JP2963527B2 - 半導体面型光変調素子 - Google Patents
半導体面型光変調素子Info
- Publication number
- JP2963527B2 JP2963527B2 JP29126990A JP29126990A JP2963527B2 JP 2963527 B2 JP2963527 B2 JP 2963527B2 JP 29126990 A JP29126990 A JP 29126990A JP 29126990 A JP29126990 A JP 29126990A JP 2963527 B2 JP2963527 B2 JP 2963527B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active layer
- electrodes
- semiconductor
- signal light
- stacking direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種光回路、光情報処理装置等において用
いられる光スイッチ等の半導体面型光変調素子に関す
る。
いられる光スイッチ等の半導体面型光変調素子に関す
る。
従来の技術 従来、この種の光スイッチとしては例えば特開昭58−
50517号公報に示されるものがある。第５図及び第６図
はその構成例を示すもので、入力用光導波路１・出力用
光導波路２間を、導波構造を持つ半導体PN接合素子（光
スイッチ素子）３により光結合したものである。このPN
接合素子３は例えばGaAlAs/GaAsのダブルヘテロ接合型
の半導体レーザ構造のものである。注入電流印加用電圧
Ｖ（RLは負荷抵抗）によるPN接合素子３への注入電流を
オン・オフさせることにより、導波部での利得が制御さ
れ、出力光のスイッチ動作が行われる。第６図は２×２
マトリックススイッチ構成例を示し、４は光分岐回路、
５は光合波回路である。
50517号公報に示されるものがある。第５図及び第６図
はその構成例を示すもので、入力用光導波路１・出力用
光導波路２間を、導波構造を持つ半導体PN接合素子（光
スイッチ素子）３により光結合したものである。このPN
接合素子３は例えばGaAlAs/GaAsのダブルヘテロ接合型
の半導体レーザ構造のものである。注入電流印加用電圧
Ｖ（RLは負荷抵抗）によるPN接合素子３への注入電流を
オン・オフさせることにより、導波部での利得が制御さ
れ、出力光のスイッチ動作が行われる。第６図は２×２
マトリックススイッチ構成例を示し、４は光分岐回路、
５は光合波回路である。
また、面型半導体光増幅器としては、特開平１−3128
79号公報に示されるものがある。第７図はその構成例を
示すもので、柱状に形成された活性層６の側面を、これ
よりエネルギーギャップが大きく、低屈折率のクラッド
層７により埋込んだ構造を有し、電極８から電流を注入
することにより出力光を変調させるものである。９は絶
縁膜である。
79号公報に示されるものがある。第７図はその構成例を
示すもので、柱状に形成された活性層６の側面を、これ
よりエネルギーギャップが大きく、低屈折率のクラッド
層７により埋込んだ構造を有し、電極８から電流を注入
することにより出力光を変調させるものである。９は絶
縁膜である。
発明が解決しようとする課題 特開昭58−50517号公報方式による場合、基板面に平
行な活性層を有するため、その製造上、増幅利得が偏波
面依存性を持つものとなってしまう。また、基本的に
は、面内での導波光を制御するため、二次元アレイ状に
集積化させることは困難である。
行な活性層を有するため、その製造上、増幅利得が偏波
面依存性を持つものとなってしまう。また、基本的に
は、面内での導波光を制御するため、二次元アレイ状に
集積化させることは困難である。
一方、特開平１−312879号公報方式による場合、二次
元アレイ化は可能であるが、柱状に活性層６をエッチン
グしたり、埋込み再結晶成長させるため、素子加工が複
雑となり、生産性に問題がある。
元アレイ化は可能であるが、柱状に活性層６をエッチン
グしたり、埋込み再結晶成長させるため、素子加工が複
雑となり、生産性に問題がある。
課題を解決するための手段 半導体基板上に、活性層の厚さ方向両面をこの活性層
より低屈折率で禁止帯幅の大きい半導体結晶層により挾
み込んだ二重ヘテロ構造を有する半導体面型光変調素子
において、二重ヘテロ構造の積層方向両面に、積層方向
に入射伝搬する信号光の光路を挾んで電極を分割形成
し、これらの電極間に極性可変の電圧を印加する電源手
段を接続した。
より低屈折率で禁止帯幅の大きい半導体結晶層により挾
み込んだ二重ヘテロ構造を有する半導体面型光変調素子
において、二重ヘテロ構造の積層方向両面に、積層方向
に入射伝搬する信号光の光路を挾んで電極を分割形成
し、これらの電極間に極性可変の電圧を印加する電源手
段を接続した。
作用 二重ヘテロ構造の積層方向両面に形成した電極に印加
する電圧の極性を切換え、活性層に対する電流注入方向
を切換えることにより、活性層は再結合化領域となった
り損失領域となったとする。この時、電極は全面には形
成されておらず、信号光の光路を挾んで分割形成されて
いるので、電極のない活性層部分では電圧対応部分と同
様に、例えば電極対応部分の活性層領域が損失領域とな
った場合、信号光に対して吸収性を示し、逆極性の電圧
を印加した場合には信号光は活性層で殆ど吸収されず出
力されることになる。よって、信号光の光路における活
性層の吸収を制御することで出力光を変調制御できる。
このような光変調素子は二重ヘテロ構造の通常の半導体
レーザをベースとするもので集積化に適し、かつ、小型
で生産性のよいもので、同一半導体基板上にモノリシッ
クに集積形成することにより、二次元アレイ状の多チャ
ネル化も容易に実現できる。
する電圧の極性を切換え、活性層に対する電流注入方向
を切換えることにより、活性層は再結合化領域となった
り損失領域となったとする。この時、電極は全面には形
成されておらず、信号光の光路を挾んで分割形成されて
いるので、電極のない活性層部分では電圧対応部分と同
様に、例えば電極対応部分の活性層領域が損失領域とな
った場合、信号光に対して吸収性を示し、逆極性の電圧
を印加した場合には信号光は活性層で殆ど吸収されず出
力されることになる。よって、信号光の光路における活
性層の吸収を制御することで出力光を変調制御できる。
このような光変調素子は二重ヘテロ構造の通常の半導体
レーザをベースとするもので集積化に適し、かつ、小型
で生産性のよいもので、同一半導体基板上にモノリシッ
クに集積形成することにより、二次元アレイ状の多チャ
ネル化も容易に実現できる。
実施例 本発明の第一の実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。
説明する。
まず、概念的に示す第１図により基本構成及び動作を
説明する。本実施例の光変調素子20は、基本的には、半
導体基板21上に半導体結晶を順次積層した構造で、活性
層22を、この活性層22より禁止帯幅の大きな半導体層2
3,24で挾み込んだ二重ヘテロ接合構造を有する。即ち、
通常の半導体レーザと同じ構造である。25はキャップ層
である。
説明する。本実施例の光変調素子20は、基本的には、半
導体基板21上に半導体結晶を順次積層した構造で、活性
層22を、この活性層22より禁止帯幅の大きな半導体層2
3,24で挾み込んだ二重ヘテロ接合構造を有する。即ち、
通常の半導体レーザと同じ構造である。25はキャップ層
である。
しかして、積層方向の両面には一対の電極26,27が形
成されるが、これらの電極26,27は中間部分を積層方向
に信号光28を入出力させるように左右に分割され、各々
電極26a,26b,27a,27bとして形成されている。
成されるが、これらの電極26,27は中間部分を積層方向
に信号光28を入出力させるように左右に分割され、各々
電極26a,26b,27a,27bとして形成されている。
より具体的には、ｎ形のGaAs基板21上に通常の半導体
結晶プロセスを用いてｎ形のAlxGa1-xAs（通常、ｘ＝0.
35〜0.5）のクラッド層23、ｐ形のGaAsによる活性層2
2、ｐ形のAlxGa1-xAsのクラッド層24及びｐ形のGaAsの
キャップ層25を順次積層した構造で、両面に電極26a,26
b,27a,27bを分割形成する。これらの電極26a,27a間及び
電極26b,27b間には極性可変（順方向／逆方向）の電圧
を印加する電源手段（図示せず）が接続されている。
結晶プロセスを用いてｎ形のAlxGa1-xAs（通常、ｘ＝0.
35〜0.5）のクラッド層23、ｐ形のGaAsによる活性層2
2、ｐ形のAlxGa1-xAsのクラッド層24及びｐ形のGaAsの
キャップ層25を順次積層した構造で、両面に電極26a,26
b,27a,27bを分割形成する。これらの電極26a,27a間及び
電極26b,27b間には極性可変（順方向／逆方向）の電圧
を印加する電源手段（図示せず）が接続されている。
なお、基板21の中間部分にはエッチングにより窓21a
が形成され、信号光28の基板21による吸収が防止されて
いる。
が形成され、信号光28の基板21による吸収が防止されて
いる。
このような構成において、第１図により動作原理を説
明する。いま、電極26a,27a間及び電極26b,27b間に電圧
を印加し、電極26a,26b側から電流を注入すると、電極2
6a,26b下の対応する活性層部分22a,22bで再結合が生
じ、二重ヘテロ構造とへき開により形成された端面の反
射鏡29a,29bとにより発生した光は共振器内を伝搬す
る。この時、電極26,27が分割形成されており、活性層2
2の中間部分22cは、通常、損失領域となるが、注入電流
が増していくとこの中間部分22cの吸収は飽和する。こ
の状態で、信号光28を中間部分22cに向けて積層方向に
入射させると、信号光28の波長が活性層22のバンドギャ
ップ近傍の場合、吸収されず積層方向に伝搬し出力され
る。
明する。いま、電極26a,27a間及び電極26b,27b間に電圧
を印加し、電極26a,26b側から電流を注入すると、電極2
6a,26b下の対応する活性層部分22a,22bで再結合が生
じ、二重ヘテロ構造とへき開により形成された端面の反
射鏡29a,29bとにより発生した光は共振器内を伝搬す
る。この時、電極26,27が分割形成されており、活性層2
2の中間部分22cは、通常、損失領域となるが、注入電流
が増していくとこの中間部分22cの吸収は飽和する。こ
の状態で、信号光28を中間部分22cに向けて積層方向に
入射させると、信号光28の波長が活性層22のバンドギャ
ップ近傍の場合、吸収されず積層方向に伝搬し出力され
る。
一方、電極26a,27a間及び電極26b,27b間に逆バイアス
となるように電圧を印加すると、電極に対応する活性層
部分22a,22bは損失領域となる。この状態で信号光28を
中間部分22cに向けて入射させるとこの中間部分22cで吸
収され、信号光強度が低下した状態で出力される。
となるように電圧を印加すると、電極に対応する活性層
部分22a,22bは損失領域となる。この状態で信号光28を
中間部分22cに向けて入射させるとこの中間部分22cで吸
収され、信号光強度が低下した状態で出力される。
即ち、電極対26a,27a及び電極対26b,27b間に印加する
電圧を順方向／逆方向で切換えることにより、中間部分
22cにおける信号光28の吸収を制御し、出力光30を変調
できる。
電圧を順方向／逆方向で切換えることにより、中間部分
22cにおける信号光28の吸収を制御し、出力光30を変調
できる。
つづいて、本発明の第二の実施例を第３図により説明
する。前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を
用いて示す。本実施例は、活性層22中の電極対応部分22
a,22bにグレーティング（回折格子）31a,31bを形成し、
反射鏡の機能を持たせ、高い反射率による低電力駆動を
可能としたものである。
する。前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を
用いて示す。本実施例は、活性層22中の電極対応部分22
a,22bにグレーティング（回折格子）31a,31bを形成し、
反射鏡の機能を持たせ、高い反射率による低電力駆動を
可能としたものである。
また、本発明の第三の実施例を第４図により説明す
る。本実施例は、第１図に示した構造の光変調素子20
を、同一の半導体基板21上に例えば３行３列の二次元マ
トリックス状にモノリシックに集積形成して、面発光レ
ーザ等の２次元アレイ光源の変調を可能としたものであ
る。
る。本実施例は、第１図に示した構造の光変調素子20
を、同一の半導体基板21上に例えば３行３列の二次元マ
トリックス状にモノリシックに集積形成して、面発光レ
ーザ等の２次元アレイ光源の変調を可能としたものであ
る。
なお、本発明による光変調素子はこれらの実施例に限
らず、種々の変形が可能であり、例えば高抵抗な層で活
性層を積層方向に対して垂直な方向で閉じ込めることに
より、一層低電力駆動が可能となる。
らず、種々の変形が可能であり、例えば高抵抗な層で活
性層を積層方向に対して垂直な方向で閉じ込めることに
より、一層低電力駆動が可能となる。
発明の効果 本発明は、上述したように二重ヘテロ構造による通常
の半導体レーザをベースとし、電極構成及び印加電圧極
性を工夫したので、積層方向に入射伝搬する信号光を分
割された電極に対する印加極性を制御することで光路上
の活性層の吸収性を制御するだけで出力光を変調させる
ことができ、よって、集積化に適し、小型で生産性よく
して、同一半導体基板上にモノリシックに集積形成する
ことにより、二次元アレイ状の多チャネル化も容易に実
現できるものとなる。
の半導体レーザをベースとし、電極構成及び印加電圧極
性を工夫したので、積層方向に入射伝搬する信号光を分
割された電極に対する印加極性を制御することで光路上
の活性層の吸収性を制御するだけで出力光を変調させる
ことができ、よって、集積化に適し、小型で生産性よく
して、同一半導体基板上にモノリシックに集積形成する
ことにより、二次元アレイ状の多チャネル化も容易に実
現できるものとなる。
第１図は本発明の第一の実施例を示す断面構造図、第２
図は概念的な斜視図、第３図は本発明の第二の実施例を
示す断面構造図、第４図は本発明の第三の実施例を示す
斜視図、第５図は従来例を示す接合素子の構成図、第６
図はその全体的構成を示すブロック図、第７図は異なる
従来例を示す斜視図である。 20……光変調素子、21……半導体基板、22……活性層、
23,24……半導体結晶層、26a,26b,27a,27b……電極、28
……信号光、30……出力光
図は概念的な斜視図、第３図は本発明の第二の実施例を
示す断面構造図、第４図は本発明の第三の実施例を示す
斜視図、第５図は従来例を示す接合素子の構成図、第６
図はその全体的構成を示すブロック図、第７図は異なる
従来例を示す斜視図である。 20……光変調素子、21……半導体基板、22……活性層、
23,24……半導体結晶層、26a,26b,27a,27b……電極、28
……信号光、30……出力光
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/14 - 31/153 H01S 3/18 G02F 1/015 - 1/025 G02F 3/00 - 3/02
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に、活性層の厚さ方向両面を
この活性層より低屈折率で禁止帯幅の大きい半導体結晶
層により挾み込んだ二重ヘテロ構造を有する半導体面型
光変調素子において、二重ヘテロ構造の積層方向両面
に、積層方向に入射伝搬する信号光の光路を挾んで電極
を分割形成し、これらの電極間に極性可変の電圧を印加
する電源手段を接続したことを特徴とする半導体面型光
変調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126990A JP2963527B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体面型光変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29126990A JP2963527B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体面型光変調素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163986A JPH04163986A (ja) | 1992-06-09 |
| JP2963527B2 true JP2963527B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17766690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29126990A Expired - Fee Related JP2963527B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体面型光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963527B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2730466B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1998-03-25 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP29126990A patent/JP2963527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５７［８］（１９９０）ｐ．７４４−７４６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04163986A (ja) | 1992-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5748653A (en) | Vertical cavity surface emitting lasers with optical gain control (V-logic) | |
| JPH0636457B2 (ja) | 半導体レ−ザを組み込むモノリシツク集積光学デバイスの製造方法およびこの方法によつて得られたデバイス | |
| JPH02103021A (ja) | 量子井戸光デバイス | |
| JPH0194689A (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2963527B2 (ja) | 半導体面型光変調素子 | |
| JPH03228032A (ja) | 光方向性結合器 | |
| US5490226A (en) | Zero holding power digital optical switches | |
| JPS63116489A (ja) | 光集積回路 | |
| JPH07231132A (ja) | 半導体光装置 | |
| JP2976001B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| CA2267018C (en) | Optical wavelength converter with active waveguide | |
| JPH0951142A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2734249B2 (ja) | 光スイッチ素子及び光マトリクススイッチ | |
| JPS61114588A (ja) | 光双安定集積素子 | |
| EP1059554B1 (en) | Operating method for a semiconductor optical device | |
| JP2751802B2 (ja) | 半導体光変調装置 | |
| JPH1124019A (ja) | 半導体光機能素子及び半導体偏波モード変換器 | |
| JP6962497B1 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2849190B2 (ja) | 光スイッチ | |
| JPH04337684A (ja) | 光信号処理用の正帰還装置 | |
| JPH11112100A (ja) | 光半導体素子 | |
| JPH0437405B2 (ja) | ||
| JPH0366189A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH088491A (ja) | 光半導体装置及びそれを用いた光通信システム | |
| JPH0882810A (ja) | 光スイッチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |