JP2001066559A

JP2001066559A - 光変調器

Info

Publication number: JP2001066559A
Application number: JP23804599A
Authority: JP
Inventors: Chiyoujitsuriyo Suzuki; 朝実良鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】光情報処理技術において重要な役割を果たす
面型空間光変調器において、光の高利用効率化、利用光
波長領域の拡大、高速動作、低電圧動作を実現できる素
子を提供することを目的とする。【解決手段】反射多層膜を構成する二種類の材料のう
ち、どちらか一方の材料１０３の膜厚１０９をすべて光
学長にして（２ｍ＋１）λ／４（ただし、ｍは自然数、
λは光の波長）に相当する厚さとし、他方の材料１０２
の膜厚をλ／４として反射多層膜を構成し、この反射多
層膜の中心付近に屈折率変化層としての役割を担う層１
０４の膜厚を任意の膜厚１１０とする。この構成によ
り、光の高利用効率化、利用光波長領域の拡大、高速動
作、低電圧動作を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高度な高速処理を
行う光情報処理システムの重要な構成要素となる光書き
込み型空間光変調器や、投射型ディスプレイに代表され
る反射型空間光変調器への応用を目的とした反射多層膜
の反射スペクトル制御に関するものであり、特に素子動
作の高速化と安定化、光の高利用効率化、動作時の低電
圧化、変調可能な光周波数領域の拡大を容易に達成でき
るような半導体反射多層膜の構造設計に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】空間光変調器は、光の空間的強度分布や
位相分布を変調して、２次元並列情報を光に乗せる機能
を有する素子である。

【０００３】この空間光変調器、特に、２次元並列情報
を光によって書込み、且つ光によって読み出すことので
きる光書込み型空間光変調器は、光演算システムや光情
報処理システムのキーデバイスの一つである。

【０００４】この空間光変調器の変調方法にはさまざま
な方式が提案されているが、高速な応答を可能にするた
めには、半導体の利用が最も適している。半導体による
デバイスは、作製する上でも技術が確立されており、特
に化合物半導体においては光学材料として優れた特性を
持つ物も多く、都合がいい。このため、化合物半導体を
反射多層膜として利用する反射型の空間光変調器が提案
されており、実際に作製もなされている。

【０００５】このような反射型空間光変調器としては反
射多層膜を利用し且つバルクにおけるフランツ−ケルデ
ッシュ効果や多重量子井戸における量子シュタルク効果
を用いたものがある。

【０００６】多重量子井戸を利用せず、バルクにおける
フランツ−ケルディシュ効果による吸収端の位置の変化
を利用する素子では、電圧印加によって吸収端の移動す
る範囲が狭く変調度は小さい。さらには多重量子井戸構
造を持つ素子ほどの急峻な吸収端が得られないため、十
分な吸収端制御ができない。以上の理由から、反射型空
間光変調器の吸収端制御層には、多重量子井戸を用いた
量子シュタルク効果が用いられることが多い。このよう
な反射型半導体空間光変調器は特開平５−５０１９２３
号公報、特開平５−５０６５１８号公報及び特開平５−
２７３５０４号公報などに開示されている。現在、試作
または生産されている多重量子井戸における量子シュタ
ルク効果を用いた従来までの反射型空間光変調器につい
て、図５を用いて以下で説明する。

【０００７】この素子は、下部電極５０６を形成した半
導体基板５０１と上部電極５０５との間に高反射多層膜
層５０２、多重量子井戸光吸収制御層５０３、低反射多
層膜層５０４を順次積層した構成になっている。ここ
で、低反射多層膜層５０４の反射率は３０％〜５０％程
度、高反射多層膜層５０２の反射率はほぼ１００％に近
い値である。

【０００８】上部電極５０５の側から入射した入射光５
０７は低反射多層膜層５０４と高反射多層膜層５０２と
の間で反射を繰り返すとともに、低反射多層膜層５０４
側から反射光５０８として出射する。上部電極５０５と
下部電極５０６の間に電圧を印加しない状態では、多重
量子井戸光吸収制御層５０３での吸収はほとんどなく、
全体としてＱ値の高い共振器として働く。通常、反射多
層膜では各層の膜厚を光学長としてλ／４に相当する膜
厚で交互に積層するのに対し、共振器には共振波長λの
整数倍に相当する膜厚を用いる。この結果、反射スペク
トルにおける最大ピークの中心に相当する波長で反射率
がほぼ０となるようなバレイが現れる。なお、この時の
光変調器の動作波長λは共振器の共振波長λと同じもの
である。

【０００９】次に、上部電極５０５と下部電極５０６の
間に電圧を印加すると、多重量子井戸光吸収制御層５０
３の実効バンドギャップが変化し、励起子吸収ピークの
吸収端が長波長側へシフトする。多重量子井戸の励起子
吸収ピークをあらかじめ共振器の共振波長近傍の短波長
側に設定しておくと、共振波長に励起子吸収ピークが重
なってくる。すなわち、多重量子井戸光吸収制御層５０
３が光吸収層として働くようになる。このため、動作波
長λにおける反射条件は電圧印加前と印加後とでは異な
り、電圧印加によって共振器構造部分が光吸収層として
働くため、変調器全体としては低反射多層膜層５０４の
みが光を反射することとなる。すでに前述したように低
反射多層膜層５０４の反射率は３０％〜５０％程度であ
るから、反射がほとんどない状態から３０％〜５０％程
度の反射率の状態に変化することになる。この励起子吸
収ピークのシフト量は印加電圧の大きさによって制御さ
れるので、電圧によって反射光５０８の強度を変えるこ
とができる。以上のような動作原理によって、印加電圧
の変化による反射率の制御ができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成はいくつかの課題を有している。まず、上記の反射
型空間光変調器が有する技術的課題について説明する。
上記のように、量子シュタルク効果を利用して材料の吸
収端を変化させ、光の吸収を利用することによって反射
率の変化を誘起する方法を用いる場合、光の吸収を大き
くしておく必要がある。当然の事ながら、吸収が大きい
と光電流が生じるとともに発熱が生じ、特に素子の微細
化を行った場合に熱によるバンドギャップエネルギーの
揺らぎが生じ素子の動作特性が変化してしまう。

【００１１】また、このような構成の空間光変調器には
使用している材料の面にも課題がある。基板や他の材料
との格子整合がとれ、熱的にも比較的安定で、結晶成長
においてもその結晶性が優れている材料としては、化合
物半導体の中でもＧａＡｓ，ＩｎＰを基板とした、（Ｇ
ａ，Ａｌ，Ｉｎ）Ａｓ系や（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ）Ｐ系の
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体があげられる。しかし、それ
らの代表的材料の吸収端はどれも赤外光領域にあり、可
視光領域では吸収が大きい。すなわち、これらの材料を
使って可視光領域で吸収端制御を行おうとしても光の利
用効率が極端に低下するので、実際上利用不可能であ
る。

【００１２】それでも半導体による光変調器では吸収端
制御方式以外に反射スペクトルそのものを変化させて光
強度変調を行うのは難しいと考えられており、光通信へ
の応用が旺盛となってきている時流とも相まって１．５
μｍや１．３μｍでの光変調器が中心となっているため
吸収端制御方式だけが存在している。

【００１３】本発明は、上記のような従来の技術の抱え
る課題を解決し、なおかつ高速応答性、可視光における
高利用効率化、低電力駆動を同時に達成するような空間
光変調器用反射多層膜を実現することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、共振器構造や光吸収層を用いることな
く、新方式の構造を用いることで従来難しいとされてき
た反射多層膜の反射スペクトル自体を変化させる方法を
採っている。これによって、利用する材料も可視光領域
の緑色（λ＝５５０ｎｍ）から青色（λ＝４５０ｎｍ）
に対応した反射多層膜までは作れるものの、その波長域
近辺に吸収端を持つ材料がないため吸収端制御方式には
全く不適であったＧａＰ／ＡｌＰ系材料が使用できるよ
うになる。

【００１５】さらに、少ない電力投入でも大きな反射率
変化を得るために反射スペクトルを細くする構造を取り
入れた。また、変調時のコントラスト比を大きくとるた
めに、位相シフト層の挿入によって得られる反射スペク
トル形状をより最適化している。

【００１６】具体的には、反射多層膜を構成している二
種類の材料のうち一方の材料を光学長にして（２ｍ＋
１）λ／４（ただし、ｍは自然数、λは光の波長）の膜
厚に設定して作製する。これによって、多層膜を構成し
ている材料の屈折率差を少なくせずに、反射スペクトル
ピークの半値幅を極端に細くできる。また、この反射多
層膜の中心付近にある任意の一層の膜厚は任意の値で構
わないわけだが、光学長にして（２ｍ＋１）λ／４以外
の膜厚とすることで、反射スペクトルピークの内部に反
射率が低くなるバレイの構造が現れる。バレイ極小値が
位置する波長λｏｐｅが素子としての動作波長である。
この動作波長λｏｐｅの位置は反射多層膜の中心付近に
あり、光学長にして（２ｍ＋１）λ／４以外の膜厚を有
する層の膜厚によって一意的に決まる。この層の屈折率
を変えることによってバレイの位置が移動し、動作波長
λｏｐｅでの反射率変調が行われる。さらに、反射多層
膜の最上部にある一層の膜厚を光学長にして（２ｎ＋
１）λ／４（ただし、ｎはｎ＞ｍを満たす自然数。）と
することによって、前述したバレイ構造の反射率極小値
が０に近くなるようなスペクトル形状を持つ反射スペク
トルを得ることができ、変調時のコントラスト比が大き
くとれる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、第１の材料を含む第１の層と第２の材料を含む第２
の層を交互に複数回積層した構成を有する反射多層膜を
有し、前記第１の層の膜厚を光学長にして（２ｍ＋１）
λ／４（ただし、ｍは自然数、λは光の波長）に相当す
る厚さとし、前記反射多層膜中の所定の位置に前記第１
の層の膜厚以外の膜厚を有する第３の層が挿入されてい
ることを特徴とする光変調器であり、反射スペクトルに
おいて複数の高反射率ピークを有し、短波長側にあるピ
ークにおいては従来技術による反射多層膜におけるメイ
ンのピークの線幅よりも狭い幅を持ったピークを、多層
膜を構成している材料間の屈折率差を少なくすることな
く、得ることができる。このため多層膜の周期数は特に
増やす必要が無くなり、作製上の問題点が解消できる。
同時に反射スペクトルのメインピークよりもさらに幅の
狭いバレイをメインピーク内に作ることができるという
作用を有しているので、線幅が狭いことから変調度を大
きくとることができ、変調動作時の外力の印加も少なく
て済むという作用を有する。

【００１８】ここで、請求項２に記載したように、第２
の層の膜厚をλ／４（ただし、λは光の波長）としても
同様の効果が得られる。さらに、請求項３に記載したよ
うに、反射多層膜の積層方向に電気的外力、磁気的外力
又は応力を印加する手段を有する構成としても同様の効
果が得られる。

【００１９】本発明の請求項４に記載の発明は、反射多
層膜の最上層の膜厚が光学長にして（２ｎ＋１）λ／４
（ただし、ｎはｎ＞ｍを満たす自然数、λは光の波長）
であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記
載の光変調器であり、多層膜を構成しているいかなる層
の膜厚よりも最上層膜厚を大きくしているので、メイン
ピーク内に現れるバレイの極小値をよりいっそう低くす
ることができる。また、透明電極のような素子表面全体
を覆い尽くすような電極ではなく、光入出射用の窓を設
けた形状の金属電極を最上層表面に形成して多層膜に電
圧印加するときにも、この最上層において光学窓に依存
して生じる面内の電界不均一を緩和でき、多層膜各層の
面内方向で均等な電界を多層膜の積層方向にかけられる
といった作用を有する。

【００２０】本発明の請求項５に記載の発明は、第３の
層が、実質的に不純物添加されていない領域であって、
その領域の両側の反射多層膜領域の一方がｐ型、他方が
ｎ型の不純物添加となっていることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれか記載の光変調器であり、半導体反
射多層膜の中心に位置し、任意の膜厚を有している半導
体層の部位に多重量子井戸構造を導入でき、屈折率変化
量を大きくとることが可能となる。また、ｐｎ接合を有
する反射多層膜に対して順方向または逆方向へ電圧印加
することによって、反射多層膜内の特定の半導体領域の
キャリア濃度を制御でき、動作波長での反射率を電気的
に制御できるという作用を有する。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を参照しながら説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の一実施例
における反射光強度変調用の反射多層膜の断面図であ
る。図１において、１０１はｐ型不純物がドープされた
ｐ−半導体基板、１０２はｐ型不純物がドープされたｐ
−半導体Ａ層、１０３はｐ型不純物がドープされたｐ−
半導体Ｂ層、１０４はその一部または全域が故意には不
純物添加が無いｉ−半導体Ｃ層であり、このｉ−半導体
Ｃ層の任意部分を境界として多層膜全体がｐ型領域およ
びｎ型領域に分けられている。ｉ−半導体Ｃ層１０４は
半導体Ａや半導体Ｂの少なくとも一方によって構成され
るかまたはそれら以外の材料を含めた材料で、基本的に
はどのような材料でも良く、二元、三元、四元などの単
一の材料による場合や多重量子井戸による場合などが考
えられる。１０５はｎ型不純物がドープされたｎ−半導
体Ａ層、１０６はｎ型不純物がドープされたｎ−半導体
Ｂ層、１０７は半導体Ｂと同一の半導体材料による多層
膜全体としての最上層である。１０８はｐ−半導体Ａ層
１０２とｎ−半導体Ａ層１０５の膜厚Ｄであり、光学長
にしてλ／４（ただし、λは光の波長。反射スペクトル
のメインピーク最大値をとる波長。前述の動作波長λｏ
ｐｅとは異なる。）とする。また、１０９はｎ−半導体
Ｂ層１０３とｎ−半導体Ｂ層１０６との膜厚Ｅであり、
光学長にして（２ｍ＋１）λ／４（ただし、ｍは自然
数）である。さらに、１１０はｉ−半導体Ｃ層１０４の
膜厚Ｆであり、この膜厚は全くの任意でよく、光学長に
して（２ｍ＋１）λ／４以外となっておれば電圧印加な
どのない状態で反射スペクトルのメインピーク内にバレ
イが現れる。１１１は最上層１０７の膜厚Ｇであり、光
学長にして（２ｎ＋１）λ／４（ただし、ｎはｍより大
きい自然数）である。

【００２３】１１２は前記ｐ−半導体Ａ層１０２とｐ−
半導体Ｂ層１０３を交互に積層することによって構成さ
れ、ｉ−半導体Ｃ層１０４内任意部分迄のｐ型領域を含
めたｐ型半導体多層膜であり、１１３はｉ−半導体Ｃ層
１０４内の任意部分から始まるｎ型領域を含め、ｎ−半
導体Ａ層１０５とｎ−半導体Ｂ層１０６を交互に積層す
ることによって構成され、最上層１０７で終端されてい
るｎ型半導体多層膜層である。

【００２４】以上のように構成された光強度変調用反射
多層膜について、図１を参照しながらその動作を説明す
る。また、半導体の中でもとりわけ化合物半導体の代表
例としてＧａＰとＡｌＰを反射多層膜材料として選んだ
場合の反射スペクトルの計算結果である図２と図３と図
４とを用い、説明を補足していく。

【００２５】まず、電圧印加が無い状態での反射多層膜
構造と反射スペクトル特性との関係を説明する。

【００２６】はじめにｐ−半導体Ａ層１０２とｎ−半導
体Ａ層１０５との膜厚Ｄ１０８を光学長にしてλ／４、
ｐ−半導体Ｂ層１０３とｎ−半導体Ｂ層１０６との膜厚
Ｅ１０９を光学長にして（２ｍ＋１）λ／４とするこ
と、すなわち膜厚Ｅ１０９を膜厚Ｄ１０８の奇数倍にし
たときの反射スペクトル形状について図２を用いて説明
する。

【００２７】膜厚Ｅ１０９を膜厚Ｄ１０８の奇数倍にし
て構成した場合の反射スペクトルの一例として、ｐ−半
導体Ａ層１０２およびｎ−半導体Ａ層１０５に相当する
材料をＧａＰ、ｎ−半導体Ｂ層１０３およびｎ−半導体
Ｂ層１０６に相当する材料をＡｌＰにして反射スペクト
ルを計算すると図２の実線ようになる。このとき、反射
多層膜の周期数は１５に設定し、反射スペクトルのピー
ク波長λが６３２．８ｎｍになるように膜厚を設定し
た。この値に関しては以下の図３や図４においても用い
る。すなわち、特に指定した部分以外の膜厚はλ／４も
しくはその奇数倍の膜厚である。比較のため、どちらの
材料の膜厚もλ／４に設定した場合の反射スペクトルも
点線で図中に示した。図２に示したように、光学長に換
算した膜厚Ｅ１０９が同じく光学長に換算した膜厚Ｄ１
０８の（２ｍ＋１）倍となるように反射多層膜を構成し
た場合の反射スペクトルにおいては、目的の波長の二倍
の位置にもピークを持ち、かつ目的波長のピーク幅は通
常得られるような反射スペクトルのピーク幅の１／２と
なる。

【００２８】次に、ｉ−半導体Ｃ層１０４の膜厚Ｆ１１
０を光学長にして（２ｍ＋１）λ／４以外の膜厚として
反射多層膜を構成した場合の反射スペクトル形状の変化
について図３を用いて説明する。本実施の形態では、ｉ
−半導体Ｃ層１０４として半導体Ｂ層と同様にＡｌＰを
用い、半導体Ｂ層の８層目をｉ−半導体Ｃ層１０４に置
き換えるかたちにした。本来膜厚Ｆは任意であるから適
当な値で構わないが、簡単のため膜厚Ｆ１１０は光学長
にして５λ／３２となるように設定し、図２と同様に光
学長に換算した膜厚Ｅ１０９が同じく光学長に換算した
膜厚Ｄ１０８の（２ｍ＋１）倍となるように反射多層膜
を構成した場合(実線)と、どちらの膜厚も光学長にして
λ／４となるように設定した場合(点線)の反射スペクト
ルを示したものが図３である。光学長に換算した膜厚Ｅ
１０９を膜厚Ｄ１０８の奇数倍にするしないに関わら
ず、膜厚Ｆ１１０は光学長にして５λ／３２となるよう
に設定しているため、反射スペクトルピークの内部にバ
レイが現れている。前述したようにバレイ極小値の波長
が素子としての動作波長λｏｐｅであり、反射スペクト
ルピーク波長λとは異なる。この動作波長λｏｐｅとピ
ーク波長λとの関係は膜厚Ｆ１１０をどのような値にす
るかによって一意的に決められる。本実施例の場合では
先にピーク波長λを設定し、膜厚Ｆ１１０を設定して反
射スペクトルの計算を行ってバレイ極小値をとる波長、
すなわち動作波長λｏｐｅが得られるといった手順にな
ってはいるが、実際には動作波長λｏｐｅを決めてから
逆算をして各層の膜厚決定などといった素子設計を行う
ことになる。

【００２９】図３で得られた結果は図２の場合と同様
に、光学長に換算した膜厚Ｅ１０９を同じく光学長に換
算した膜厚Ｄ１０８の奇数倍にした場合、目的の波長の
二倍の位置にもピークを持ち、かつ波長λ付近のピーク
幅は通常得られるような反射スペクトルのピーク幅の１
／２以下となる。同時に反射スペクトルピーク内部に存
在するバレイの線幅も細くなる。

【００３０】このように、反射スペクトルピーク内の任
意の位置にバレイがくるようにしたうえで、多層膜を構
成する材料のうちの一方の光学的膜厚を他方の材料の光
学的膜厚の奇数倍にして多層膜を構成すると、反射スペ
クトルピーク幅が細くなると同時にピーク内のバレイ幅
も非常に狭いものとなる。

【００３１】最後に、最上層１０７の膜厚Ｇ１１１を光
学長にして（２ｎ＋１）λ／４として反射多層膜を構成
した場合の反射スペクトル形状について図４を用いて説
明する。本実施例では、最上層１０７として半導体Ｂ層
と同様にＡｌＰを用い、半導体Ｂ層１５層目を最上層１
０７に置き換えるかたちにした。光学長に換算した膜厚
Ｅ１０９を同じく光学長に換算した膜厚Ｄ１０８の奇数
倍にした場合の構造について図３で示したのに対し、膜
厚Ｄ１０８は３λ／４としたまま膜厚Ｇ１１１を光学長
にして１１λ／４とした場合(実線)と３λ／４とした場
合(点線)の反射スペクトルを比較したものが図４であ
る。膜厚Ｇ１１１を光学長にして１１λ／４となるよう
にすると、反射スペクトルピークの最高値はほとんど変
化せず、バレイを含んだ形状を維持したままピーク内に
あるバレイ極小値を通常よりも小さくとれるような反射
スペクトル形状にすることができる。

【００３２】以上、図２から図４を用いて説明してきた
ように、多層膜を構成する材料のうちの一方の光学的膜
厚を他方の材料の光学的膜厚の奇数倍にしたうえで、反
射スペクトルピーク内の任意の位置にバレイがくるよう
にし、最上層にあたる部分の光学的膜厚も他方の材料の
奇数倍にしつつ許される限り厚くして構成した反射多層
膜に電圧を印加する場合を説明する。

【００３３】前述のような反射多層膜に電圧印加をして
反射率変調を行う場合、ｐｎ−半導体１０４の内部を境
界としてその両側がそれぞれｐ型、ｎ型となるように不
純物添加を行い、そこへ逆方向電圧を印加する。

【００３４】逆方向電圧を印加する事によって、ｉ−半
導体Ｃ１０４層内の空乏層幅が変化し、場合によっては
ｉ−半導体Ｃ１０４層を挟んでいるｐ−半導体Ａ層１０
２やｎ−半導体Ａ層１０５にまで広がる。このとき空乏
層の広がりによる効果と同時に電圧印加による効果でこ
の層の屈折率値が電圧印加前に対して変化し、実効的な
光学膜厚が変化したことになる。このことは、膜厚Ｆ１
１０の値が変化したことに等価であるから、前述のメイ
ンピーク内の任意の位置にあるバレイはその位置を変
え、本来バレイが位置していた波長において反射率が変
化することになる。これだけの動作が１ないし２ボルト
程度の小電圧印加でも、十分に機能するのであれば膜厚
Ｅ１０９や膜厚Ｇ１１１に工夫を凝らす必要はないが、
実際にそのようなことはなく、１０ないし２０ボルト以
上の電圧印加を要する。このため、前述のように光学長
に換算した膜厚Ｅ１０９が同じく光学長に換算した膜厚
Ｄ１０８の（２ｍ＋１）倍となるようにすることによっ
てピークおよびバレイの幅を狭くしておき、ピークやバ
レイ位置のシフト量がたとえ小さくとも反射率変化を大
きくできうるようにしておけば、電圧印加量を少なくす
ることができる。また、光学長に換算した膜厚Ｇ１１１
を光学長に換算した膜厚Ｄ１０８の奇数倍とするととも
に、極端に厚く積むことによってメインピーク内にある
バレイの極小値を０に近くでき、バレイの位置変化によ
る反射率変調時のコントラスト比を大きくとることがで
きる。

【００３５】また、電圧印加時には最上層１１７の上に
電極形成が必要となり、その電極には光学用の窓を設け
ることになるが、このとき電極が最上層の表面全体を覆
うことにはならず、光学用窓の部分だけは電極を取り除
いてしまう。このため、高濃度に不純物添加がなされ、
なおかつ膜厚が極端に厚くなっているような最上層１１
７の存在は多層膜の面方向に対して電圧を一様に印加す
るにあたっても非常に有効な層となる。なお、本実施の
形態では電圧を印加した場合の例を示したが、電圧の変
わりに、磁気的な力あるいは、応力等の外力でも良い。

【００３６】また、ｐ−半導体多層膜１１２とｎ−半導
体多層膜１１３との位置関係は図１における上下を逆に
した構造であっても良い。

【００３７】以上、計算結果を示したが、実際の実験で
も同様の結果が得られた。

【００３８】なお、本実施の形態では半導体Ａ層にＡｌ
Ｐ、半導体Ｂ層にＧａＰを用いたが、半導体Ａ層と半導
体Ｂ層とが全く同じ組成でさえなければＡｌＰとＧａＰ
との混晶であるＡｌ_xＧａ_1-xＰを用いてもよい。

【００３９】また、基板としてはＧａＰを用いたが、Ｓ
ｉ基板を用いても良く、その場合、３元混晶を用いるこ
とが可能で、半導体Ａ層をＡｌＰ_1-yＮ_y、半導体Ｂ層を
ＧａＰ_1-zＮ_zとしても良く、その際にも両者を全く同じ
組成としない範囲で混晶化した４元混晶を用いてもよ
い。

【００４０】また、ｐ型半導体、ｎ型半導体の不純物添
加量には特に厳密な指定はなく、半導体Ｃ層に使用する
材料や添加不純物の材料によって異なるが、１×１０¹⁷
〜１０¹⁹ｃｍ^-3の範囲内が妥当であり、可能な限り多く
添加した方がよい。

【００４１】また、本実施の形態では半導体Ｃ層を半導
体Ｂ層の８層目と置き換えることにより挿入したが、そ
れに、限定されるものではない。例えば、多層膜の周期
数を１５にした場合、５層目から１１層目までに挿入し
ても同様の結果が得られた。

【００４２】さらに、本実施の形態では半導体Ｃ層に使
用する材料を半導体Ｂ層と同じものとしたが、それに限
定されるものではない。半導体Ａ層と同様でもよいし、
それ以外でもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、所望の光波長領域で透明な材料を反射多層膜層とし
て選ぶことによって任意の光領域でも使用可能な半導体
反射型空間光変調器を実現し、反射多層膜を構成してい
る二種の材料の膜厚のうち一方の材料の膜厚、および最
上層の膜厚を適当に設定することによって反射率変調時
にシフトする反射スペクトルピークの一部分の峡帯域化
と変調度増大とを同時に達成できる。また、この空間光
変調器は共振器構造を必要としないため、作製上の手間
も同時に省けるものであるが、本発明ではさらに反射多
層膜層の周期数をも少なくできるため、作製上の手間を
より一層省くことができる。また、変調度が増大するの
で、自動的に動作電圧も下げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる反射型空間光変
調器の断面図

【図２】本発明の一実施の形態における反射型空間光変
調器の反射スペクトルを示す図

【図３】本発明の一実施の形態における反射型空間光変
調器の反射スペクトルを示す図

【図４】本発明の一実施の形態における反射型空間光変
調器の反射スペクトルを示す図

【図５】従来の反射型空間光変調器の断面図

【符号の説明】

１０１ｐ−半導体基板１０２ｐ−半導体Ａ１０３ｐ−半導体Ｂ１０４ｉ−半導体Ｃ１０５ｎ−半導体Ａ１０６ｎ−半導体Ｂ１０７最上層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の材料を含む第１の層と第２の材料
を含む第２の層を交互に複数回積層した構成を有する反
射多層膜を有し、前記第１の層の膜厚を光学長にして
（２ｍ＋１）λ／４（ただし、ｍは自然数、λは光の波
長）に相当する厚さとし、前記反射多層膜中の所定の位
置に前記第１の層の膜厚以外の膜厚を有する第３の層が
挿入されていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】第２の層の膜厚がλ／４（ただし、λは
光の波長）であることを特徴とする請求項１記載の光変
調器。
【請求項３】反射多層膜の積層方向に電気的外力、磁
気的外力又は応力を印加する手段を有することを特徴と
する請求項１又は２記載の光変調器。
【請求項４】反射多層膜の最上層の膜厚が光学長にし
て（２ｎ＋１）λ／４（ただし、ｎはｎ＞ｍを満たす自
然数、λは光の波長）であることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれか記載の光変調器。
【請求項５】第３の層が、実質的に不純物添加されて
いない領域であって、その領域の両側の反射多層膜領域
の一方がｐ型、他方がｎ型の不純物添加となっているこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の光変
調器。