JP2005114868A - 半導体光変調導波路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 メサ構造の断面と垂直な方向に光を伝搬させた状態で、電極18に電気信号を入力し、n形のInPnクラッド層11とn形InPからなる光変調部の層16−1間に電圧を印加する。InPバリア層15はp形であり、電子に対するポテンシャルバリアとして働くので、層16−1からの電子注入が抑制され、リーク電流の発生が少ない状態でコア層13に電圧を印加して、電気光学効果に基づく光位相の変調を行うことができる。空乏化したバリア層15よりもp形InP領域(分離領域)16−2の方が電位が低いので、ホールが領域16−2に流れこみ、バリア層15中のホールの蓄積を抑制することができる。
【選択図】 図1
Description
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における半導体光変調導波路の構造を図1に示す。基板(図示していない)側から説明すると、11はn形の第3のInPn形クラッド層、12は低ドーピング濃度でInPよりもバンドギャップの小さい第1のInGaAlAsクラッド層(半導体クラッド層)、13は電気光学効果が動作光波長で有効に働き、光吸収が問題とならない程度に低くなる様にその構造が決められた半導体コア層である。本デバイスが、1.5μm帯のデバイスであれば、InGaAlAsのGa/Al組成を変えた層を、それぞれ量子井戸層とバリア層にした多重量子井戸構造とする。
上述した本発明の第1の実施形態では、p形InP領域16−2は光変調部16−1の両脇に配置されているが、導波路が長くなると、光吸収で発生したホールをp形InP領域16−2に効果的に吸収できなくなる。これを防ぐには、本発明の第2の実施形態の構造を表わす図2に示すように、26−2のp形InP領域を光変調部内に多数配置すれば良い。
図3は、本発明の第3の実施形態における半導体光変調導波路の構造を示す。ここで、31はn形の第3の半導体クラッド層、32は第1の半導体クラッド層、33は電気光学効果を持つ半導体コア層、34は第2の半導体クラッド層、35はp形の第5の半導体クラッド層、36−1は第4の半導体クラッド層のn形領域(光変調部)、36−2は第4の半導体クラッド層のp形領域(分離領域)、36−3は第4の半導体クラッド層の接続導波路領域、37,38はn電極、39は第4の半導体クラッド層の接続導波路部分に形成された電極、および40は第4の半導体クラッド層の接続導波路部分を第3のクラッド層と同電位とする配線である。
上述した本発明の第2と第3の実施形態を組み合わせることも有効である。また、上述した本発明の実施形態では、InPとInAlGaAsを材料とする例を述べたが、本発明はAlGaAs系やInGaAsP系を含む他のIII-V族化合物半導体を用いた光電子導波路構造にも同様に適用できる。このように、本発明の実施形態は上述したものに限定されず、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、材質等の置換、形状や個数の変更、周知部品や公知技術との単なる組合せ等は、本発明の実施形態に含まれる。
12 第1の半導体クラッド層
13 電気光学効果を持つ半導体コア層
14 第2の半導体クラッド層
15 p形の第5の半導体クラッド層
16−1 第4の半導体クラッド層のn形領域(光変調部)
16−2 第4の半導体クラッド層のp形領域(分離領域)
16−3 第4の半導体クラッド層の接続導波路領域
17,18 n電極
21 n形の第3の半導体クラッド層
22 第1の半導体クラッド層
23 電気光学効果を持つ半導体コア層
24 第2の半導体クラッド層
25 p形の第5の半導体クラッド層
26−1 第4の半導体クラッド層のn形領域(光変調部)
26−2 第4の半導体クラッド層の光変調部に配置されたp形領域
26−3 第4の半導体クラッド層のp形領域(分離領域)
26−4 第4の半導体クラッド層の接続導波路領域
27,28 n電極
31 n形の第3の半導体クラッド層
32 第1の半導体クラッド層
33 電気光学効果を持つ半導体コア層
34 第2の半導体クラッド層
35 p形の第5の半導体クラッド層
36−1 第4の半導体クラッド層のn形領域(光変調部)
36−2 第4の半導体クラッド層のp形領域(分離領域)
36−3 第4の半導体クラッド層の接続導波路領域
37,38 n電極
39 第4の半導体クラッド層の接続導波路部分に形成された電極
40 第4の半導体クラッド層の接続導波路部分を第3のクラッド層と同位相
とする配線
41 n形の第3の半導体クラッド層
42 p形の半導体クラッド層(バリア層)
43 第1の半導体クラッド層
44 電気光学効果を持つ半導体コア層
45 第2の半導体クラッド層
46−1 第4の半導体クラッド層のn形領域(光変調部)
46−2 第4の半導体クラッド層のp形領域(分離領域)
46−3 第4の半導体クラッド層の接続導波路領域
47,48 n電極
Claims (3)
- 電気光学効果を持つ半導体コア層,該コア層の上下を挟み該コア層のそれよりもバンドギャップの大きな第1及び第2の半導体クラッド層,該第1の半導体クラッド層の下に配置されたn形のドーパントを含む第3の半導体クラッド層,および前記第2の半導体クラッド層の上に配置された第4の半導体クラッド層を少なくとも備えた半導体ヘテロ構造の積層体であって、
基板側に前記第3の半導体クラッド層と前記第1の半導体クラッド層が配置され、前記第2の半導体クラッド層と前記第4の半導体クラッド層間にp形のドーパントを含み前記コア層のそれよりもバンドギャップの大きな第5の半導体層が挿入され、
前記第4のクラッド層内の一部にn形の変調導波路の主領域が形成され、該主領域に隣接する分離領域はp形の導電性を持ち、前記主領域と前記分離領域に共通の電極が接触し、前記第3の半導体クラッド層にもう一つの電極が接触し、両電極を介して前記コア層に電圧が印加される構造を持つことを特徴とする半導体光変調導波路。 - 前記第4のクラッド層内の前記n形の変調導波路の主領域の一部をp形の導電性を持つ領域とし、該p形の導電性を持つ領域がn形主領域と電気的に共通の電極を持つことを特徴とする請求項1に記載の半導体光変調導波路。
- 前記n形の変調導波路の主領域の外側両側の第4のクラッド層に一対の電極が形成され、該電極が前記第3の半導体クラッド層のn電極と接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体光変調導波路。
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