light can be effectively converted by the surface acoustic wave without causing propagation loss due to the curved portion and without impairing the guiding action of the optical waveguide 14. Thereby, the intensity change of the surface acoustic wave due to the increase and decrease of the two-dimensional electron gas by the quantum well structure 13 can be increased, and the modulation efficiency of the light by the modulation signal can be increased, so that the light guided to the optical waveguide 14 can be effectively applied. Modulation can be applied.

【0066】〈具体例5〉図8は、具体例4に沿って説
明した弾性表面波発生素子12の角度配置について、一
対の弾性表面波発生素子12、量子井戸構造13および
消音器18をそれぞれ直線状の光導波路14に関して対
称的に配置した光変調器140を示す。
<Embodiment 5> FIG. 8 shows a pair of surface acoustic wave generation elements 12, a quantum well structure 13 and a muffler 18 with respect to the angular arrangement of the surface acoustic wave generation elements 12 described according to the embodiment 4. The optical modulator 140 is shown symmetrically arranged with respect to the linear optical waveguide 14.

【0067】光変調器140の光導波路14には、例え
ば1.5μmおよび1.3μmの波長の多重光が導入さ
れる。1.5μmの光に対応すべく、光導波路14の一
側に配置された一方の弾性表面波発生素子12の一対の
電極12a間には、174MHzの交流信号17が印加
される。他方、1.3μmの光に対応すべく、光導波路
14の他側に配置された他方の弾性表面波発生素子12
の一対の電極12a間には、200MHzの交流信号1
7が印加される。
Multiplexed light having a wavelength of, for example, 1.5 μm and 1.3 μm is introduced into the optical waveguide 14 of the optical modulator 140. An AC signal 17 of 174 MHz is applied between a pair of electrodes 12a of one surface acoustic wave generation element 12 arranged on one side of the optical waveguide 14 so as to correspond to light of 1.5 μm. On the other hand, the other surface acoustic wave generating element 12 arranged on the other side of the optical waveguide 14 to correspond to light of 1.3 μm.
Between the pair of electrodes 12a is a 200 MHz AC signal 1
7 is applied.

【0068】各弾性表面波発生素子12に対応するそれ
ぞれの量子井戸構造13に関連する変調手段23によ
り、量子井戸(13c)に2次元電子ガスが起生されて
いる限り、両弾性表面波発生素子12からの表面弾性波
は減衰を受けることから、両波長の光はいずれもTEモ
ードからTMモードに変換されることはない。従って、
この状態では、光導波路14からいずれの波長の光も放
出されることはない。
As long as the two-dimensional electron gas is generated in the quantum well (13c) by the modulating means 23 associated with each quantum well structure 13 corresponding to each surface acoustic wave generating element 12, both surface acoustic wave generations are performed. Since the surface acoustic wave from the element 12 is attenuated, neither light of both wavelengths is converted from the TE mode to the TM mode. Therefore,
In this state, no light of any wavelength is emitted from the optical waveguide 14.

【0069】例えば、1.5μmに対応した前記一方の
弾性表面波発生素子12に対応する一方の量子井戸構造
13の変調手段23により、量子井戸(13c)への2
次元電子ガスの供給、すなわちキャリアの供給が停止す
ると、1.5μmに対応してた174MHzの交流信号
17が印加されている前記一方の弾性表面波発生素子1
2からの弾性表面波が減衰を受けることなく、光導波路
14を経る1.5μmのTEモード光のみがTMモード
への変換を受ける。このため、両波長の光のうち、1.
5μmの光のみを光導波路14から放出させることがで
きる。
For example, the modulation means 23 of one quantum well structure 13 corresponding to the one surface acoustic wave generating element 12 corresponding to 1.5 μm applies
When the supply of the two-dimensional electron gas, that is, the supply of the carrier is stopped, the one surface acoustic wave generating element 1 to which the AC signal 17 of 174 MHz corresponding to 1.5 μm is applied.
Only the 1.5 μm TE mode light passing through the optical waveguide 14 undergoes the conversion to the TM mode without the surface acoustic waves from 2 being attenuated. For this reason, of the light of both wavelengths, 1.
Only light of 5 μm can be emitted from the optical waveguide 14.

【0070】従って、光変調器140によれば、一対の
変調手段23の変調信号により、2種類の波長からなる
多重光をその波長毎に、選択的に取り出することが可能
となる。
Therefore, according to the optical modulator 140, the multiplexed light having two wavelengths can be selectively extracted for each of the wavelengths by the modulation signals of the pair of modulation means 23.

【0071】具体例4および5では、半導体構造13と
して、電気変調信号を受ける量子井戸構造13を用いた
例を示したが、具体例4および5に示した光変調器13
0および光変調器140の量子井戸構造13に、具体例
2および3に示したような光変調信号を受ける量子井戸
構造113および量子井戸構造213を採用することが
できる。
In the specific examples 4 and 5, the quantum well structure 13 for receiving the electric modulation signal is used as the semiconductor structure 13, but the optical modulator 13 shown in the specific examples 4 and 5 is used.
As the quantum well structure 13 of the optical modulator 140 and the optical modulator 140, the quantum well structure 113 and the quantum well structure 213 which receive the optical modulation signal as shown in the specific examples 2 and 3 can be adopted.

【0072】前記した各具体例1〜5では、弾性表面波
発生素子12からの表面弾性波は、該素子から放射され
た後、量子井戸構造13および基板11の光導波路14
領域外の領域を通過した後、光導波路14に達すること
から、この間の距離が変調手段23による変調信号に対
する出力信号の切替応答10〜50μ秒の遅延を与え
る。
In each of the specific examples 1 to 5, the surface acoustic wave from the surface acoustic wave generating element 12 is radiated from the element, and then the quantum well structure 13 and the optical waveguide 14 of the substrate 11 are formed.
Since the light reaches the optical waveguide 14 after passing through the region outside the region, the distance between the regions gives a delay of 10 to 50 μs for the switching response of the output signal to the modulation signal by the modulation means 23.

【0073】〈具体例6〉図9に示された光変調器15
0によれば、前記した時間遅延を招くことなく応答性に
優れた光変調が可能になる。具体例6の光変調器150
では、基板11上の一対の電極12aを備える弾性表面
波発生素子12が光導波路14上にこれを横切って形成
されている。さらに、半導体構造13は、2つの部分1
3−1および13−2に分断され、光導波路14を跨ぐ
ように、それぞれの部分13−1および13−2が光導
波路14の両側に形成されている。前記弾性表面波発生
素子12の一対の電極12aが設けられるその下方部分
は、光導波路14が設けられた基板11の一部である。
従って、この弾性表面波発生素子12が光導波路14を
横切って配置されても、基板11の光導波路14に、量
子井戸構造13に見られるような屈折率の変化がもたら
されることはない。
<Embodiment 6> The optical modulator 15 shown in FIG.
According to 0, light modulation with excellent responsiveness can be performed without inducing the time delay described above. Optical modulator 150 of specific example 6
In the figure, a surface acoustic wave generating element 12 including a pair of electrodes 12a on a substrate 11 is formed on an optical waveguide 14 across the same. Furthermore, the semiconductor structure 13 comprises two parts 1
The portions 13-1 and 13-2 are formed on both sides of the optical waveguide 14 so as to be divided into 3-1 and 13-2 and straddle the optical waveguide 14. The lower part of the surface acoustic wave generating element 12 where the pair of electrodes 12a is provided is a part of the substrate 11 on which the optical waveguide 14 is provided.
Therefore, even if the surface acoustic wave generating element 12 is arranged across the optical waveguide 14, the optical waveguide 14 of the substrate 11 does not change in the refractive index as seen in the quantum well structure 13.

【0074】具体例6の例では、半導体構造13は、一
対の障壁13aおよび13bと、その間に配置された量
子井戸13cとを備える一対の量子井戸構造13(13
−1および13−2)からなる。各量子井戸構造部分1
3−1および13−2は、図10に明確に示されている
とおり、基板11上に、光導波路14から相互に間隔を
おいて配置されている。各量子井戸構造部分13−1お
よび13−2の電極20およびゲート電極22間には、
並列的に前記変調手段23からの電気変調信号が印加さ
れる。
In the example of the embodiment 6, the semiconductor structure 13 has a pair of quantum well structures 13 (13) including a pair of barriers 13a and 13b and a quantum well 13c disposed therebetween.
-1 and 13-2). Each quantum well structure part 1
3-1 and 13-2 are arranged on the substrate 11 at a distance from the optical waveguide 14 as clearly shown in FIG. Between the electrode 20 and the gate electrode 22 of each quantum well structure portion 13-1 and 13-2,
An electric modulation signal from the modulating means 23 is applied in parallel.

【0075】基板11上における光導波路14と各量子
井戸構造部分13−1および13−2との間には、光導
波路14の両側で該光導波路14に沿って伸びる例えば
2μmの幅寸法および深さ寸法を有する溝151が相互
に8μmの間隔をおいて形成されている。この溝151
は、例えば電子サイクロトロン共鳴エッチング法を用い
て形成することができる。溝151を不要とすることが
できるが、光導波路14から量子井戸構造部分13−1
および13−2に吸収される偏光の成分の低減を図る上
で、図示のとおり、溝151を形成することが望まし
い。
Between the optical waveguide 14 on the substrate 11 and each of the quantum well structure portions 13-1 and 13-2, a width and a depth of, for example, 2 μm extending along the optical waveguide 14 on both sides of the optical waveguide 14. Grooves 151 having the same dimensions are formed at an interval of 8 μm from each other. This groove 151
Can be formed using, for example, an electron cyclotron resonance etching method. Although the groove 151 can be omitted, the quantum well structure 13-1
It is desirable to form the groove 151 as shown in the figure in order to reduce the component of the polarized light absorbed by the light source 13 and 13-2.

【0076】具体例6の光変調器150によれば、弾性
表面波発生素子12は、光導波路14上に形成されてい
ることから、量子井戸構造部分13−1および13−2
が受ける変調信号に対する遅延時間は、各量子井戸構造
部分13−1および13−213の幅寸法にのみ依存す
る。従って、具体例1に示したと同様、各量子井戸構造
部分13−1および13−2の幅寸法を1mmとするこ
とにより、変調信号に対する出力信号の応答の遅延を約
1μ秒に低減させることができる。更に、量子井戸構造
部分13−1,13−2および溝151がガイド19と
同程度の長さに延在されていても良い。溝151の代わ
りに光導波路14上に設けた低屈折率膜であっても良
い。この場合には量子井戸構造部分13−1および13
−2がこの膜の上に乗る形となる。
According to the optical modulator 150 of Embodiment 6, since the surface acoustic wave generating element 12 is formed on the optical waveguide 14, the quantum well structure portions 13-1 and 13-2 are formed.
The delay time with respect to the modulation signal which is received depends only on the width dimension of each quantum well structure portion 13-1 and 13-213. Therefore, similarly to the specific example 1, by setting the width of each of the quantum well structure portions 13-1 and 13-2 to 1 mm, the delay of the response of the output signal to the modulation signal can be reduced to about 1 μsec. it can. Further, the quantum well structure portions 13-1 and 13-2 and the groove 151 may extend to the same length as the guide 19. Instead of the groove 151, a low refractive index film provided on the optical waveguide 14 may be used. In this case, the quantum well structure portions 13-1 and 13
-2 rides on this film.

【0077】具体例6では、半導体構造13として、電
気変調信号を受ける量子井戸構造部分13−1および1
3−213を用いた例を示したが、具体例6に示した光
変調器150の量子井戸構造部分13−1および13−
2に、具体例2および3に示したような光変調信号を受
ける量子井戸構造113および量子井戸構造213と同
様な量子井戸構造部分を採用することができる。
In the specific example 6, as the semiconductor structure 13, the quantum well structure portions 13-1 and 13-1 receiving the electric modulation signal are used.
Although the example using 3-213 is shown, the quantum well structure portions 13-1 and 13- of the optical modulator 150 shown in the specific example 6 are shown.
In the second embodiment, a quantum well structure portion similar to the quantum well structure 113 and the quantum well structure 213 receiving the optical modulation signal as shown in the specific examples 2 and 3 can be adopted.

【0078】前記したところでは、光導波路の出力側に
設けられる偏光フィルタとして、偏光が弾性表面波との
相互作用によりモードの変換を受けたとき、モードの変
換を受けた偏光の通過を許すTMパスフィルタを採用し
た。これに代えて、光導波路の出力側に設けられる偏光
フィルタに、モードの変換を受けない偏光の通過を許す
TEパスフィルタを採用することができる。この場合、
変調信号による光導波路からの光出力信号のオン、オフ
関係すなわち出力値の関係が反転する。
As described above, the polarization filter provided on the output side of the optical waveguide is a TM that allows the passage of the mode-converted polarized light when the polarized light undergoes the mode conversion due to the interaction with the surface acoustic wave. A pass filter was adopted. Instead of this, a TE pass filter that allows the passage of polarized light that does not undergo mode conversion can be used as the polarizing filter provided on the output side of the optical waveguide. in this case,
The on / off relationship of the optical output signal from the optical waveguide due to the modulation signal, that is, the relationship of the output value is inverted.

【0079】光導波路の入力端に予め偏光を受けた光が
案内される場合あるいはその他の状況に応じて、入力側
に設けられる偏光フィルタ(15)を不要とすることが
できる。
When the polarized light is guided to the input end of the optical waveguide, or depending on other circumstances, the polarizing filter (15) provided on the input side can be omitted.

【0080】強誘電体からなる基板として、前記したLi
NbO3の他、水晶、LiTNaO3等の従来よく知られた強誘電
体基板を適宜選択することができる。また、量子井戸構
造のための半導体材料として、前記したGaAs、AlGaAsの
ようなGaAs系化合物半導体材料に代えて、例えば、InP
のような化合物半導体材料等、種々の半導体材料を適宜
使用することができる。
As the substrate made of a ferroelectric, the above-described Li
In addition to NbO 3 , a conventionally well-known ferroelectric substrate such as quartz or LiTNaO 3 can be appropriately selected. As a semiconductor material for a quantum well structure, for example, instead of the above-mentioned GaAs-based compound semiconductor materials such as GaAs and AlGaAs, for example, InP
Various semiconductor materials such as the compound semiconductor materials described above can be used as appropriate.

【0081】2次元電子ガス供給源である半導体構造と
して、前記した量子井戸構造の他、キャリアが高移動度
を示す2次元電子ガス供給源となる、例えば、量子細線
あるいはHEMT素子を用いることができる。
As a semiconductor structure which is a two-dimensional electron gas supply source, in addition to the above-described quantum well structure, for example, a quantum wire or HEMT element which becomes a two-dimensional electron gas supply source having high mobility of carriers may be used. it can.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば、前記したように、前記
超音波発生器から光導波路へ向けての弾性表面波の進行
経路に設けられた半導体構造に関連して設けられる変調
手段により、弾性表面波に相互作用を及ぼす前記半導体
構造の2次元電子ガスを増減することができ、これによ
り、前記光導波路に設けられたフィルタを経る光の強度
を増減することができることから、前記変調手段の変調
信号に応じて、前記光導波路から導き出される光の強度
を効果的に変えることができ、従って、新規かつ有用な
光変調器が提供される。
According to the present invention, as described above, the modulation means provided in connection with the semiconductor structure provided on the traveling path of the surface acoustic wave from the ultrasonic generator toward the optical waveguide, The two-dimensional electron gas of the semiconductor structure interacting with the surface acoustic wave can be increased or decreased, and the intensity of light passing through a filter provided in the optical waveguide can be increased or decreased. , The intensity of light guided from the optical waveguide can be effectively changed, and a new and useful optical modulator is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光変調器の具体例1を示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing a specific example 1 of an optical modulator according to the present invention.

【図2】具体例1の量子井戸構造を模式的に示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a quantum well structure of Example 1.

【図3】本発明に係る光変調器の具体例2を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing a specific example 2 of the optical modulator according to the present invention.

【図4】本発明に係る光変調器の具体例3を示す斜視図
である。
FIG. 4 is a perspective view showing a specific example 3 of the optical modulator according to the present invention.

【図5】具体例3の量子井戸構造を模式的に示す断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a quantum well structure of Example 3.

【図6】具体例3の量子井戸構造のバンドギャップの説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the band gap of the quantum well structure of Example 3.

【図7】本発明に係る光変調器の具体例4を示す平面図
である。
FIG. 7 is a plan view showing Example 4 of the optical modulator according to the present invention.

【図8】本発明に係る光変調器の具体例5を示す平面図
である。
FIG. 8 is a plan view showing Example 5 of the optical modulator according to the present invention.

【図9】本発明に係る光変調器の具体例6を示す平面図
である。
FIG. 9 is a plan view showing Example 6 of the optical modulator according to the present invention.

【図10】図9に示された線X−Xに沿って得られた断
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、110、120、130、140および150
光変調器 11 基板 12 (弾性表面波発生素子)超音波発生器 13、113、213(量子井戸構造)半導体構造 14 光導波路 16 フィルタ 23、123、223 変調手段
10, 110, 120, 130, 140 and 150
Optical modulator 11 Substrate 12 (Surface acoustic wave generating element) Ultrasonic generator 13, 113, 213 (Quantum well structure) Semiconductor structure 14 Optical waveguide 16 Filter 23, 123, 223 Modulation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H047 KA03 KA12 NA07 PA12 QA02 QA03 RA08 2H079 AA04 AA13 BA01 BA02 CA05 DA03 DA16 DA22 EA03 EB23 HA08 KA05 KA20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H047 KA03 KA12 NA07 PA12 QA02 QA03 RA08 2H079 AA04 AA13 BA01 BA02 CA05 DA03 DA16 DA22 EA03 EB23 HA08 KA05 KA20

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波路が規定された強誘電体からなる
基板と、該基板に組み込まれ、前記光導波路に案内され
る偏光に相互作用して該偏光のモードを変えるべく前記
光導波路を進行する前記偏光の進行方向に沿って弾性表
面波を発する超音波発生器と、前記光導波路に設けら
れ、前記偏光のモードに応じて選択的に前記偏光の通過
を許すフィルタと、前記超音波発生器から前記光導波路
への前記基板上の前記弾性表面波の進行経路に設けら
れ、前記弾性表面波を吸収するための2次元電子ガスを
起生する半導体構造と、該半導体構造に関連して設けら
れ、該半導体構造による前記弾性表面波の吸収量を増減
すべく該半導体構造の前記2次元電子ガスを増減するた
めの変調手段とを含む光変調器。
1. A substrate made of a ferroelectric substance having an optical waveguide defined therein, and the optical waveguide being integrated with the substrate and traveling through the optical waveguide to change a mode of the polarized light by interacting with polarized light guided by the optical waveguide. An ultrasonic generator that emits a surface acoustic wave along the traveling direction of the polarized light, a filter provided in the optical waveguide, and selectively allowing passage of the polarized light according to the mode of the polarized light; A semiconductor structure provided in a traveling path of the surface acoustic wave on the substrate from a vessel to the optical waveguide, and generating a two-dimensional electron gas for absorbing the surface acoustic wave; and And a modulator for increasing or decreasing the two-dimensional electron gas of the semiconductor structure so as to increase or decrease the absorption of the surface acoustic wave by the semiconductor structure.
【請求項2】 前記光導波路は、それぞれが直線経路に
沿った入射側直線部分および出射側直線部分と、両直線
部分を連結する曲線部分とを備え、前記超音波発生器お
よび前記半導体構造は、前記基板の前記曲線部分近傍に
設けられ、前記超音波発生器は、該発生器からの弾性表
面波の進行方向が前記出射側直線部分に沿うように配置
されている請求項1記載の光変調器。
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein each of the optical waveguide includes an incident side linear portion and an emitting side linear portion along a linear path, and a curved portion connecting the two linear portions. 2. The light according to claim 1, wherein the light is provided in the vicinity of the curved portion of the substrate, and the ultrasonic generator is arranged such that a traveling direction of a surface acoustic wave from the generator is along the linear portion on the emission side. Modulator.
【請求項3】 前記光導波路は、直線経路に沿った直線
部分を備え、前記超音波発生器および前記半導体構造
は、前記発生器からの弾性表面波の進行方向が前記光導
波路に沿う偏光の進行方向と鋭角をなすように、前記基
板上に配置されている請求項1記載の光変調器。
3. The optical waveguide includes a linear portion along a linear path, and the ultrasonic generator and the semiconductor structure are arranged such that a traveling direction of a surface acoustic wave from the generator has a polarization direction along the optical waveguide. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical modulator is disposed on the substrate so as to form an acute angle with the traveling direction.
【請求項4】 前記超音波発生器および前記半導体構造
は、前記直線部分の両側で該直線部分に関してそれぞれ
が対称的に対をなして配置されている請求項3記載の光
変調器。
4. An optical modulator according to claim 3, wherein said ultrasonic generator and said semiconductor structure are respectively arranged symmetrically on both sides of said linear portion in a symmetrical manner with respect to said linear portion.
【請求項5】 前記光導波路は直線経路に沿った直線部
分を備え、前記音波発生器は前記直線部分を横切って配
置され、前記半導体構造は前記直線部分を跨いで該直線
部分の両側に形成されている請求項1記載の光変調器。
5. The optical waveguide includes a straight section along a straight path, the sound generator is disposed across the straight section, and the semiconductor structure is formed on both sides of the straight section across the straight section. The optical modulator according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記基板における前記光導波路の前記直
線部分と該直線部分の両側の前記半導体構造との間に
は、前記光導波路を経る前記偏光の前記半導体構造によ
る不要な光吸収を防止するための溝が形成されているこ
とを特徴とする請求項3記載の光変調器。
6. An unnecessary light absorption of the polarized light passing through the optical waveguide by the semiconductor structure is provided between the linear portion of the optical waveguide and the semiconductor structure on both sides of the linear portion on the substrate. 4. An optical modulator according to claim 3, wherein a groove is formed.
【請求項7】 前記半導体構造は、量子井戸を備える化
合物半導体からなる請求項1記載の光変調器。
7. The optical modulator according to claim 1, wherein the semiconductor structure is made of a compound semiconductor having a quantum well.
【請求項8】 前記量子井戸の自由キャリアの移動度
は、1000cm2/Vs以上の値を示す請求項7記載
の光変調器。
8. The optical modulator according to claim 7, wherein the mobility of free carriers in the quantum well indicates a value of 1000 cm 2 / Vs or more.
【請求項9】 前記変調手段は、前記量子井戸の自由キ
ャリアを増減すべく前記半導体構造への電圧を印加する
電圧印加手段からなり、変調信号として、前記電圧印加
手段からの電気信号が用いられる請求項7記載の光変調
器。
9. The modulating means comprises voltage applying means for applying a voltage to the semiconductor structure so as to increase or decrease the free carriers in the quantum well, and an electric signal from the voltage applying means is used as a modulation signal. The optical modulator according to claim 7.
【請求項10】 前記変調手段は、前記量子井戸の自由
キャリアを増減すべく前記半導体構造に光を照射する光
照射手段からなり、変調信号として、前記光照射手段か
らの光信号が用いられる請求項7記載の光変調器。
10. The modulation means comprises light irradiation means for irradiating the semiconductor structure with light to increase or decrease the free carriers in the quantum well, and an optical signal from the light irradiation means is used as a modulation signal. Item 7. An optical modulator according to Item 7.
【請求項11】 前記半導体構造への前記光信号の照射
によって前記半導体構造に生じる前記キャリアの遷移
は、該半導体構造のバンドギャップ波長よりも小さな波
長の光の吸収によって生じるバンド間遷移である請求項
10記載の光変調器。
11. The carrier transition generated in the semiconductor structure by irradiating the semiconductor structure with the optical signal is an inter-band transition caused by absorption of light having a wavelength smaller than a band gap wavelength of the semiconductor structure. Item 11. The optical modulator according to Item 10.
【請求項12】 前記量子井戸は、量子井戸準位を異に
する複数の量子井戸を備える多重量子井戸であり、前記
半導体構造への前記光信号の照射によって前記半導体構
造に生じる前記キャリアの遷移は、該半導体構造のバン
ドギャップ波長よりも大きな波長の光の吸収によって生
じるサブバンド間遷移である請求項10記載の光変調
器。
12. The quantum well is a multiple quantum well including a plurality of quantum wells having different quantum well levels, and the carrier transition generated in the semiconductor structure by irradiating the semiconductor structure with the optical signal. The optical modulator according to claim 10, wherein is an intersubband transition caused by absorption of light having a wavelength larger than the band gap wavelength of the semiconductor structure.
【請求項13】 前記超音波発生器は、前記基板の圧電
効果を利用すべく前記基板上に形成される一対の電極を
備える弾性表面波発生素子である請求項1記載の光変調
器。
13. The optical modulator according to claim 1, wherein the ultrasonic generator is a surface acoustic wave generating element including a pair of electrodes formed on the substrate to use a piezoelectric effect of the substrate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008306178A (en) * 2007-05-16 2008-12-18 Seagate Technology Llc Device having electric circuit, and its fabricating method

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