JP2011186057A - 半導体マッハツェンダ型光変調器、光伝送装置、半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法及び半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法 - Google Patents
半導体マッハツェンダ型光変調器、光伝送装置、半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法及び半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】光伝送装置は、一方のアーム111に、その光吸収係数が他の部分に比べて大きな、出力光の強度が最小となる電圧を各電極15に印加した場合におけるアーム111の伝搬損失とアーム112の伝搬損失とが一致するように、その形状が定められた損失調整部14が設けられている半導体MZ光変調器10と、半導体MZ光変調器10の各電極15に、同時刻における時間変化率の正負が逆の,振幅が等しい変調電圧を印加する駆動回路18とを、備える。
【選択図】図1
Description
電力の小さなMZ光変調器を実現できる。そのため、半導体を用いたMZ光変調器(以下、半導体MZ光変調器と表記する)の開発が進められているのであるが、半導体MZ光変調器は、上記内容のプッシュ・プル駆動では、チャープを充分に小さくできないものとなっている。
作用による励起子吸収波長の変化によって屈折率変化を生じる現象である。特に量子井戸構造中では励起子の解離が妨げられることにより、Stark効果が増強され、支配的な屈折
率変化機構となる(非特許文献1参照)。
であるが、そのような半導体MZ光変調器におけるアームの屈折率変化Δnは、以下の(6)式で表せることが知られている(非特許文献1、2参照)。なお、この(6)式及び
以下の各式において、n0は、電界(電圧)印加がない状態での屈折率であり、Eは、量子井戸に印加されている電界の電界強度である。また、sは、半導体材料によって定まる係数(定数)である。
プが少ない形で駆動できる。
差を付けることは、非現実的である。
小値を揃えた駆動が出来るため、チャープ量を最小にすることが出来る。そのため、半導体MZ光変調器10を、アーム111及び112間の初期位相差が“π/2+2nπ”ラジアンであるものとした上で、駆動回路18として、各アーム11Xを伝搬する光に、−π/4ラジアン〜+π/4ラジアンの位相変化を生じさせる変調電圧を出力するものを採用しているのである。
りSiO2膜22が形成される。次いで、『SiO2膜22上へフォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストを露光し、露光したフォトレジストを現像する』といった手順で、SiO2膜22上に所定形状(詳細は後述)のレジストパターン40が形成される。
)等によりウェットエッチングされる。その後、レジストパターン40が除去されることにより、n−InP基板21上に、図5B、図5Cに示したような形状の2つの選択成長マスク領域23(SiO2膜22の一部)が設けられている構造が製造される。
長法)により、100nm程度の厚さの,n型のInPバッファ層24が積層される(図5D)。次いで、そのInPバッファ層24上に、InGaAsP−井戸とInP−障壁から成るMQW(Multi-Quantum Wells:多重量子井戸)層25が形成される。
成(例えば、In(0.6)Ga(0.4)As(0.85)P(0.15))と層厚(例えば10nm)とを決定しておくことが望ましい。この時、上記高成長速度領域では、成長速度比に応じてMQW層厚が大きく(ここでは12nmに)なる。
上記した光伝送装置は、各種の変形を行うことが出来るものである。例えば、光伝送装置を、図6に示した構成を有する半導体MZ光変調器10を備えた装置、すなわち、光分配器12及び光結合器13として、MMIカプラではなく、Y分岐導波路が使用されている半導体MZ光変調器10を備えた装置に変形することが出来る。また、光伝送装置を、光分配器12及び光結合器13として、方向性結合器が使用されている半導体MZ光変調器10を備えた装置に変形することも出来る。
素からなる混晶を活性層としたもの)に変形することも出来る。また、半導体MZ光変調
器10を、双方のアーム111及び112に、それぞれ、損失調整部14相当のものが設けられているもの(オフ状態における両アーム111及び112間の損失が一致するように、各アーム11Xで損失が調整される構成を有するもの)に変形することも出来る。
前記第1の光導波路に電圧を印加するための第1電極と、
前記第2の光導波路に電圧を印加するための第2電極と、
を備え、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の少なくとも一方の光導波路の一部に、その光吸収係数が当該光導波路の他の部分に比べて大きな損失調整部であって、出力光の強度が最小となる電圧を前記第1電極及び前記第2電極に印加した場合における前記第1の光導波路の伝搬損失と前記第2の光導波路の伝搬損失とが一致するように、その形状が定められた損失調整部が、設けられている
ことを特徴とする半導体マッハツェンダ型光変調器。
前記光導波路の前記他の部分の量子井戸よりも層厚が厚い量子井戸である
ことを特徴とする付記1に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。
前記損失調整部として機能する部分を含む、光伝播方向に沿って連続的に厚みの変化する量子井戸構造を有する光導波路である
ことを特徴とする付記1に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。
ことを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか一項に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。
ことを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか一項に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。
前記第1の光伝送路の前記第1電極により覆われていない部分、又は、前記第2の光伝送路の前記第2電極により覆われていない部分に設けられている
ことを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか一項に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。
器と、
前記半導体マッハツェンダ型光変調器の前記第1電極と前記第2電極とに、同時刻における時間変化率の正負が逆の,振幅が等しい変調電圧を印加することによって、前記半導体マッハツェンダ型光変調器を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする光伝送装置。
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の少なくとも一方の光導波路の一部に、その光吸収係数が当該光導波路の他の部分に比べて大きな損失調整部であって、出力光の強度が最小となる電圧を前記第1電極及び前記第2電極に印加した場合における前記第1の光導波路の伝搬損失と前記第2の光導波路の伝搬損失とが一致するように、その形状が定められた損失調整部を形成する損失調整部形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法。
前記光導波路形成工程及び前記損失調整部形成工程として、
前記量子井戸の構成材料を堆積させることにより、前記マスクが形成された前記半導体基板上に、少なくとも一方の光導波路の一部に、前記損失調整部として機能する,他の部分の量子井戸よりも層厚が厚い部分が存在する、マッハツェンダ干渉計を成す,半導体量子井戸構造を有する第1及び第2の光導波路を形成する工程が行われる
ことを特徴とする付記8に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法。
前記半導体マッハツェンダ型光変調器の,マッハツェンダ干渉計を成している2本の光導波路に、同時刻における時間変化率の正負が逆の,振幅が等しい変調電圧を印加することによって、前記半導体マッハツェンダ型光変調器を駆動する
ことを特徴とする半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法。
出力光の強度が最小となる電圧を各光導波路に印加した場合における両光導波路の伝搬損失が等しい変調器である
ことを特徴とする付記10に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法。
111,112 アーム
12 光分配器
13 光結合器
14 損失調整部
15 電極
15a パッド
17 光源
18 駆動回路
19 ヒータ電極
21 n−InP基板
22,32 SiO2膜
23 選択成長マスク領域
24 InPバッファ層
25 MQW層
26 InPクラッド層
27 InGaAsコンタクト層
31 SI−InP層
33 Au/Zn/Au電極
34 Au電極
35 AuGe/Au膜
36 Auメッキ層
37 裏面電極
40 レジストパターン
41 マスクパターン
42,44 レジストマスク
42a 開口部
Claims (8)
- マッハツェンダ干渉計を成す、半導体量子井戸構造を有する第1及び第2の光導波路と、
前記第1の光導波路に電圧を印加するための第1電極と、
前記第2の光導波路に電圧を印加するための第2電極と、
を備え、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の少なくとも一方の光導波路の一部に、その光吸収係数が当該光導波路の他の部分に比べて大きな損失調整部であって、出力光の強度が最小となる電圧を前記第1電極及び前記第2電極に印加した場合における前記第1の光導波路の伝搬損失と前記第2の光導波路の伝搬損失とが一致するように、その形状が定められた損失調整部が、設けられている
ことを特徴とする半導体マッハツェンダ型光変調器。 - 前記損失調整部が、
前記光導波路の前記他の部分の量子井戸よりも層厚が厚い量子井戸である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。 - 前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の少なくとも一方が、
前記損失調整部として機能する部分を含む、光伝播方向に沿って連続的に厚みの変化する量子井戸構造を有する光導波路である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。 - 前記第1の光導波路と前記第2の光導波路との間の初期位相差が、π/2+2nπ(nは、整数)ラジアンである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器と、
前記半導体マッハツェンダ型光変調器の前記第1電極と前記第2電極とに、同時刻における時間変化率の正負が逆の,振幅が等しい変調電圧を印加することによって、前記半導体マッハツェンダ型光変調器を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする光伝送装置。 - 半導体基板上に、マッハツェンダ干渉計を成す、半導体量子井戸構造を有する第1及び第2の光導波路を形成する光導波路形成工程と、
前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路の少なくとも一方の光導波路の一部に、その光吸収係数が当該光導波路の他の部分に比べて大きな損失調整部であって、出力光の強度が最小となる電圧を前記第1電極及び前記第2電極に印加した場合における前記第1の光導波路の伝搬損失と前記第2の光導波路の伝搬損失とが一致するように、その形状が定められた損失調整部を形成する損失調整部形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法。 - 半導体基板の前記損失調整部を形成すべき部分の近傍に量子井戸の構成材料がその上に積層されないマスクを設け、その後、前記半導体基板上に量子井戸の構成材料を堆積することにより、前記他の部分の量子井戸よりも層厚が厚くなるように形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法。 - 半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法であって、
前記半導体マッハツェンダ型光変調器の,マッハツェンダ干渉計を成している2つの光
導波路に、同時刻における時間変化率の正負が逆の,振幅が等しい変調電圧を印加することによって、前記半導体マッハツェンダ型光変調器を駆動する
ことを特徴とする半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法。
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