JP2002527793A - 電界効果光吸収変調器とその製造法 - Google Patents
電界効果光吸収変調器とその製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
光を変調するために、導波器コアと、導波器クラッディング４２、４３、５２、５３と、電極４５、５５とを有する導波器を備えた形式の電界効果光吸収変調器（ＥＡＭ）が開示される。この変調器は、電極に加えられた電圧に応答して、変調器の中に放射される光を変調するように構成される。本発明に従い、導波器コア４１、５１の幅および／または厚さが変調器の長さに沿って変化する。導波器に光が入力する部分では、幅／厚さが小さい。これは、導波器に光が入力する部分において吸収を小さくする目的のためである。変調器を製造する１つの方法では、テーパの付いたフォトリソグラフィ・マスク４６を用いることができる。
Description
【０００１】 （発明の技術分野） 本発明は、一部分は電界効果光吸収変調器、特に改良された特性を有する電界
効果光吸収変調器に関し、および一部分はこのような電界効果光吸収変調器を製
造する種々の方法に関する。
効果光吸収変調器に関し、および一部分はこのような電界効果光吸収変調器を製
造する種々の方法に関する。
【０００２】 （関連する技術の説明） 電界効果光吸収変調器（ＥＡＭ）、特に導波器を有しそしていわゆるＤＦＢレ
ーザ（分布型フィードバック・レーザ）と一緒にモノリシックに集積されること
が多い電界効果光吸収変調器は、長距離伝送と組み合わせて、高いビット速度（
典型的には2.5Ｇｂ／ｓおよび10Ｇｂ／ｓ；将来は多分40Ｇｂ／ｓ）での光ファ
イバ伝送に対する非常に重要な部品である。
ーザ（分布型フィードバック・レーザ）と一緒にモノリシックに集積されること
が多い電界効果光吸収変調器は、長距離伝送と組み合わせて、高いビット速度（
典型的には2.5Ｇｂ／ｓおよび10Ｇｂ／ｓ；将来は多分40Ｇｂ／ｓ）での光ファ
イバ伝送に対する非常に重要な部品である。
【０００３】 これに対する理由は、このようなＥＡＭ部品は、例えば直接に変調されるレー
ザ（具体的には、これらは変調の期間中に小さな動的波長偏差、いわゆるチャー
プ（chirp）、を有する）よりもさらに理想的な特性を有することである。さら
に、これらは製造が大幅に簡単であり、そして（例えばニオブ酸リチウムで製造
された例えばマッハ・ツェンダ（Mach-Zender）変調器のような他の種類の外部
光変調器に比べて）低い駆動電圧だけを要求する。波長分割マルチプレクシング
（ＷＤＭ、wavelength division multiplexing）を含む応用に対して、ＥＡＭ部
品が非常に有用であることを少なくとも断っておく。
ザ（具体的には、これらは変調の期間中に小さな動的波長偏差、いわゆるチャー
プ（chirp）、を有する）よりもさらに理想的な特性を有することである。さら
に、これらは製造が大幅に簡単であり、そして（例えばニオブ酸リチウムで製造
された例えばマッハ・ツェンダ（Mach-Zender）変調器のような他の種類の外部
光変調器に比べて）低い駆動電圧だけを要求する。波長分割マルチプレクシング
（ＷＤＭ、wavelength division multiplexing）を含む応用に対して、ＥＡＭ部
品が非常に有用であることを少なくとも断っておく。
【０００４】 従来のＥＡＭ部品は、まわりの材料よりも大きな屈折率を有する導波器コアを
備えた導波器を備えている。例えば、ＥＰ第0,809,129号、ＥＰ第0,726,483号、
ＧＢ第2,281,785号、およびそれらの中の文献を参照されたい。1.3μｍまたは1.
55μｍの光を放射して動作する部品の場合、コアは典型的には、ＩｎＧａＡｓＰ
のような半導体材料またはＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとが交代する層で構成される
。このコアは不純物が添加されていない、またはわずかに不純物が添加されてい
るだけである。このコアの上および下にそれぞれ、典型的には、Ｐ形不純物が添
加されたＩｎＰ層およびＮ形不純物が添加されたＩｎＰ層が配置される。それに
より、完成した構造体はｐ−ｉ−ｎダイオードを構成する。
備えた導波器を備えている。例えば、ＥＰ第0,809,129号、ＥＰ第0,726,483号、
ＧＢ第2,281,785号、およびそれらの中の文献を参照されたい。1.3μｍまたは1.
55μｍの光を放射して動作する部品の場合、コアは典型的には、ＩｎＧａＡｓＰ
のような半導体材料またはＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとが交代する層で構成される
。このコアは不純物が添加されていない、またはわずかに不純物が添加されてい
るだけである。このコアの上および下にそれぞれ、典型的には、Ｐ形不純物が添
加されたＩｎＰ層およびＮ形不純物が添加されたＩｎＰ層が配置される。それに
より、完成した構造体はｐ−ｉ−ｎダイオードを構成する。
【０００５】 変調器を通る時の減衰は、放射された光のフォトンのエネルギとコアのバンド
ギャップ・エネルギとの差に応じて変化する。バンドギャップは、とりわけ加え
られた電界により影響を受ける。したがって、ｐ−ｉ−ｎダイオードは、それが
逆バイアスされる時、放射された光の大部分を吸収するように構成され、それに
よりフォト電流が生ずる。典型的な場合には、10ｄＢ〜30ｄＢの消衰比を達成す
ることができる。
ギャップ・エネルギとの差に応じて変化する。バンドギャップは、とりわけ加え
られた電界により影響を受ける。したがって、ｐ−ｉ−ｎダイオードは、それが
逆バイアスされる時、放射された光の大部分を吸収するように構成され、それに
よりフォト電流が生ずる。典型的な場合には、10ｄＢ〜30ｄＢの消衰比を達成す
ることができる。
【０００６】 このことに関する１つの問題点は、バンドギャップがまた温度により大きく変
化することである。発生するフォト電流はオーム性の加熱を引き起こす原因とな
り、したがって温度が上昇し、それにより減衰が影響を受ける。第１近似では放
射パワーに比例する吸収は、光が変調器の中に放射される変調器の開始部におい
て最高であり、それによりフォト電流もまた変調器の開始部において最高である
。したがって、減衰に対する最も強い影響が変調器の開始部において生ずる。
化することである。発生するフォト電流はオーム性の加熱を引き起こす原因とな
り、したがって温度が上昇し、それにより減衰が影響を受ける。第１近似では放
射パワーに比例する吸収は、光が変調器の中に放射される変調器の開始部におい
て最高であり、それによりフォト電流もまた変調器の開始部において最高である
。したがって、減衰に対する最も強い影響が変調器の開始部において生ずる。
【０００７】 （発明の要約） ディジタル伝送システムにおいてこの温度に対する依存性がどのようにして問
題点を生ずるかを理解するために、下記の例を考察する。長い「ゼロ」のシーケ
ンスの後に１個または複数個の連続する「１」を送りたいとする。これらの「ゼ
ロ」は、逆バイアスされたダイオードに対応する。前記の説明に従い、このこと
は大きな温度の上昇をもたらす、この場合には変調器の開始部において特に大き
な温度の上昇をもたらす。次に、電圧が「１」を伝送するのに対応して低いレベ
ルの値に変えられる時、ダイオードから光パルスが現れる。外部から加えられた
電圧の差を反映する鋭いフランク（flank）の代わりに、遅い立上がりの過程が
達成される。一定の時間間隔の後でのみ、この部品は「１」に対する一定値の光
パワー・レベルに近付く。このことは明らかに、伝送媒体のバンド幅を制限する
。
題点を生ずるかを理解するために、下記の例を考察する。長い「ゼロ」のシーケ
ンスの後に１個または複数個の連続する「１」を送りたいとする。これらの「ゼ
ロ」は、逆バイアスされたダイオードに対応する。前記の説明に従い、このこと
は大きな温度の上昇をもたらす、この場合には変調器の開始部において特に大き
な温度の上昇をもたらす。次に、電圧が「１」を伝送するのに対応して低いレベ
ルの値に変えられる時、ダイオードから光パルスが現れる。外部から加えられた
電圧の差を反映する鋭いフランク（flank）の代わりに、遅い立上がりの過程が
達成される。一定の時間間隔の後でのみ、この部品は「１」に対する一定値の光
パワー・レベルに近付く。このことは明らかに、伝送媒体のバンド幅を制限する
。
【０００８】 本発明の１つの目的は、改良された特性を有する電界効果光吸収変調器を得る
ことである。
ことである。
【０００９】 本発明のまた別の目的は、変調器のコアのバンドギャップが温度により大きく
変化することにより生ずる問題点を有しない電界効果光吸収変調器を得ることで
ある。
変化することにより生ずる問題点を有しない電界効果光吸収変調器を得ることで
ある。
【００１０】 このことに関した本発明の特別の目的は、変調器に加わる電圧が小さくなる時
、短い立上り時間を有する光パルスを供給する電界効果光吸収変調器を得ること
である。
、短い立上り時間を有する光パルスを供給する電界効果光吸収変調器を得ること
である。
【００１１】 本発明のさらに別の目的は、前記電界効果光吸収変調器を製造する方法を得る
ことである。
ことである。
【００１２】 本発明のこの他の目的は、下記の説明から明らかになるであろう。
【００１３】 本発明の第１の特徴に従い、導波器コアと、導波器クラッディングと、電極と
を有し、電極に加えられた電圧に応答して変調器の中に放射された光を変調する
ように構成された、光を変調するために導波器を備えた形式の電界効果光吸収変
調器（ＥＡＭ）が得られる。この変調器の特徴は、光が入力する変調器の部分に
おいて変調器の吸収を小さくする目的のために、光が入力する変調器の部分にお
いて変調器の幅が小さくなるように、導波器コアの幅および／または厚さが変調
器の長さに沿って変化することである。
を有し、電極に加えられた電圧に応答して変調器の中に放射された光を変調する
ように構成された、光を変調するために導波器を備えた形式の電界効果光吸収変
調器（ＥＡＭ）が得られる。この変調器の特徴は、光が入力する変調器の部分に
おいて変調器の吸収を小さくする目的のために、光が入力する変調器の部分にお
いて変調器の幅が小さくなるように、導波器コアの幅および／または厚さが変調
器の長さに沿って変化することである。
【００１４】 この変化は特に、変調器の温度に依存する光学的立上り時間を小さくする目的
のために、変調器の長さに沿って主としてフォト電流の均一な分布およびしたが
って温度の均一な分布が達成されるように構成される。
のために、変調器の長さに沿って主としてフォト電流の均一な分布およびしたが
って温度の均一な分布が達成されるように構成される。
【００１５】 電界効果光吸収変調器は、光ファイバ伝送に対するディジタル信号の強度変調
のために用いられるように構成されることが好ましい。電界効果光吸収変調器は
、半導体基板の上にＤＦＢレーザ（分布型フィードバック・レーザ）と共にモノ
リシックに集積することができ、そして材料のシステムＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡＩＡｓまたはＧａｌｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓのいずれかを用
いて製造することができる。
のために用いられるように構成されることが好ましい。電界効果光吸収変調器は
、半導体基板の上にＤＦＢレーザ（分布型フィードバック・レーザ）と共にモノ
リシックに集積することができ、そして材料のシステムＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ
、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡＩＡｓまたはＧａｌｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓのいずれかを用
いて製造することができる。
【００１６】 導波器コアは、バルク構造体または量子ウエル構造体であることができる。導
波器コアは、埋込み型導波器またはいわゆるリッジ型導波器として作成すること
ができる。
波器コアは、埋込み型導波器またはいわゆるリッジ型導波器として作成すること
ができる。
【００１７】 本発明の第２の特徴に従い、第１の特徴に従う電界効果光吸収変調器（ＥＡＭ
）を製造する方法が得られる。
）を製造する方法が得られる。
【００１８】 変調器の長さに沿って幅が変化する導波器コアを製造するために、いわゆるテ
ーパの付いたリソグラフィ・マスクまたは選択的エッチングを用いることができ
る。もし量子ウエル構造体を有する導波器コアが製造されるならば、量子ウエル
構造体の中に不活性ないわゆるＳＣＨ（分離型閉込めヘテロ構造体、Separate C
onfinement Heterostructure）層を選択的エッチングすることができる。
ーパの付いたリソグラフィ・マスクまたは選択的エッチングを用いることができ
る。もし量子ウエル構造体を有する導波器コアが製造されるならば、量子ウエル
構造体の中に不活性ないわゆるＳＣＨ（分離型閉込めヘテロ構造体、Separate C
onfinement Heterostructure）層を選択的エッチングすることができる。
【００１９】 変調器の長さに沿って厚さが変化する導波器コアを製造するために、ＳＡＥ（
選択的領域エピタクシ）またはマスキングおよびエッチングを通して導波器コア
を部分的にさらに薄く作成する段階を用いることができる。
選択的領域エピタクシ）またはマスキングおよびエッチングを通して導波器コア
を部分的にさらに薄く作成する段階を用いることができる。
【００２０】 本発明の１つの利点は、強度の変調を高速に実行することができることであり
、このことはさらに高い伝送容量を与えるであろう。
、このことはさらに高い伝送容量を与えるであろう。
【００２１】 下記において添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。添付図面に
示された実施例は例示のための実施例であって、本発明の範囲がこれらの実施例
に限定されることを意味するものではない。
示された実施例は例示のための実施例であって、本発明の範囲がこれらの実施例
に限定されることを意味するものではない。
【００２２】 （実施例の詳細な説明） 本発明を完全に理解するために、下記において特定の用途、技術、方法などに
対する特定の実施例が説明される。これらの実施例は例示のためのものであって
、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されることを意味するものではない。け
れども、当業者には容易に分かるように、これらの特定の実施例を変更した他の
変更実施例で本発明を実施することも可能である。他の実施例では、必ずしも必
要でない細部のために本発明の説明が不明確にならないように、よく知られてい
る方法、プロトコル、デバイスまたは回路に関する詳細な説明が省略される。
対する特定の実施例が説明される。これらの実施例は例示のためのものであって
、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されることを意味するものではない。け
れども、当業者には容易に分かるように、これらの特定の実施例を変更した他の
変更実施例で本発明を実施することも可能である。他の実施例では、必ずしも必
要でない細部のために本発明の説明が不明確にならないように、よく知られてい
る方法、プロトコル、デバイスまたは回路に関する詳細な説明が省略される。
【００２３】 図１に示されているように、通常はＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰである半導体材料
のよく知られた従来のＥＡＭ部品１００は、ｉ形層と呼ばれるバルク構造体また
は量子ウエル構造体の導波器コア１０１を備えた導波器を有する。このｉ形層の
屈折率はまわりの材料の屈折率よりも大きい。1.3μｍまたは1.55μｍの波長の
光を放射する場合、典型的な場合にはこのコアは、バルク構造体に対してはＩｎ
ＧａＡｓＰのような半導体材料で、または量子ウエル構造体に対してはＩｎＧａ
ＡｓＰの層とＩｎＰのような層とを交互に重ねた材料で構成される。典型的な場
合には、このコアには不純物がわずかに添加される、または不純物は全く添加さ
れない。コアの上にはＰ形不純物が添加されたＩｎＰ層１０３が配置され、そし
てコアの下にはＮ形不純物が添加されたＩｎＰ層１０５が配置される。したがっ
て、この構造体はｐ−ｉ−ｎダイオードを構成する。またはそれとは異なって、
上側の層にはＮ形不純物を添加しそして下側の層にはＰ形不純物を添加すること
ができる。
のよく知られた従来のＥＡＭ部品１００は、ｉ形層と呼ばれるバルク構造体また
は量子ウエル構造体の導波器コア１０１を備えた導波器を有する。このｉ形層の
屈折率はまわりの材料の屈折率よりも大きい。1.3μｍまたは1.55μｍの波長の
光を放射する場合、典型的な場合にはこのコアは、バルク構造体に対してはＩｎ
ＧａＡｓＰのような半導体材料で、または量子ウエル構造体に対してはＩｎＧａ
ＡｓＰの層とＩｎＰのような層とを交互に重ねた材料で構成される。典型的な場
合には、このコアには不純物がわずかに添加される、または不純物は全く添加さ
れない。コアの上にはＰ形不純物が添加されたＩｎＰ層１０３が配置され、そし
てコアの下にはＮ形不純物が添加されたＩｎＰ層１０５が配置される。したがっ
て、この構造体はｐ−ｉ−ｎダイオードを構成する。またはそれとは異なって、
上側の層にはＮ形不純物を添加しそして下側の層にはＰ形不純物を添加すること
ができる。
【００２４】 波長コアの両側にはＩｎＰが配置される。このＩｎＰ（図１には示されていな
い）には不純物が添加されていることが可能である、または不純物が添加されて
いないことも可能である。この材料は、半分離性のＩｎＰで構成されるのが最も
多い場合である。上側クラッド層１０３の上には、接触体層１０７が配置される
。接触体層１０７の上には、電極１０９が作成される。例えば分離の目的のため
に、電極１０９の正面および背後において、コア１０１と上側クラッド層１０３
との間に半分離性のＩｎＰの層１１１をまた作成することができる。典型的な場
合には、導波器の幅は（単一モードの導波器に対して）約１μｍである。
い）には不純物が添加されていることが可能である、または不純物が添加されて
いないことも可能である。この材料は、半分離性のＩｎＰで構成されるのが最も
多い場合である。上側クラッド層１０３の上には、接触体層１０７が配置される
。接触体層１０７の上には、電極１０９が作成される。例えば分離の目的のため
に、電極１０９の正面および背後において、コア１０１と上側クラッド層１０３
との間に半分離性のＩｎＰの層１１１をまた作成することができる。典型的な場
合には、導波器の幅は（単一モードの導波器に対して）約１μｍである。
【００２５】 レーザ光１１３が図１の左側から変調器１００の中に放射される。そして変調
された光は変調器から図１の右側に出力される。変調器を通る際の減衰は、電極
１０９に加えられる電圧に応じて変化する。もしｐ−ｉ−ｎダイオードが逆バイ
アスされているならば、ｉ形層１０１の中に強い電界が生ずる。するとこの電界
により、注入されたレーザ光１１３の大部分が吸収されるであろう。この現象は
よく知られており、電界効果光吸収と呼ばれている。もしコアがバルク材料で構
成されているならば、この現象はフランツ・ケルディッシュ効果と呼ばれ、そし
てもしコアが量子ウエルで構成されているならば、この現象はシュタルク効果と
呼ばれる。
された光は変調器から図１の右側に出力される。変調器を通る際の減衰は、電極
１０９に加えられる電圧に応じて変化する。もしｐ−ｉ−ｎダイオードが逆バイ
アスされているならば、ｉ形層１０１の中に強い電界が生ずる。するとこの電界
により、注入されたレーザ光１１３の大部分が吸収されるであろう。この現象は
よく知られており、電界効果光吸収と呼ばれている。もしコアがバルク材料で構
成されているならば、この現象はフランツ・ケルディッシュ効果と呼ばれ、そし
てもしコアが量子ウエルで構成されているならば、この現象はシュタルク効果と
呼ばれる。
【００２６】 変調器の長さが100μｍ〜300μｍである場合、そしてｉ形層の厚さが0.1μｍ
と0.4μｍの間である場合（これらは典型的な値である）、もし２Ｖの程度の電
圧が電極に加えられるならば、10ｄＢ〜30ｄＢの消衰比を達成することができる
。この消衰という用語は、「１」が伝送される（変調器の電極の電圧が低いまた
はゼロの）時に変調器から出力される光パワーと、「ゼロ」が伝送される（電極
の負の高電圧、１ボルトまたは数ボルトの）時に出力される光パワーとの間の相
対的な差を意味する。
と0.4μｍの間である場合（これらは典型的な値である）、もし２Ｖの程度の電
圧が電極に加えられるならば、10ｄＢ〜30ｄＢの消衰比を達成することができる
。この消衰という用語は、「１」が伝送される（変調器の電極の電圧が低いまた
はゼロの）時に変調器から出力される光パワーと、「ゼロ」が伝送される（電極
の負の高電圧、１ボルトまたは数ボルトの）時に出力される光パワーとの間の相
対的な差を意味する。
【００２７】 この消衰の値は、入力光のフォトンのエネルギとｉ形層の材料のバンドギャッ
プのエネルギとの差に応じて変化する。この差が小さければ小さい程、加えられ
た単位電圧当たりの吸収にますます大きな変化を達成することができる。それは
、電界効果光吸収がいわゆる共振型の物理現象であることによっている。
プのエネルギとの差に応じて変化する。この差が小さければ小さい程、加えられ
た単位電圧当たりの吸収にますます大きな変化を達成することができる。それは
、電界効果光吸収がいわゆる共振型の物理現象であることによっている。
【００２８】 このことは、下記のように理解することができる。ｉ形領域に電界を加えるこ
とにより、この材料のバンドギャップが減少する。もし与えられた光のエネルギ
がこのバンドギャップ・エネルギよりも小さいならば、このことは吸収の増大を
生ずるであろう。例えばもし波長が1.55μｍ（この波長は0.8ｅＶのフォトン・
エネルギに対応する）の光が変調器の中へと結合されるならば、典型的には、0.
82ｅＶ〜0.88ｅＶの範囲のバンドギャップを有するｉ形層が変調器の中に選定さ
れる。
とにより、この材料のバンドギャップが減少する。もし与えられた光のエネルギ
がこのバンドギャップ・エネルギよりも小さいならば、このことは吸収の増大を
生ずるであろう。例えばもし波長が1.55μｍ（この波長は0.8ｅＶのフォトン・
エネルギに対応する）の光が変調器の中へと結合されるならば、典型的には、0.
82ｅＶ〜0.88ｅＶの範囲のバンドギャップを有するｉ形層が変調器の中に選定さ
れる。
【００２９】 吸収された光はフォト電流を発生する。吸収されたフォトンのおのおのは、１
対のホール／電子を発生する。このホール／電子の対は、加えられた電界により
分離される。一部のホールと一部の電子は再結合する前に接触体に到達し、十分
に良く設計された部品では、もしこの部品がフォト・ダイオードと見なされるな
らば、高い量子効率（＞90％）が達成される。
対のホール／電子を発生する。このホール／電子の対は、加えられた電界により
分離される。一部のホールと一部の電子は再結合する前に接触体に到達し、十分
に良く設計された部品では、もしこの部品がフォト・ダイオードと見なされるな
らば、高い量子効率（＞90％）が達成される。
【００３０】 変調器の開始部において、光パワーが最大である。このことは、電極に逆バイ
アスが加えられている時、この変調器の開始部において吸収が最大であることを
意味する。その後、導波器の中の光パワーは第１近似では指数関数的に減少し、
変調器の終端部分では非常に低いレベルになる。このことは、発生したフォト電
流密度が変調器の開始部（図１の左側）において最大であることを示す。
アスが加えられている時、この変調器の開始部において吸収が最大であることを
意味する。その後、導波器の中の光パワーは第１近似では指数関数的に減少し、
変調器の終端部分では非常に低いレベルになる。このことは、発生したフォト電
流密度が変調器の開始部（図１の左側）において最大であることを示す。
【００３１】 このことは、高い消衰比を得たい場合そして同時に大量の光をＥＭＡ導波器の
中に注入したい場合には特に、深刻な問題点を生ずる原因となり得ることが分か
るであろう。その理由は、局所的な加熱である。数ボリトの逆バイアスが加えら
れそして10ｍＡ〜25ｍＡのフォト電流が流れる場合（この場合は1.55μｍの波長
に対して8ｍＷ〜20ｍＷの光入力パワーに対応する。このような光パワーは、Ｅ
ＡＭ部品が同じ半導体基板の上にＤＦＢレーザ（分布型フィードバック・レーザ
）と共にモノリシックに集積される時に容易に達成される。）、導波器の局所的
な強いオーム性の加熱が得られる。単位面積当たりに発生する熱パワーは、局所
的なフォト電流密度とｉ形層の両端にわたる電圧降下との積によって与えられる
。この加熱は、局所的な温度の増大を生ずる。長さ25μｍの導波器セグメントの
熱抵抗値が1000Ｋ／Ｗの程度である場合、数10ケルビンの局所的な温度の増大が
容易に得られるであろう。しかし、この温度の増大は変調器の中で均一に起こる
のではなく、フォト電流密度と（同じではないけれども）同様の方式で、変調器
の長さに沿って不均一に分布するであろう。
中に注入したい場合には特に、深刻な問題点を生ずる原因となり得ることが分か
るであろう。その理由は、局所的な加熱である。数ボリトの逆バイアスが加えら
れそして10ｍＡ〜25ｍＡのフォト電流が流れる場合（この場合は1.55μｍの波長
に対して8ｍＷ〜20ｍＷの光入力パワーに対応する。このような光パワーは、Ｅ
ＡＭ部品が同じ半導体基板の上にＤＦＢレーザ（分布型フィードバック・レーザ
）と共にモノリシックに集積される時に容易に達成される。）、導波器の局所的
な強いオーム性の加熱が得られる。単位面積当たりに発生する熱パワーは、局所
的なフォト電流密度とｉ形層の両端にわたる電圧降下との積によって与えられる
。この加熱は、局所的な温度の増大を生ずる。長さ25μｍの導波器セグメントの
熱抵抗値が1000Ｋ／Ｗの程度である場合、数10ケルビンの局所的な温度の増大が
容易に得られるであろう。しかし、この温度の増大は変調器の中で均一に起こる
のではなく、フォト電流密度と（同じではないけれども）同様の方式で、変調器
の長さに沿って不均一に分布するであろう。
【００３２】 このことは、ディジタル伝送システムにおいて深刻な問題点を生ずることがあ
る。これらの問題点は、下記の実施例を調べることにより分かるであろう。「ゼ
ロ」の長いシーケンスの後に、１個または複数個の連続する「１」を送りたいと
する。これらの「ゼロ」はｉ形層に加えられる大きな逆バイアス電圧（これは強
い吸収を与える）に対応する。前記で説明した理由により、このことは温度の大
きな増大を生ずる、特に変調器の開始部（図１の左側）において温度の大きな増
大を生ずる。
る。これらの問題点は、下記の実施例を調べることにより分かるであろう。「ゼ
ロ」の長いシーケンスの後に、１個または複数個の連続する「１」を送りたいと
する。これらの「ゼロ」はｉ形層に加えられる大きな逆バイアス電圧（これは強
い吸収を与える）に対応する。前記で説明した理由により、このことは温度の大
きな増大を生ずる、特に変調器の開始部（図１の左側）において温度の大きな増
大を生ずる。
【００３３】 その後、電圧が伝送された「１」に対応する低い値に変わる時、ＥＡＭ部品か
ら図２のものと同様な光出力パルスが得られる。
ら図２のものと同様な光出力パルスが得られる。
【００３４】 図２は、変調器に対する電気入力信号（四角形）と光出力信号（菱形）を時間
の関数として示したグラフである。この場合、入力信号は３個の「ゼロ」とそれ
に続く５個の「１」で構成される。負バイアス（−２Ｖ）において、単位長さ当
たりの強い吸収が原因となって、変調器の開始部始において強い加熱が起こる。
の関数として示したグラフである。この場合、入力信号は３個の「ゼロ」とそれ
に続く５個の「１」で構成される。負バイアス（−２Ｖ）において、単位長さ当
たりの強い吸収が原因となって、変調器の開始部始において強い加熱が起こる。
【００３５】 外部から加えられた電圧の差を反映する鋭いフランクの代わりに、遅い立上が
り過程が得られる。一定の時間間隔の後でのみ、この部品は「１」の光パワーの
一定値に近付く。10Ｇｂ／ｓの伝送容量の場合のＮＲＺ変調に対して、図の時間
スケールの間隔は0.2ナノ秒に対応する。
り過程が得られる。一定の時間間隔の後でのみ、この部品は「１」の光パワーの
一定値に近付く。10Ｇｂ／ｓの伝送容量の場合のＮＲＺ変調に対して、図の時間
スケールの間隔は0.2ナノ秒に対応する。
【００３６】 この振舞いの理由は、吸収係数は電界の強度によって変化することを除いて温
度にもまた強く依存して変化することであり、このことは次に、半導体材料のバ
ンドギャップが温度により変化することに応じて吸収係数が変化することである
。したがって、「ゼロ」の長いシーケンスの後、加えられた逆バイアスが小さく
なった時でも吸収は高いままである。その理由は、温度が高くなっているからで
あり、そしてｉ形層のバンドギャップが小さくなっているからである。図２の定
常状態に落ち着くための時定数は、導波器とまわりの層との間の正確な配置によ
って変化する。吸収は非常に小さな領域の中で起こるので、１ｎｓ以下の時定数
を達成することは十分に可能である。それでもなお、この光学的立上り時間はバ
ンド幅で制限される。この光学的立上り時間を減少させることが望ましく、特に
大幅に減少させることが望ましい。
度にもまた強く依存して変化することであり、このことは次に、半導体材料のバ
ンドギャップが温度により変化することに応じて吸収係数が変化することである
。したがって、「ゼロ」の長いシーケンスの後、加えられた逆バイアスが小さく
なった時でも吸収は高いままである。その理由は、温度が高くなっているからで
あり、そしてｉ形層のバンドギャップが小さくなっているからである。図２の定
常状態に落ち着くための時定数は、導波器とまわりの層との間の正確な配置によ
って変化する。吸収は非常に小さな領域の中で起こるので、１ｎｓ以下の時定数
を達成することは十分に可能である。それでもなお、この光学的立上り時間はバ
ンド幅で制限される。この光学的立上り時間を減少させることが望ましく、特に
大幅に減少させることが望ましい。
【００３７】 前記で説明した問題点を十分に理解することにより、そして変調器の長さに沿
ってさらに均一なフォト電流が分布するように活性吸収層の中の光閉込め因子を
変えることにより、本発明の原理に従う電界効果光吸収変調器が達成される。
ってさらに均一なフォト電流が分布するように活性吸収層の中の光閉込め因子を
変えることにより、本発明の原理に従う電界効果光吸収変調器が達成される。
【００３８】 これによって、温度が局所的に大きく増大することが避けられ、その結果、短
い光学的立上り時間を有する電界効果光吸収変調器が得られる。
い光学的立上り時間を有する電界効果光吸収変調器が得られる。
【００３９】 一定の幅および一定の厚さの導波器コアを備える代わりに、変調器に沿って幅
および／または厚さが変えられる。光が注入される点（図１の左側）のすぐ近く
では、導波器コアは細く／薄く作成されることが好ましく、一方、光が導波器コ
アから放射される点のすぐ近くでは導波器コアは幅が広く／厚く作成されること
が好ましい。
および／または厚さが変えられる。光が注入される点（図１の左側）のすぐ近く
では、導波器コアは細く／薄く作成されることが好ましく、一方、光が導波器コ
アから放射される点のすぐ近くでは導波器コアは幅が広く／厚く作成されること
が好ましい。
【００４０】 この構成では、光閉込め因子が変化し、したがって吸収が変化する。変調器の
開始部において光閉込め因子は小さく、その結果、吸収もまた小さい。このこと
は、変調器が幅が広くおよび／または厚い場合よりも、そこの位置では熱の放出
が小さいことを意味する。さらに、光パワーが吸収により減少した時に、変調器
の導波器コアの幅および／または厚さが増大し、それにより、吸収が増大する。
開始部において光閉込め因子は小さく、その結果、吸収もまた小さい。このこと
は、変調器が幅が広くおよび／または厚い場合よりも、そこの位置では熱の放出
が小さいことを意味する。さらに、光パワーが吸収により減少した時に、変調器
の導波器コアの幅および／または厚さが増大し、それにより、吸収が増大する。
【００４１】 このように、変調器に沿ってさらに均一なフォト電流の分布が達成され、そし
て光注入点に非常に近い小さな領域の中で温度が局所的に大幅に増大することが
避けられる。
て光注入点に非常に近い小さな領域の中で温度が局所的に大幅に増大することが
避けられる。
【００４２】 ＥＡＭ変調器の中の吸収は、光閉込め因子および加えられた電界の強さにより
変化する。下記の結果が得られるであろう。
変化する。下記の結果が得られるであろう。
【００４３】 もし導波器コアの幅だけが変えられるならば、変調器の電極に加えられた電圧
は変調器のｉ形層に、その長さには関係なく比較的に一定の電界強度を与えるで
あろう。けれども、もし導波器が細く作成されるならば、増大した電気抵抗値に
よりおよびしたがって増大した電圧降下により、電界強度と幅との間に一定の依
存関係が存在することができる。このような状況では、要求された効果が増強さ
れる。
は変調器のｉ形層に、その長さには関係なく比較的に一定の電界強度を与えるで
あろう。けれども、もし導波器が細く作成されるならば、増大した電気抵抗値に
よりおよびしたがって増大した電圧降下により、電界強度と幅との間に一定の依
存関係が存在することができる。このような状況では、要求された効果が増強さ
れる。
【００４４】 変調器に沿って完全に均一な吸収（およびしたがって完全に均一なフォト電流
の分布）を達成するために、導波器コアの幅が増大される。導波器コアの幅のこ
の増大により、コアの中の光パワーが前記コアに沿って一定になるような方法で
、閉込め因子の増大が吸収による光パワーの減少を完全に補償するであろう。
の分布）を達成するために、導波器コアの幅が増大される。導波器コアの幅のこ
の増大により、コアの中の光パワーが前記コアに沿って一定になるような方法で
、閉込め因子の増大が吸収による光パワーの減少を完全に補償するであろう。
【００４５】 もし導波器コアの厚さだけが変えられるならば、ｉ形層の中の電界強度がまた
変わるであろう。薄い導波器セグメントは大きな電界強度（この大きな電界強度
は強い吸収を与える）および低い光閉込め因子（この低い光閉込め因子は弱い吸
収を与える）を達成する。換言すれば、もし導波器の厚さが変化することにより
光閉込め因子が変わるならば、反対方向に作用する２つの効果が存在する。
変わるであろう。薄い導波器セグメントは大きな電界強度（この大きな電界強度
は強い吸収を与える）および低い光閉込め因子（この低い光閉込め因子は弱い吸
収を与える）を達成する。換言すれば、もし導波器の厚さが変化することにより
光閉込め因子が変わるならば、反対方向に作用する２つの効果が存在する。
【００４６】 コアの厚さの関数として表された吸収は、一定の厚さに対して最大値を有する
（無限に小さな厚さの極限と無限に大きな厚さの極限は、それぞれ、ゼロ吸収を
与える）。
（無限に小さな厚さの極限と無限に大きな厚さの極限は、それぞれ、ゼロ吸収を
与える）。
【００４７】 変調器に沿ってさらに均一な吸収（およびしたがってさらに均一なフォト電流
の分布）を達成するために、もし厚さが最大吸収に対応する厚さよりも小さい（
これは実際には最もよく起こる場合である）ならば、したがって導波器の厚さは
導波器の出力に向かって増大するであろう。
の分布）を達成するために、もし厚さが最大吸収に対応する厚さよりも小さい（
これは実際には最もよく起こる場合である）ならば、したがって導波器の厚さは
導波器の出力に向かって増大するであろう。
【００４８】 幅および／または厚さの最適な変化は、数値的に評価されることが好ましい。
【００４９】 図３は、導波器の幅が一定である従来の構造体と、本発明に従ういわゆるテー
パのある構造体である幅が変化する構造体とに対して、単位長さ当たりの評価さ
れた相対吸収を縦座標の関数として示したグラフである。光はｘ＝0μｍの位置
で注入される。
パのある構造体である幅が変化する構造体とに対して、単位長さ当たりの評価さ
れた相対吸収を縦座標の関数として示したグラフである。光はｘ＝0μｍの位置
で注入される。
【００５０】 この導波器は量子ウエル構造体（不純物が添加されていないＩｎＧａＡｓＰの
10個の量子ウエルと、この量子ウエルを取り囲むこのウエルよりも大きなバンド
ギャップを有する不純物が添加されていないＩｎＧａＡｓＰの障壁体との構造体
）で構成される。変調器の長さは、この実施例では180μｍである。この部品は
、材料の吸収が500ｃｍ-1であるレベルにまで逆バイアスされる。従来の構造体
の導波器コアは1.0μｍの一定の幅を有し、一方、本発明のテーパのある（すな
わち、導波器に沿って幅が変化している）構造体の導波器コアは、0.5μｍから1
.2μｍまで直線的に変化する幅を有する。この導波器の厚さは、この実施例では
一定に保たれる。
10個の量子ウエルと、この量子ウエルを取り囲むこのウエルよりも大きなバンド
ギャップを有する不純物が添加されていないＩｎＧａＡｓＰの障壁体との構造体
）で構成される。変調器の長さは、この実施例では180μｍである。この部品は
、材料の吸収が500ｃｍ-1であるレベルにまで逆バイアスされる。従来の構造体
の導波器コアは1.0μｍの一定の幅を有し、一方、本発明のテーパのある（すな
わち、導波器に沿って幅が変化している）構造体の導波器コアは、0.5μｍから1
.2μｍまで直線的に変化する幅を有する。この導波器の厚さは、この実施例では
一定に保たれる。
【００５１】 図３に示されているように、変調器に沿って吸収のはるかに均一な分布、すな
わちほぼ均一な分布が達成される。このことは温度の分布をさらに均一にするこ
とに導き、そして変調器の開始部における強い局所的加熱が防止される。
わちほぼ均一な分布が達成される。このことは温度の分布をさらに均一にするこ
とに導き、そして変調器の開始部における強い局所的加熱が防止される。
【００５２】 本発明に従う電界効果光吸収変調器は、光ファイバ伝送に対する強度変調のた
めに用いられることが好ましい。この変調器は単独であることができ、またはレ
ーザ光源とモノリシックに集積することができる。
めに用いられることが好ましい。この変調器は単独であることができ、またはレ
ーザ光源とモノリシックに集積することができる。
【００５３】 それに加えて、もしＥＡＭ部品が高いビット速度に対して適合すべきであるな
らば、電気駆動回路の等価抵抗値と一緒に静電容量値が変調された光の立上り時
間および降下時間に影響するので、小さな静電容量値を有して製造されなければ
ならない、すなわち長さを短く製造しなければならない。
らば、電気駆動回路の等価抵抗値と一緒に静電容量値が変調された光の立上り時
間および降下時間に影響するので、小さな静電容量値を有して製造されなければ
ならない、すなわち長さを短く製造しなければならない。
【００５４】 変化する幅／厚さを有する本発明の変調器の製造は、いくつかの方法で実行す
ることができる。図４および図５を参照して、５つの実施例の方式を下記におい
て簡単に説明する。
ることができる。図４および図５を参照して、５つの実施例の方式を下記におい
て簡単に説明する。
【００５５】 第１の方法は、テーパの付いたフォトリソグラフィ・マスクを用いることによ
り、幅が変化する導波器コアを製造する。導波器コアは、例えば接触リソグラフ
ィ、投射リソグラフィ、Ｅビーム・リソグラフィまたはこれらと同等の方法とい
った従来のフォトリソグラフィと、その後のエッチングとにより定められる。用
いられるべきフォトリソグラフィ・マスクは、本発明に従ってテーパ付きであり
、それにより導波器コアがまたテーパを有するであろう。
り、幅が変化する導波器コアを製造する。導波器コアは、例えば接触リソグラフ
ィ、投射リソグラフィ、Ｅビーム・リソグラフィまたはこれらと同等の方法とい
った従来のフォトリソグラフィと、その後のエッチングとにより定められる。用
いられるべきフォトリソグラフィ・マスクは、本発明に従ってテーパ付きであり
、それにより導波器コアがまたテーパを有するであろう。
【００５６】 この工程の主要な段階が図４に示されている。図４は、いわゆるＢＨ工程（埋
込みヘテロ構造体、Burried Heterostructure）を示しているが、しかし本発明
は他の変更された種類のレーザ／変調器処理工程、例えばリッジ・レーザの製造
に応用することができる。図４は、Ｉ．上から見た導波器コア・マスクの図、Ｉ
Ｉ．マスキングの後であるがしかしエッチングの前のＩ．の線Ａ−Ａおよび線Ｂ
−Ｂに沿っての横断面図、ＩＩＩ．エッチングの後の同じ横断面の図、ＩＶ．処
理工程が完了した後の同じ横断面の図を示す。これらの図において、参照番号４
１は導波器コアを示し、４２はＮ形不純物が添加されたＩｎＰを示し、４３はＰ
形不純物が添加されたＩｎＰを示し、４４は半分離性のＩｎＰを示し、４５は電
極を示し、そして４６はマスクを示す。
込みヘテロ構造体、Burried Heterostructure）を示しているが、しかし本発明
は他の変更された種類のレーザ／変調器処理工程、例えばリッジ・レーザの製造
に応用することができる。図４は、Ｉ．上から見た導波器コア・マスクの図、Ｉ
Ｉ．マスキングの後であるがしかしエッチングの前のＩ．の線Ａ−Ａおよび線Ｂ
−Ｂに沿っての横断面図、ＩＩＩ．エッチングの後の同じ横断面の図、ＩＶ．処
理工程が完了した後の同じ横断面の図を示す。これらの図において、参照番号４
１は導波器コアを示し、４２はＮ形不純物が添加されたＩｎＰを示し、４３はＰ
形不純物が添加されたＩｎＰを示し、４４は半分離性のＩｎＰを示し、４５は電
極を示し、そして４６はマスクを示す。
【００５７】 第２の方法は、選択的エッチングにより変化する幅を有する導波器コアを製造
する。エッチングされるべきでない導波器セグメントのマスキングと組み合わせ
て、導波器コア材料をエッチングするがしかしまわりの材料はエッチングしない
選択的エッチングを用いることにより、異なるセグメントの中では異なる幅を有
する導波器が達成される。この選択的エッチングは、湿式エッチングであること
が好ましい。この方法は導波器の幅に別々の段階を与えるが、しかし長さの異な
るマスクを用いてこれらのエッチング段階を複数回繰り返すことにより、導波器
の幅をさらに連続的に変えることを達成することができる。
する。エッチングされるべきでない導波器セグメントのマスキングと組み合わせ
て、導波器コア材料をエッチングするがしかしまわりの材料はエッチングしない
選択的エッチングを用いることにより、異なるセグメントの中では異なる幅を有
する導波器が達成される。この選択的エッチングは、湿式エッチングであること
が好ましい。この方法は導波器の幅に別々の段階を与えるが、しかし長さの異な
るマスクを用いてこれらのエッチング段階を複数回繰り返すことにより、導波器
の幅をさらに連続的に変えることを達成することができる。
【００５８】 図５は、幅が変化する導波器を達成するために、また別の方法に従う異なる主
要な段階を示した図である。したがって図５は、Ｉ．上から見た導波器マスクの
図、ＩＩ．マスキングの後であるがしかしエッチングの前のＩ．の線Ａ−Ａおよ
び線Ｂ−Ｂに沿っての横断面図、ＩＩＩ．エッチングの後の同じ横断面の図、Ｉ
Ｖ．選択的エッチングの後の同じ横断面の図、Ｖ．処理工程が完了した後の同じ
横断面の図である。これらの図において、参照番号５１は導波器コアを示し、５
２はＮ形不純物が添加されたＩｎＰを示し、５３はＰ形不純物が添加されたＩｎ
Ｐを示し、５４は半分離性のＩｎＰを示し、５５は電極を示し、５６は導波器マ
スクを示し、そして５７は選択的エッチングのためのマスクを示す。
要な段階を示した図である。したがって図５は、Ｉ．上から見た導波器マスクの
図、ＩＩ．マスキングの後であるがしかしエッチングの前のＩ．の線Ａ−Ａおよ
び線Ｂ−Ｂに沿っての横断面図、ＩＩＩ．エッチングの後の同じ横断面の図、Ｉ
Ｖ．選択的エッチングの後の同じ横断面の図、Ｖ．処理工程が完了した後の同じ
横断面の図である。これらの図において、参照番号５１は導波器コアを示し、５
２はＮ形不純物が添加されたＩｎＰを示し、５３はＰ形不純物が添加されたＩｎ
Ｐを示し、５４は半分離性のＩｎＰを示し、５５は電極を示し、５６は導波器マ
スクを示し、そして５７は選択的エッチングのためのマスクを示す。
【００５９】 第３の方法は、不活性なＳＣＨ（分離閉込めヘテロ構造体）層、すなわち１つ
のタスクとして光閉込め因子に影響を与えるべきであるそしてとりわけ量子ウエ
ル構造体に用いられる層、をエッチングで選択的に除去することにより、幅が変
化する導波器コアを製造する。
のタスクとして光閉込め因子に影響を与えるべきであるそしてとりわけ量子ウエ
ル構造体に用いられる層、をエッチングで選択的に除去することにより、幅が変
化する導波器コアを製造する。
【００６０】 第４の方法は、ＳＡＧ（選択的領域エピタクシ）を用いることにより、テーパ
付きの変化する厚さを有する導波器コアを製造する。導波器コアのエピタクシの
前に、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンのマスクがこの構造体の上に取付
けられる。導波器コア層であるｉ形層の成長速度は、したがって導波器コア層で
あるｉ形層の厚さは、マスクまでの距離に応じて変化する。マスクを適切に設計
する場合、テーパの付いた厚さを有する層が達成される。
付きの変化する厚さを有する導波器コアを製造する。導波器コアのエピタクシの
前に、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンのマスクがこの構造体の上に取付
けられる。導波器コア層であるｉ形層の成長速度は、したがって導波器コア層で
あるｉ形層の厚さは、マスクまでの距離に応じて変化する。マスクを適切に設計
する場合、テーパの付いた厚さを有する層が達成される。
【００６１】 第５の方法は、コア層を部分的に薄く作成することにより、テーパの付いた厚
さを有する導波器コアを製造する。層が薄くなければならない領域の中のコア層
を（マスキングとエッチングを用いて）薄く作成することにより、厚さを変化さ
せることを達成することができる。このことはコア層の厚さの中で別々の段階を
与えるが、しかし異なるマスクを有する段階を複数回繰り返すことにより、導波
器コアの厚さをさらに連続的に変化させることを達成することができる。
さを有する導波器コアを製造する。層が薄くなければならない領域の中のコア層
を（マスキングとエッチングを用いて）薄く作成することにより、厚さを変化さ
せることを達成することができる。このことはコア層の厚さの中で別々の段階を
与えるが、しかし異なるマスクを有する段階を複数回繰り返すことにより、導波
器コアの厚さをさらに連続的に変化させることを達成することができる。
【００６２】 前記で説明した方法を２つまたはさらに多数個を組み合わせて用いることもま
た可能である。
た可能である。
【００６３】 本発明は前記で説明した実施例および添付図面に示された実施例に限定される
わけではなく、本発明の範囲内において変更することができる。特に、電界効果
光吸収変調器の材料、寸法または製造法に関して制限されないのは明らかである
。
わけではなく、本発明の範囲内において変更することができる。特に、電界効果
光吸収変調器の材料、寸法または製造法に関して制限されないのは明らかである
。
【図１】 先行技術に従う電界効果光吸収変調器の横断面図。
【図２】 ３個の「ゼロ」とそれに続く５個の「１」とから成る電気入力信号に応答する
場合における図１の変調器からの光出力信号の１つの例を示した図。
場合における図１の変調器からの光出力信号の１つの例を示した図。
【図３】 導波器の幅が一定である従来の変調器の場合と、本発明の好ましい実施例に従
って変化する幅（「テーパの付いた」構造体）を有する変調器の場合とに対して
、単位長さ当たりの評価された相対吸収を縦方向の位置座標の関数として示した
図。
って変化する幅（「テーパの付いた」構造体）を有する変調器の場合とに対して
、単位長さ当たりの評価された相対吸収を縦方向の位置座標の関数として示した
図。
【図４】 本発明の好ましい実施例に従い導波器の幅が変化する電界効果光吸収変調器を
製造する際におけるいわゆるＢＨ（埋込みヘテロ構造体）工程の主要な段階を示
した図。
製造する際におけるいわゆるＢＨ（埋込みヘテロ構造体）工程の主要な段階を示
した図。
【図５】 本発明のまた別の好ましい実施例に従い導波器の幅が変化する電界効果光吸収
変調器を製造する際における選択的エッチングを用いた工程の主要な段階を示し
た図。
変調器を製造する際における選択的エッチングを用いた工程の主要な段階を示し
た図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ
Claims (23)
- 【請求項１】 導波器コアと、導波器クラッディング４２、４３、５２、５
３と、電極４５、５５とを有し、前記電極に加えられた電圧に応答して変調器の
中に放射された光を変調するために構成された、光を変調するための導波器形式
の電界効果光吸収変調器（ＥＡＭ、Electro-Absorption Modulator）であって、
前記変調器に光が入力する部分において前記変調器の吸収を小さくする目的のた
めに光が入力する前記変調器の部分においてその幅が小さくする目的で前記導波
器コア４１、５１の幅が変調器の長さに沿って変化することを特徴とする前記電
界効果光吸収変調器。 - 【請求項２】 請求項１記載の電界効果光吸収変調器において、前記変調器
の光学的立上り時間が温度により変化するのを小さくする目的のために前記変調
器に沿って主として均一なフォト電流の分布を生ずるようにそしてしたがって主
として均一な温度の分布を生ずるように前記変化が構成されることを特徴とする
前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電界効果光吸収変調器におい
て、光ファイバ伝送のためにディジタル信号の強度変調に対して用いられるよう
に構成されることを特徴とする前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電界効果光吸収変調
器において、半導体基板の上に少なくとも１個のＤＦＢ（分布型フィードバック
、Distributed Feedback）レーザと共にモノリシックに集積されることを特徴と
する前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電界効果光吸収変調
器において、材料ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡＩＡｓまたはＧ
ａｌｎＡｓ／ＡｌＧａＡｓのいずれかで少なくとも部分的に製造されることを特
徴とする前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項６】 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電界効果光吸収変調
器において、前記導波器コアがバルク構造体または量子ウエル構造体であること
を特徴とする前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項７】 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電界効果光吸収変調
器において、前記導波器が埋込み型導波器またはリッジ（ridge）型導波器とし
て設計されることを特徴とする前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項８】 導波器コアと、導波器クラッディング４２、４３、５２、５
３と、電極４５、５５とを有し、および前記電極に加えられた電圧に応答して変
調器の中に放射された光を変調するために構成された、光を変調するための導波
器形式の電界効果光吸収変調器（ＥＡＭ）であって、前記変調器の光が入力する
部分において前記変調器の吸収を小さくする目的で光が入力する前記変調器の部
分においてその厚さが小さくなるように前記導波器コア４１、５１の厚さが前記
変調器の長さに沿って変化することを特徴とする前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項９】 請求項８記載の電界効果光吸収変調器において、前記変調器
の光学的立上り時間が温度により変化するのを小さくする目的のために前記変調
器に沿って主として均一なフォト電流の分布を生ずるようにそしてしたがって主
として均一な温度の分布を生ずるように前記変化が構成されることを特徴とする
前記電界効果光吸収変調器。 - 【請求項１０】 導波器コアと、導波器クラッディング４２、４３、５２、
５３と、電極４５、５５とを有し、および前記電極に加えられた電圧に応答して
変調器の中に放射された光を変調するために構成された、光を変調するための導
波器形式の電界効果変調器（ＥＡＭ）を製造する方法であって、前記変調器の光
が入力する部分において前記変調器の吸収を小さくする目的で前記変調器の光が
入力する部分において幅が小さくなるように前記変調器の長さに沿って変化する
幅を有する前記変調器を作成することを特徴とする前記方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法において、前記導波器コアが１個ま
たは複数個のいわゆるテーパの付いたフォトグラフィ・マスク４６を用いて作成
されることを特徴とする前記方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、前記導波器コアが連続的
に変化する幅を有して作成されることを特徴とする前記方法。 - 【請求項１３】 請求項１０記載の方法において、前記導波器コアが選択的
エッチングを用いて作成されることを特徴とする前記方法。 - 【請求項１４】 請求項１０記載の方法において、前記導波器コアが不活性
のいわゆるＳＣＨ（分離型閉込めヘテロ構造体、Separate Confinement Heteros
tructure）層の選択的エッチングを用いて量子ウエル構造体で作成されることを
特徴とする前記方法。 - 【請求項１５】 導波器コアと、導波器クラッディング４２、４３、５２、
５３と、電極４５、５５とを有し、および前記電極に加えられた電圧に応答して
変調器の中に放射された光を変調するために構成された、光を変調するための導
波器形式の電界効果光吸収変調器（ＥＡＭ）を製造する方法であって、前記変調
器の光が入力する部分において前記変調器の吸収を小さくする目的で前記変調器
の光が入力する部分において小さな厚さが得られるように前記変調器の長さに沿
って変化する厚さを有する前記変調器を作成することを特徴とする前記方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の方法において、前記導波器コアがＳＡＥ
（選択的領域エピタクシ、Selective Area Epitaxy）を用いて作成されることを
特徴とする前記方法。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の方法において、前記導波器コアが連続的
に変化する厚さを有して作成されることを特徴とする前記方法。 - 【請求項１８】 請求項１５記載の方法において、前記導波器コアの厚さを
マスキングおよびエッチングによりさらに小さく作成することを特徴とする前記
方法。 - 【請求項１９】 請求項１０〜請求項１８のいずれかに記載の方法において
、前記変調器の光学的立上り時間が温度により変化するのを小さくする目的のた
めに前記変調器に沿って主として均一なフォト電流の分布を生ずるようにそして
したがって主として均一な温度の分布を生ずるように前記変化が形成されること
を特徴とする前記方法。 - 【請求項２０】 請求項１０〜請求項１９のいずれかに記載の方法において
、半導体基板の上に少なくとも１個のＤＦＢ（分布型フィードバック）レーザと
共にモノリシックに集積された前記変調器を作成することを特徴とする前記方法
。 - 【請求項２１】 請求項１０〜請求項２０のいずれかに記載の方法において
、材料ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡＩＡｓまたはＧａｌｎＡｓ
／ＡｌＧａＡｓのいずれかを少なくとも部分的に用いて前記変調器を作成するこ
とを特徴とする前記方法。 - 【請求項２２】 請求項１０〜請求項２１のいずれかに記載の方法において
、バルク構造体または量子ウエル構造体の前記導波器コアを作成することを特徴
とする前記方法。 - 【請求項２３】 請求項１０〜請求項２２のいずれかに記載の方法において
、前記導波器が埋込み型導波器またはリッジ型導波器として設計されることを特
徴とする前記方法。
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|---|---|---|---|
| SE9803522-3 | 1998-10-15 | ||
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-
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