JP2783871B2 - Waveguide optical device - Google Patents

Waveguide optical device

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JP2783871B2
JP2783871B2 JP28417989A JP28417989A JP2783871B2 JP 2783871 B2 JP2783871 B2 JP 2783871B2 JP 28417989 A JP28417989 A JP 28417989A JP 28417989 A JP28417989 A JP 28417989A JP 2783871 B2 JP2783871 B2 JP 2783871B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、導波路中を進む光の位相、強度、経路等
を電気的に制御するための導波型光素子に関するもので
ある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical element for electrically controlling the phase, intensity, path and the like of light traveling in a waveguide.

(従来の技術) 例えば光通信においては、導波路中を伝搬している光
信号の位相、強度、伝搬経路等を電気的に制御出来る素
子が必要になる。このような素子としては、導波路の音
響光学効果による光の変化を用いたもの、導波路の電気
光学効果による光の変化を用いたもの、方向性結合器を
利用したもの、さらには、例えば文献(信学技報MW86−
22(1986))に開示されているように半導体材料で構成
された導波型光素子であってキャリア注入により導波路
の屈折率を変化させるタイプの導波型光素子等があっ
た。
(Prior Art) For example, in optical communication, an element that can electrically control the phase, intensity, propagation path, and the like of an optical signal propagating in a waveguide is required. As such an element, one using a change in light due to the acousto-optic effect of the waveguide, one using a change in light due to the electro-optic effect of the waveguide, one using a directional coupler, and, for example, Literature (IEICE Technical Report MW86−
22 (1986)), there is a waveguide type optical element made of a semiconductor material, which changes the refractive index of a waveguide by carrier injection.

キャリア注入により導波路の屈折率を変化させる導波
型光素子(以下、導波型光素子と称する場合このタイプ
の光素子を意味するものとする。)は、他の素子に比
し、小型化し易く、分離能力に優れ、高集積化し易いと
いう利点がある。
A waveguide-type optical element that changes the refractive index of a waveguide by carrier injection (hereinafter referred to as this type of optical element when referred to as a waveguide-type optical element) is smaller in size than other elements. It is advantageous in that it can be easily formed, has excellent separation ability, and is easily integrated.

以下、第4図(A)及び(B)特に第4図(B)を参
照して上記文献に開示されている従来の全反射型の導波
型光素子の構成につき簡単に説明する。ここで、第4図
(A)は、従来の導波型光素子を概略的に示した平面
図、また第4図(B)は、この導波型光素子を第4図
(A)中のI−Iに沿って切って示した断面図である。
Hereinafter, the configuration of the conventional total reflection type waveguide optical device disclosed in the above document will be briefly described with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B), and particularly to FIG. 4 (B). Here, FIG. 4 (A) is a plan view schematically showing a conventional waveguide type optical device, and FIG. 4 (B) shows this waveguide type optical device in FIG. 4 (A). FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.

第4図(B)において、11はn型InP基板を示す。こ
のn型InP基板11上には、基板側から順に、i型InGaAsP
光導波層13、n型InPクラッド層15及びn型InGaAsPキャ
ップ層17が設けられている。そして、n型InP基板11の
所定領域(電流通路でない領域)には電流狭窄を目的と
した亜鉛拡散層11aが形成されており、また、n型InPク
ラッド層15及びn型InGaAsPキャップ層17夫々の所定領
域(電流通路となる領域)には電流狭窄を目的とした亜
鉛拡散層16が形成されている。さらにn型InGaAsPキャ
ップ層17の亜鉛拡散層16が形成された領域以外の領域上
には、SiO2膜19が形成されている。さらに、n型InGaAs
Pキャップ層17の亜鉛拡散によりP型となった領域上に
は、p側電極21が接続され、また、n型InP基板11の裏
面にはn型電極23が形成されている。
In FIG. 4 (B), reference numeral 11 denotes an n-type InP substrate. On the n-type InP substrate 11, i-type InGaAsP
An optical waveguide layer 13, an n-type InP cladding layer 15, and an n-type InGaAsP cap layer 17 are provided. A zinc diffusion layer 11a for current confinement is formed in a predetermined region (a region other than a current path) of the n-type InP substrate 11, and an n-type InP cladding layer 15 and an n-type InGaAsP cap layer 17 are respectively provided. A zinc diffusion layer 16 for current confinement is formed in a predetermined region (a region serving as a current path). Further, an SiO 2 film 19 is formed on a region of the n-type InGaAsP cap layer 17 other than the region where the zinc diffusion layer 16 is formed. Furthermore, n-type InGaAs
A p-side electrode 21 is connected to a region of the P cap layer 17 which has become P-type due to zinc diffusion, and an n-type electrode 23 is formed on the back surface of the n-type InP substrate 11.

この従来の導波型光素子では、i型InGaAsP光導波層1
3の、亜鉛拡散層16下側に対応する領域が屈折率可変領
域13aになる。そして、p側電極21及びn側電極23間に
所定の電圧を印加することにより光導波層13にキャリア
が注入されるので屈折率可変領域13aの屈折率が変化し
て、導波型光素子がオン状態になる。
In this conventional waveguide type optical device, an i-type InGaAsP optical waveguide layer 1 is used.
3, the region corresponding to the lower side of the zinc diffusion layer 16 becomes the variable refractive index region 13a. Then, by applying a predetermined voltage between the p-side electrode 21 and the n-side electrode 23, carriers are injected into the optical waveguide layer 13, so that the refractive index of the refractive index variable region 13a changes, and the waveguide type optical element Is turned on.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の導波型光素子では、これをオフ
状態とするために光導波層からキャリアを引き出そうと
しても、キャリアである正孔及び電子を同時に引き出す
ことは構造上難しい。このため、キャリアの消去は、電
子及び正孔の再結合によって行なわざるを得ないので導
波型光素子の動作速度はキャリアのライフタイムによっ
て制限されてしまい高速に出来ないという問題点があっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described waveguide type optical element, even if it is attempted to extract carriers from the optical waveguide layer in order to turn it off, holes and electrons as carriers are simultaneously extracted. Is structurally difficult. For this reason, carriers have to be erased by recombination of electrons and holes, so that the operating speed of the waveguide type optical element is limited by the carrier lifetime and cannot be performed at high speed. .

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、
従ってこの発明の目的は、動作速度の改善が図れる導波
型光素子を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point,
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a waveguide type optical device capable of improving the operation speed.

(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明によれば、半導
体基板に少なくとも光導波層を具える導波型光素子であ
って、この光導波層を進む光の制御を、この光導波層に
注入されるキャリアに起因するこの光導波層の屈折率変
化により行なう導波型光素子において、 半導体基板をn+型半導体基板とし、 このn+型半導体基板上に該基板側から順に、 キャリア濃度が基板側から上方にゆくに従い減少して
いるn型半導体層と、 このn型半導体層の屈折率及び当該光導波層上に形成
される半導体層の屈折率よりも高い屈折率を有するi型
半導体層で構成した光導波層と、 少なくともこの光導波層よりも伝導帯がエネルギー的
に高い半導体層と、 n+型半導体層とを具え、そして、該n+型半導体層上に
設けた電極と、前記基板裏面に設けた電極と を具えて成ることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, according to the present invention, there is provided a waveguide-type optical element including at least an optical waveguide layer on a semiconductor substrate, wherein light traveling through the optical waveguide layer is provided. In a waveguide type optical element in which control is performed by changing the refractive index of the optical waveguide layer caused by carriers injected into the optical waveguide layer, the semiconductor substrate is an n + type semiconductor substrate, and the n + type semiconductor substrate is In order from the substrate side, an n-type semiconductor layer in which the carrier concentration decreases as going upward from the substrate side, a refractive index of the n-type semiconductor layer and a refractive index of a semiconductor layer formed on the optical waveguide layer. comprising an optical waveguide layer constituted by the i-type semiconductor layer having a high refractive index, at least the conduction band than the optical waveguide layer is energetically higher semiconductor layer, and n + -type semiconductor layer also, and the n + An electrode provided on the type semiconductor layer, And an electrode provided on the back surface of the substrate.

(作用) この発明の導波型光素子の構成によれば以下のような
作用が得られる。
(Operation) According to the configuration of the waveguide type optical element of the present invention, the following operation can be obtained.

…半導体基板をn+型半導体基板としているので、多数
キャリアは電子になる。
... Since the semiconductor substrate is an n + type semiconductor substrate, majority carriers become electrons.

…半導体基板上に、基板側から上方に行くに従いキャ
リア濃度が減少するn型半導体層を設けてあるので、当
該導波型光素子にn+基板側が負電位となるように電圧を
印加すると、電子は光導波層中にスムースに注入され
る。さらに光導波層の基板側とは反対側に光導波層より
も伝導帯がエネルギー的に高い半導体層を設けてあるの
で、光導波層に注入された電子は光導波層に効果的に蓄
えられる。この結果、光導波層の屈折率変化が効率良く
起こり当該導波型光素子をオン状態に出来る。
... Since an n-type semiconductor layer whose carrier concentration decreases from the substrate side toward the top is provided on the semiconductor substrate, when a voltage is applied to the waveguide type optical element so that the n + substrate side has a negative potential, Electrons are smoothly injected into the optical waveguide layer. Further, since a semiconductor layer having a conduction band higher in energy than the optical waveguide layer is provided on the opposite side of the optical waveguide layer from the substrate side, electrons injected into the optical waveguide layer are effectively stored in the optical waveguide layer. . As a result, the refractive index of the optical waveguide layer changes efficiently, and the waveguide type optical element can be turned on.

…光導波層をi型の半導体層で構成しているので、こ
の層ではフリーキャリアによる光吸収が生じない。従っ
て光導波層により光信号が吸収される程度を低減出来
る。さらに、光導波層の屈折率をこの光導波層上下の層
の屈折率より高くしてあるので、光信号は光導波層に効
率的に閉じ込められる。
... Since the optical waveguide layer is composed of an i-type semiconductor layer, light absorption by free carriers does not occur in this layer. Therefore, the extent to which the optical signal is absorbed by the optical waveguide layer can be reduced. Further, since the refractive index of the optical waveguide layer is higher than the refractive indexes of the layers above and below the optical waveguide layer, the optical signal is efficiently confined in the optical waveguide layer.

…当該導波型光素子にn+基板側が正電位となるように
電圧を印加すると、光導波層から電子を引き出せる。し
かし、光導波層上には光導波層よりも伝導帯がエネルギ
ー的に高い半導体層を設けてあるので、この半導体層の
上側に在る半導体層から光導波層に電子が流入すること
を防止する(ブロック作用)。この結果、当該導波型光
素子を速やかにオフ状態に出来る。
... When a voltage is applied to the waveguide type optical element so that the n + substrate side has a positive potential, electrons can be extracted from the optical waveguide layer. However, since a semiconductor layer having a higher conduction band than the optical waveguide layer in terms of energy is provided on the optical waveguide layer, it is possible to prevent electrons from flowing into the optical waveguide layer from the semiconductor layer above the semiconductor layer. Yes (block action). As a result, the waveguide type optical element can be quickly turned off.

…最上層に設けたn+型半導体層は、この上に形成され
る電極とのオーミック性を良好にすると共に、光導波層
により強い電界を与える。
... The n + type semiconductor layer provided on the uppermost layer improves ohmic properties with an electrode formed thereon, and gives a stronger electric field to the optical waveguide layer.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の導波型光素子の実施
例につき説明する。
(Example) Hereinafter, an example of a waveguide type optical element of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、以下の説明に用いる各図はこの発明を理解出来
る程度に概略的に示してあるにすぎない。従って図中の
各構成成分の寸法、形状、配置関係は一例であり、この
発明がこれらにのみ限定されるものではないことは理解
されたい。
It should be noted that the drawings used in the following description are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood. Therefore, it should be understood that the dimensions, shapes, and arrangement relationships of the components in the drawings are merely examples, and the present invention is not limited only to these.

第1図は、この発明を第4図に示したような全反射型
(交差型)の導波型光素子に適用した実施例の説明に供
する図であり、特に実施例の導波型光素子の交差部分を
導波路と直交する方向で切って示した断面図である。
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a total reflection type (crossed type) waveguide type optical element as shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a crossing portion of an element cut in a direction orthogonal to a waveguide.

この実施例の導波型光素子は、n+型半導体基板として
n+型InP基板31を用いている。
The waveguide type optical element of this embodiment is an n + type semiconductor substrate.
An n + -type InP substrate 31 is used.

そしてこのn+型InP基板31上には、キャリア濃度が基
板31側から上方にゆくに従い減少しているn型半導体層
としてのn型InGaAsPクラッド層33が設けてある。キャ
リア濃度が基板31側から上方にゆくに従い減少している
n型InGaAsPクラッド層33の形成は、当該半導体層を成
長させる際に成長が進むに従い不純物濃度を減じること
で行なえる。
On the n + -type InP substrate 31, there is provided an n-type InGaAsP cladding layer 33 as an n-type semiconductor layer in which the carrier concentration decreases as going upward from the substrate 31 side. The formation of the n-type InGaAsP cladding layer 33 in which the carrier concentration decreases as going upward from the substrate 31 side can be performed by decreasing the impurity concentration as the semiconductor layer grows.

さらにこのn型InGaAsPクラッド層33上には光導波層3
5であって、n型InGaAsPクラッド層33の屈折率及び当該
光導波層35上に形成される半導体層37(後述する)の屈
折率よりも高い屈折率を有するi型半導体層この場合i
型InGaAsP層で構成された光導波層35が設けてある。
Further, an optical waveguide layer 3 is formed on the n-type InGaAsP cladding layer 33.
5, an i-type semiconductor layer having a refractive index higher than the refractive index of the n-type InGaAsP cladding layer 33 and the refractive index of the semiconductor layer 37 (described later) formed on the optical waveguide layer 35;
An optical waveguide layer 35 composed of a type InGaAsP layer is provided.

さらにこのi型InGaAsP光導波層35上には、光導波層3
5よりも伝導帯がエネルギー的に高い半導体層であって
然もこの半導体層上に形成される半導体層よりも伝導帯
がエネルギー的に高い半導体層としてのn型InGaAsPブ
ロック層37が設けてある。なお伝導帯の高さの制御は、
組成比を変えることにより行なえる。また、この実施例
のn型InGaAsPブロック層37は、一部がリッジ状に突出
した突出部37aを有した構造としてあると共にこの突出
部37aに凹部37bを有した構造としてある。リッジ状突出
部37aによれば、光を光導波層35に効率的に閉じ込める
ことが出来る。
Further, on the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35, an optical waveguide layer 3
An n-type InGaAsP block layer 37 is provided as a semiconductor layer whose conduction band is higher in energy than the semiconductor layer whose conduction band is higher in energy than that of the semiconductor layer formed on this semiconductor layer. . The height of the conduction band is controlled by
This can be achieved by changing the composition ratio. Further, the n-type InGaAsP block layer 37 of this embodiment has a structure having a protrusion 37a partially protruding in a ridge shape and a structure having a recess 37b in the protrusion 37a. According to the ridge-shaped protrusion 37a, light can be efficiently confined in the optical waveguide layer 35.

さらに、n型InGaAsPブロック層37の凹部37bには、n+
型半導体層としてのn+型InP層39が設けてあり、このn+
型InP層39上には第一の電極41が、また、n+型InP基板31
の裏面には第二の電極43がそれぞれ設けてある。
Further, the concave portion 37b of the n-type InGaAsP block layer 37 has n +
It is provided with a n + -type InP layer 39 serving as a type semiconductor layer, the n +
On top -type InP layer 39 is the first electrode 41, also, n + -type InP substrate 31
The second electrode 43 is provided on the back surface of the first electrode.

上述のような構成の実施例の導波型光素子の、第一及
び第二の電極41,43間に何の電圧も印加していない状態
でのエネルギバンド図を第2図(A)に示す。第2図
(A)において、51はフェルミ準位、53は伝導帯、55は
価電子帯をそれぞれ示す。
FIG. 2 (A) is an energy band diagram of the waveguide type optical device having the above-described configuration in a state where no voltage is applied between the first and second electrodes 41 and 43. Show. In FIG. 2 (A), 51 indicates a Fermi level, 53 indicates a conduction band, and 55 indicates a valence band.

i型InGaAsP光導波層35のバンド幅は、基板31、n型I
nGaAsPクラッド層33、n型InGaAsPブロック層37及びn+
型In層39夫々のバンド幅に比べ小さくなっており、n型
InGaAsPブロック層37の伝導帯の高さは、i型InGaAsP光
導波層35及びn+型InP層39夫々の伝導帯の高さよりも高
くなっている。電子は、n型InGaAsPクラッド層33中のn
+InP基板31側近傍(第2図(A)中57を付して示す領
域)で止められている。
The bandwidth of the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35 is the
nGaAsP cladding layer 33, n-type InGaAsP block layer 37 and n +
N-type layer 39 is smaller than the bandwidth of each
The height of the conduction band of the InGaAsP block layer 37 is higher than that of each of the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35 and the n + -type InP layer 39. Electrons are n-type n-type InGaAsP cladding layers 33
+ Stopped near the InP substrate 31 side (the area indicated by 57 in FIG. 2 (A)).

上述のような構成の実施例の導波型光素子の第一及び
第二の電極41,43間に、第一の電極41がプラス及び第二
の電極43がマイナスとなるように電圧を印加すると、n
型InGaAsPクラッド層33中のn+InP基板31側近傍に止めら
れていた電子はi型InGaAsP光導波層35へ接近し及び注
入される。この電子は、InGaAsPブロック層37の作用に
よりi型InGaAsP光導波層35に蓄積される。そしてこの
電子のプラズマ効果により、i型InGaAsP光導波層35の
屈折率が変化し、この結果、i型InGaAsP光導波層35を
伝搬している光信号が制御される。
A voltage is applied between the first and second electrodes 41 and 43 of the waveguide type optical device having the above-described configuration so that the first electrode 41 is positive and the second electrode 43 is negative. Then, n
The electrons stopped near the n + InP substrate 31 in the type InGaAsP cladding layer 33 approach and are injected into the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35. These electrons are accumulated in the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35 by the action of the InGaAsP block layer 37. Then, due to the plasma effect of the electrons, the refractive index of the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35 changes, and as a result, the optical signal propagating through the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35 is controlled.

第3図は、第一の電極41をプラス及び第二の電極43を
マイナスとして電圧を印加した状態の実施例の導波型光
素子の光導波層35の突出部37a下側部分に電子が集めら
れた状態を、模式的に示した図である。また、第2図
(B)は、第一の電極41をプラス及び第二の電極43をマ
イナスとして電圧を印加した状態の実施例の導波型光素
子のエネルギバンド図である。
FIG. 3 shows a state in which a voltage is applied with the first electrode 41 being positive and the second electrode 43 being negative, and electrons are present on the lower part of the protruding portion 37a of the optical waveguide layer 35 of the embodiment of the waveguide type optical device. It is the figure which showed the collected state typically. FIG. 2 (B) is an energy band diagram of the waveguide type optical element according to the embodiment in a state where a voltage is applied with the first electrode 41 being plus and the second electrode 43 being minus.

これに対し、第一及び第二の電極41,43間に第一の電
極41をマイナス及び第二の電極43をプラスとして電圧を
印加すると、i型InGaAsP光導波層35に蓄積されていた
電子は基板31側に引き出される。この時、n+型InP層41
側からの光導波層35への電子の流入は、n型InGaAsPブ
ロック層37の作用により防止される。従って、導波型光
素子はオフ状態になる。第2図(C)は、第一の電極41
をマイナス及び第二の電極43をプラスとして電圧を印加
した状態の実施例の導波型光素子のエネルギバンド図で
ある。
On the other hand, when a voltage is applied between the first and second electrodes 41 and 43 with the first electrode 41 being negative and the second electrode 43 being positive, electrons accumulated in the i-type InGaAsP optical waveguide layer 35 are obtained. Is drawn out to the substrate 31 side. At this time, the n + type InP layer 41
The flow of electrons from the side into the optical waveguide layer 35 is prevented by the action of the n-type InGaAsP block layer 37. Therefore, the waveguide type optical element is turned off. FIG. 2C shows the first electrode 41.
FIG. 9 is an energy band diagram of the waveguide type optical element of the embodiment in a state where a voltage is applied with the minus sign and the second electrode 43 plus.

以上がこの発明の導波型光素子の実施例の説明であ
る。しかしこの発明は上述の実施例のみに限定されるも
のではなく以下に説明するような種々変更を加えること
が出来る。
The above is the description of the embodiments of the waveguide type optical element of the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below can be added.

上述の実施例は、基板をn+型InP基板31とし、この基
板31上に、n型InGaAsPクラッド層33、i型InGaAsP光導
波層35、n型InGaAsPブロック層37及びn+型InP層39をこ
の順に具えた構成としていた。しかし、導波型光素子の
構成材料はこれらに限られるものではない。例えば基板
をn+型GaAs基板とし、この基板上に、n型GaAlAsクラッ
ド層、i型GaAs光導波層、n型GaAlAsブロック層37及び
n+型GaAs層をこの順に具えた構成とした場合も実施例と
同様な効果が期待出来る。
In the above-described embodiment, the substrate is an n + -type InP substrate 31, and an n-type InGaAsP cladding layer 33, an i-type InGaAsP optical waveguide layer 35, an n-type InGaAsP block layer 37 and an n + -type InP layer 39 are provided on the substrate 31. In this order. However, the constituent materials of the waveguide type optical element are not limited to these. For example, the substrate is an n + -type GaAs substrate, and on this substrate, an n-type GaAlAs cladding layer, an i-type GaAs optical waveguide layer, an n-type GaAlAs block layer 37 and
The same effect as that of the embodiment can be expected also in the case where the n + type GaAs layer is provided in this order.

また、上述の実施例はこの発明を全反射型の導波型光
素子に適用した例であった。しかし、この発明は、方向
性結合器型の光素子に適用することも出来る。
The above embodiment is an example in which the present invention is applied to a total reflection type waveguide optical device. However, the present invention can also be applied to a directional coupler type optical element.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の導波
型光素子によれば、キャリアを電子としており然も簡単
な構造であるにもかかわらず光導波層への電子の注入と
光導波層からの電子の引き出しとを夫々容易に行なうこ
とが出来る。従って、正孔・電子夫々をキャリアとして
用い然もキャリアの消失を電子及び正孔の再結合によっ
て行なっていた従来の導波型光素子に比し、高速動作が
可能になる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the waveguide type optical element of the present invention, although the carrier is an electron, the electron is transmitted to the optical waveguide layer despite its simple structure. Injection and extraction of electrons from the optical waveguide layer can be easily performed. Therefore, high-speed operation is possible as compared with a conventional waveguide type optical element in which holes and electrons are used as carriers and carriers are eliminated by recombination of electrons and holes.

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

第1図は、実施例の導波型光素子の構成を示す断面図、 第2図(A)〜(C)は、実施例の説明に供するエネル
ギーバンド図、 第3図は、実施例の説明に供する図、 第4図(A)及び(B)は、従来技術の説明に供する図
である。 31……n+型半導体基板、 33……キャリア濃度が上方にゆくに従い減少しているn
型半導体層(クラッド層) 35……i型光導波層 37……少なくとも光導波層よりも伝導帯がエネルギー的
に高い半導体層(ブロック層) 37a……突出部 37b……凹部、39……n+半導体層 41……第一の電極、43……第二の電極 51……フェルミ準位、53……伝導帯 55……価電子帯 57……電子が止められている領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide type optical element according to an embodiment, FIGS. 2 (A) to 2 (C) are energy band diagrams for explaining the embodiment, and FIG. FIGS. 4 (A) and 4 (B) are diagrams for explanation of the prior art. 31... N + type semiconductor substrate, 33... N in which the carrier concentration decreases as going upward
Type semiconductor layer (cladding layer) 35 i-type optical waveguide layer 37 Semiconductor layer (block layer) having a conduction band higher in energy than at least the optical waveguide layer 37a Projecting portion 37b Concave portion 39 n + semiconductor layer 41 first electrode 43 second electrode 51 Fermi level 53 conduction band 55 valence band 57 region where electrons are stopped.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/00 - 1/025 G02F 1/29 - 1/313 G02F 1/35 - 3/02 G02B 6/12 - 6/14──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/00-1/025 G02F 1/29-1/313 G02F 1/35-3/02 G02B 6 / 12-6/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板に少なくとも光導波層を具える
導波型光素子であって、該光導波層を進む光の制御を、
該光導波層に注入されるキャリアに起因する該光導波層
の屈折率変化により行なう導波型光素子において、 半導体基板をn+型半導体基板とし、 該n+型半導体基板上に該基板側から順に、 キャリア濃度が該基板側から上方にゆくに従い減少して
いるn型半導体層と、 該n型半導体層の屈折率及び当該光導波層上に形成され
る半導体層の屈折率よりも高い屈折率を有するi型半導
体層で構成した光導波層と、 少なくとも該光導波層よりも伝導帯がエネルギー的に高
い半導体層と、 n+型半導体層とを具え、 該n+型半導体層上と前記基板の裏面とに電極をそれぞれ
具えていること を特徴とする導波型光素子。
1. A waveguide type optical device comprising at least an optical waveguide layer on a semiconductor substrate, wherein control of light traveling through the optical waveguide layer is performed by:
In a waveguide type optical element performed by changing the refractive index of the optical waveguide layer caused by carriers injected into the optical waveguide layer, a semiconductor substrate is an n + type semiconductor substrate, and the substrate side is provided on the n + type semiconductor substrate. An n-type semiconductor layer in which the carrier concentration decreases upward from the substrate side, and a refractive index of the n-type semiconductor layer and a refractive index higher than the refractive index of the semiconductor layer formed on the optical waveguide layer. an optical waveguide layer constituted by the i-type semiconductor layer having a refractive index, at least energetically higher conduction band than the optical waveguide layer semiconductor layer, comprising the n + -type semiconductor layer, the n + -type semiconductor layer And a back surface of the substrate, respectively, provided with electrodes.
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