JP3004902B2 - 電界吸収型半導体光変調器 - Google Patents
電界吸収型半導体光変調器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る電界吸収型半導体光変調器の変調歪を低減する技術に
関する。
る電界吸収型半導体光変調器の変調歪を低減する技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信の分野においては、主として１．
３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の信号光が用いられてい
る。これらの波長帯域においては、電界吸収型半導体光
変調器は直接変調型半導体レーザに比べて、波長チャー
プが小さいこと、変調の高速化が望めること等の利点を
持ち、光通信における変調の高速化に有効である。電界
吸収型半導体光変調器は、構造が単純であるため、ＤＦ
Ｂレーザ等の他の光半導体部品と一体に形成することが
可能であるという特長も持つ。
３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の信号光が用いられてい
る。これらの波長帯域においては、電界吸収型半導体光
変調器は直接変調型半導体レーザに比べて、波長チャー
プが小さいこと、変調の高速化が望めること等の利点を
持ち、光通信における変調の高速化に有効である。電界
吸収型半導体光変調器は、構造が単純であるため、ＤＦ
Ｂレーザ等の他の光半導体部品と一体に形成することが
可能であるという特長も持つ。
【０００３】以下、従来例として、１．５５μｍ帯で用
いられる電界吸収型半導体光変調器について説明する。
いられる電界吸収型半導体光変調器について説明する。
【０００４】図１３は従来の電界吸収型半導体光変調器
の断面構造を示しており、図１３において、７０はＡｕ
／Ｚｎよりなる第１の電極層、７１はｐ型のＩｎＧａＡ
ｓＰ層、７２はｐ型のＩｎＰよりなる第１のクラッド
層、７３はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなるＭ
ＱＷ（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層、７
４はｎ型のＩｎＰよりなる光導波層、７５はｎ型のＩｎ
Ｐよりなる第２のクラッド層、７６はＡｕ／Ｓｎよりな
る第２の電極層、７７はＳｉＮ層である。第１の電極層
７０は、ＳｉＮ層７７の上に形成された７０μｍ角のパ
ッド型電極（図示は省略している。）に電気的に接続さ
れている。尚、前記の電界吸収型半導体光変調器の素子
長は２５０μｍである。
の断面構造を示しており、図１３において、７０はＡｕ
／Ｚｎよりなる第１の電極層、７１はｐ型のＩｎＧａＡ
ｓＰ層、７２はｐ型のＩｎＰよりなる第１のクラッド
層、７３はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなるＭ
ＱＷ（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層、７
４はｎ型のＩｎＰよりなる光導波層、７５はｎ型のＩｎ
Ｐよりなる第２のクラッド層、７６はＡｕ／Ｓｎよりな
る第２の電極層、７７はＳｉＮ層である。第１の電極層
７０は、ＳｉＮ層７７の上に形成された７０μｍ角のパ
ッド型電極（図示は省略している。）に電気的に接続さ
れている。尚、前記の電界吸収型半導体光変調器の素子
長は２５０μｍである。
【０００５】図１４は、前記従来の電界吸収型半導体光
変調器におけるＭＱＷ層７３の組成の層構造をフォトル
ミネセンス波長（以下、ＰＬ波長と称する。）で表した
概念図であって、第１のクラッド層７２及び第２のクラ
ッド層７５については、図１３において示したものと同
じである。図１４において、８１はＰＬ波長１．０５μ
ｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の光導
波層、８２はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍのＩ
ｎＧａＡｓＰよりなる第２の光導波層、８３は第２の光
導波層８２と同じ組成で同じ厚さの第３の光導波層、８
４は第１の光導波層８１と同じ組成で同じ厚さの第４の
光導波層であって、第１の光導波層８１と第２の光導波
層８２、及び第３の光導波層８３と第４の光導波層８４
はそれぞれ２段ＳＣＨ構造を構成している。また、図１
４において、８５はＰＬ波長１．５１μｍ、厚さ７ｎｍ
のＩｎＧａＡｓＰよりなる井戸層、８６はＰＬ波長１．
１５μｍ、厚さ１０ｎｍの障壁層であって、ＭＱＷ層７
３には、１０層の井戸層８５と９層の障壁層８６とが交
互に形成されている。
変調器におけるＭＱＷ層７３の組成の層構造をフォトル
ミネセンス波長（以下、ＰＬ波長と称する。）で表した
概念図であって、第１のクラッド層７２及び第２のクラ
ッド層７５については、図１３において示したものと同
じである。図１４において、８１はＰＬ波長１．０５μ
ｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の光導
波層、８２はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍのＩ
ｎＧａＡｓＰよりなる第２の光導波層、８３は第２の光
導波層８２と同じ組成で同じ厚さの第３の光導波層、８
４は第１の光導波層８１と同じ組成で同じ厚さの第４の
光導波層であって、第１の光導波層８１と第２の光導波
層８２、及び第３の光導波層８３と第４の光導波層８４
はそれぞれ２段ＳＣＨ構造を構成している。また、図１
４において、８５はＰＬ波長１．５１μｍ、厚さ７ｎｍ
のＩｎＧａＡｓＰよりなる井戸層、８６はＰＬ波長１．
１５μｍ、厚さ１０ｎｍの障壁層であって、ＭＱＷ層７
３には、１０層の井戸層８５と９層の障壁層８６とが交
互に形成されている。
【０００６】以上のような構造の電界吸収型半導体光変
調器に、第１の電極層７０側が正になり、第２の電極層
７６側が負になるように電界を印加すると、ＭＱＷ層７
３に電界吸収効果が発生し、電界吸収型半導体光変調器
を導波する信号光の消光比が小さくなる。ここで、消光
比とは（電界吸収型半導体光変調器の導波損失）／（印
加電圧が０Ｖのときの電界吸収型半導体光変調器の導波
損失）である。但し、導波損失とは、（電界吸収型半導
体光変調器の出射端面から出射される光の強度）／（電
界吸収型半導体光変調器の入射端面からその導波路に光
結合される光の強度）である。
調器に、第１の電極層７０側が正になり、第２の電極層
７６側が負になるように電界を印加すると、ＭＱＷ層７
３に電界吸収効果が発生し、電界吸収型半導体光変調器
を導波する信号光の消光比が小さくなる。ここで、消光
比とは（電界吸収型半導体光変調器の導波損失）／（印
加電圧が０Ｖのときの電界吸収型半導体光変調器の導波
損失）である。但し、導波損失とは、（電界吸収型半導
体光変調器の出射端面から出射される光の強度）／（電
界吸収型半導体光変調器の入射端面からその導波路に光
結合される光の強度）である。
【０００７】井戸層８５のＰＬ波長は１．５１μｍであ
って、信号光の波長１．５５μｍと同程度のＰＬ波長の
ピークを持つ井戸層８５を用いている。その理由は、波
長１．５５μｍの信号光に対して、印加電圧−消光比特
性の効率と挿入損失とを両立させるためである。ここ
で、挿入損失とは印加電圧が０Ｖのときの電界吸収型半
導体光変調器の導波損失を指す。
って、信号光の波長１．５５μｍと同程度のＰＬ波長の
ピークを持つ井戸層８５を用いている。その理由は、波
長１．５５μｍの信号光に対して、印加電圧−消光比特
性の効率と挿入損失とを両立させるためである。ここ
で、挿入損失とは印加電圧が０Ｖのときの電界吸収型半
導体光変調器の導波損失を指す。
【０００８】図１５は、前記従来の電界吸収型半導体光
変調器における印加電圧−消光比特性を示している。図
１５に示すように、印加電圧０．７９Ｖのときに−４０
ｄＢの消光比が得られている。
変調器における印加電圧−消光比特性を示している。図
１５に示すように、印加電圧０．７９Ｖのときに−４０
ｄＢの消光比が得られている。
【０００９】図１６は、前記従来の電界吸収型半導体光
変調器における２次相互変調歪と印加電圧との関係を示
している。但し、変調度は５％である。図１６に示すよ
うに、印加電圧０．５７Ｖの近傍において比較的低い２
次相互変調歪が得られており、その最低値は−５０ｄＢ
である。また、印加電圧０．５７Ｖ以外の領域では、−
２９ｄＢ〜−３５ｄＢの２次相互変調歪が得られてい
る。
変調器における２次相互変調歪と印加電圧との関係を示
している。但し、変調度は５％である。図１６に示すよ
うに、印加電圧０．５７Ｖの近傍において比較的低い２
次相互変調歪が得られており、その最低値は−５０ｄＢ
である。また、印加電圧０．５７Ｖ以外の領域では、−
２９ｄＢ〜−３５ｄＢの２次相互変調歪が得られてい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１６に示
すように、従来の電界吸収型半導体光変調器において得
られている２次相互変調歪は、最低でも−５０ｄＢであ
る。変調の高速化を図るためには、この非線形性歪を低
減することが必要になる。
すように、従来の電界吸収型半導体光変調器において得
られている２次相互変調歪は、最低でも−５０ｄＢであ
る。変調の高速化を図るためには、この非線形性歪を低
減することが必要になる。
【００１１】ところが、従来の電界吸収型半導体光変調
器においては、−５０ｄＢ程度の２次相互変調歪が得ら
れる印加電圧の領域は非常に狭いと共に、−５０ｄＢの
２次相互変調歪が得られる印加電圧領域以外の印加電圧
領域で得られる２次相互変調歪は悪化している。このこ
とが、従来の電界吸収型半導体光変調器を組み込んだシ
ステムの設計自由度を非常に小さくしている。
器においては、−５０ｄＢ程度の２次相互変調歪が得ら
れる印加電圧の領域は非常に狭いと共に、−５０ｄＢの
２次相互変調歪が得られる印加電圧領域以外の印加電圧
領域で得られる２次相互変調歪は悪化している。このこ
とが、従来の電界吸収型半導体光変調器を組み込んだシ
ステムの設計自由度を非常に小さくしている。
【００１２】また、これらの問題点は、ＮＲＺ変調やＳ
ＣＭ変調において問題となり、特にＳＣＭ変調に電界吸
収型半導体光変調器を適用しようとするときには、より
大きな律則条件となっている。
ＣＭ変調において問題となり、特にＳＣＭ変調に電界吸
収型半導体光変調器を適用しようとするときには、より
大きな律則条件となっている。
【００１３】前記に鑑み、本発明は、電界吸収型半導体
光変調器の印加電圧−消光比特性の２次相互変調歪を低
減し、より広い範囲の印加電圧領域において及びより大
きな変調度のときに、印加電圧−消光比特性の低い非線
形性歪が得られる電界吸収型半導体光変調器を実現する
ことを目的とする。
光変調器の印加電圧−消光比特性の２次相互変調歪を低
減し、より広い範囲の印加電圧領域において及びより大
きな変調度のときに、印加電圧−消光比特性の低い非線
形性歪が得られる電界吸収型半導体光変調器を実現する
ことを目的とする。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、印加
電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状となる井戸
層とを組み合わせると、印加電圧−消光比特性の線形性
が向上するということを見出し、該知見に基づいて成さ
れたものである。
電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状となる井戸
層とを組み合わせると、印加電圧−消光比特性の線形性
が向上するということを見出し、該知見に基づいて成さ
れたものである。
【００１８】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、順次形成された複数の井戸層及び複数の障壁層を有
する多重量子井戸構造の活性層を備えた電界吸収型半導
体光変調器を前提とし、前記複数の井戸層が、印加電圧
−消光比特性が凸状となるような井戸層と印加電圧−消
光比特性が凹状となるような井戸層との組み合わせから
なることにより、印加電圧−消光比特性の線形性が高め
られている構成とするものである。この場合、印加電圧
の全領域において印加電圧−消光比特性が凸状となる井
戸層と凹状となる井戸層とを組み合わせてもよいし、印
加電圧−消光比特性が一の領域において凸状となり且つ
他の領域において凹状となる井戸層と印加電圧−消光比
特性が一の領域において凹状となり且つ他の領域におい
て凸状となる井戸層とを組み合わせてもよい。
は、順次形成された複数の井戸層及び複数の障壁層を有
する多重量子井戸構造の活性層を備えた電界吸収型半導
体光変調器を前提とし、前記複数の井戸層が、印加電圧
−消光比特性が凸状となるような井戸層と印加電圧−消
光比特性が凹状となるような井戸層との組み合わせから
なることにより、印加電圧−消光比特性の線形性が高め
られている構成とするものである。この場合、印加電圧
の全領域において印加電圧−消光比特性が凸状となる井
戸層と凹状となる井戸層とを組み合わせてもよいし、印
加電圧−消光比特性が一の領域において凸状となり且つ
他の領域において凹状となる井戸層と印加電圧−消光比
特性が一の領域において凹状となり且つ他の領域におい
て凸状となる井戸層とを組み合わせてもよい。
【００１９】請求項１の構成により、印加電圧−消光比
特性の凸状部分と印加電圧−消光比特性の凹状部分とが
相殺されるために、印加電圧−消光比特性の線形性が向
上する。
特性の凸状部分と印加電圧−消光比特性の凹状部分とが
相殺されるために、印加電圧−消光比特性の線形性が向
上する。
【００２０】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の井戸層は、ＰＬ波長が互いに異なる井戸層が多
重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという
構成を付加するものである。
記複数の井戸層は、ＰＬ波長が互いに異なる井戸層が多
重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという
構成を付加するものである。
【００２１】請求項３の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の井戸層は、ＰＬ波長が互いに異なる井戸層が導
波路方向に組み合わされているという構成を付加するも
のである。
記複数の井戸層は、ＰＬ波長が互いに異なる井戸層が導
波路方向に組み合わされているという構成を付加するも
のである。
【００２２】請求項４の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の井戸層は、厚さが互いに異なる井戸層が多重量
子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという構成
を付加するものである。
記複数の井戸層は、厚さが互いに異なる井戸層が多重量
子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという構成
を付加するものである。
【００２３】請求項５の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の障壁層は、厚さが互いに異なる障壁層が導波路
方向に組み合わされているという構成を付加するもので
ある。
記複数の障壁層は、厚さが互いに異なる障壁層が導波路
方向に組み合わされているという構成を付加するもので
ある。
【００２４】請求項６の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の障壁層は、ＰＬ波長が互いに異なる障壁層が多
重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという
構成を付加するものである。
記複数の障壁層は、ＰＬ波長が互いに異なる障壁層が多
重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという
構成を付加するものである。
【００２５】請求項７の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の障壁層は、ＰＬ波長が互いに異なる障壁層が導
波路方向に組み合わされているという構成を付加するも
のである。
記複数の障壁層は、ＰＬ波長が互いに異なる障壁層が導
波路方向に組み合わされているという構成を付加するも
のである。
【００２６】請求項８の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の障壁層は、厚さが互いに異なる障壁層が多重量
子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという構成
を付加するものである。
記複数の障壁層は、厚さが互いに異なる障壁層が多重量
子井戸構造の厚さ方向に組み合わされているという構成
を付加するものである。
【００２７】請求項９の発明は、請求項１の構成に、前
記複数の障壁層は、厚さが互いに異なる障壁層が導波路
方向に組み合わされているという構成を付加するもので
ある。
記複数の障壁層は、厚さが互いに異なる障壁層が導波路
方向に組み合わされているという構成を付加するもので
ある。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態に
係る電界吸収型半導体光変調器について説明する。
係る電界吸収型半導体光変調器について説明する。
【００２９】本発明の第１の実施形態に係る電界吸収型
半導体光変調器は、順次形成された複数の井戸層及び複
数の障壁層を有する多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性
層を備えており、前記複数の井戸層のＰＬ波長のピーク
は信号光の波長よりも０．１μｍ以上短波長側に設定さ
れている。
半導体光変調器は、順次形成された複数の井戸層及び複
数の障壁層を有する多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性
層を備えており、前記複数の井戸層のＰＬ波長のピーク
は信号光の波長よりも０．１μｍ以上短波長側に設定さ
れている。
【００３０】以下、井戸層のＰＬ波長のピークを信号光
の波長よりも０．１μｍ以上短波長側に設定すると、電
界吸収型半導体光変調器の印加電圧−消光比特性の変調
歪を低減できる理由について説明する。
の波長よりも０．１μｍ以上短波長側に設定すると、電
界吸収型半導体光変調器の印加電圧−消光比特性の変調
歪を低減できる理由について説明する。
【００３１】ＭＱＷ−ＥＡ変調器による信号光の吸収
は、シュタルク効果とそれ以外の効果とに分けて考える
ことができる。
は、シュタルク効果とそれ以外の効果とに分けて考える
ことができる。
【００３２】図１は、どのような場合に、シュタルク効
果がＭＱＷ−ＥＡ変調器における光の吸収に寄与するか
を示す模式図である。図１において、横軸は井戸層のＰ
Ｌ波長を表し、縦軸は波長１．５５μｍの信号光に対す
る吸収係数α（但し、α≧０である）を表している。太
線１はＰＬ波長に対する吸収係数αの変化を示してお
り、太線１における複数の突起部２はエキシトンによる
シュタルク効果により現れる吸収係数αのピークであ
る。細線３はフランツケルディッシュ効果等のシュタル
ク効果以外の現象により生じる吸収係数αの変化を示し
ており、太線１の突起部２と細線３との差がシュタルク
効果である。シュタルク効果は、ＰＬ波長が信号光の波
長に近い１．５５μｍ近傍のときに最大となり、ＰＬ波
長が信号光の波長よりも短波長側にあるほど小さくな
る。そして、ＰＬ波長が信号光の波長よりも０．１μｍ
以上短波長側になると、つまりＰＬ波長が１．４５μｍ
以下になると、シュタルク効果は信号光の吸収に殆ど寄
与しなくなる。
果がＭＱＷ−ＥＡ変調器における光の吸収に寄与するか
を示す模式図である。図１において、横軸は井戸層のＰ
Ｌ波長を表し、縦軸は波長１．５５μｍの信号光に対す
る吸収係数α（但し、α≧０である）を表している。太
線１はＰＬ波長に対する吸収係数αの変化を示してお
り、太線１における複数の突起部２はエキシトンによる
シュタルク効果により現れる吸収係数αのピークであ
る。細線３はフランツケルディッシュ効果等のシュタル
ク効果以外の現象により生じる吸収係数αの変化を示し
ており、太線１の突起部２と細線３との差がシュタルク
効果である。シュタルク効果は、ＰＬ波長が信号光の波
長に近い１．５５μｍ近傍のときに最大となり、ＰＬ波
長が信号光の波長よりも短波長側にあるほど小さくな
る。そして、ＰＬ波長が信号光の波長よりも０．１μｍ
以上短波長側になると、つまりＰＬ波長が１．４５μｍ
以下になると、シュタルク効果は信号光の吸収に殆ど寄
与しなくなる。
【００３３】ところで、印加電圧−消光比特性Ｔ
Att （Ｖ）は、
Att （Ｖ）は、
【数１】 と表現できる。［数１］において、Ｖは印加電圧、Γは
導波路の光閉じ込め係数、Ｌは導波路長である。２次相
互変調歪（以下、ＩＭ2 と称する）は２次歪成分と基本
波成分との比であって、ＩＭ2 の歪成分は、Ｔ
Att （Ｖ）をテーラー展開したときの２階の微係数に比
例する値である。従って、ＴAtt ''（Ｖ）が小さいほど
ＩＭ2 は小さくなる。ＴAtt ''（Ｖ）は［数１］の２階
微分である、
導波路の光閉じ込め係数、Ｌは導波路長である。２次相
互変調歪（以下、ＩＭ2 と称する）は２次歪成分と基本
波成分との比であって、ＩＭ2 の歪成分は、Ｔ
Att （Ｖ）をテーラー展開したときの２階の微係数に比
例する値である。従って、ＴAtt ''（Ｖ）が小さいほど
ＩＭ2 は小さくなる。ＴAtt ''（Ｖ）は［数１］の２階
微分である、
【数２】 である。従って、
【数３】 とするとき、ある動作点領域において、
【数４】 となるＤが最小値を与えるようにΓＬを最適化すると、
印加電圧−消光比特性の線形性が高まると考えられる。
印加電圧−消光比特性の線形性が高まると考えられる。
【００３４】図２は、ＭＱＷ層に印加される印加電圧Ｖ
（Ｖ）（横軸）と［数３］に示したＫ（Ｖ）（縦軸）と
の関係を示しており、図２において、実線４はシュタル
ク効果が殆ど寄与しないＰＬ波長１．４０μｍの井戸層
を持つＭＱＷ層のＫ（Ｖ）を表し、破線５はシュタルク
効果が大きく寄与するＰＬ波長１．５０μｍの井戸層を
持つＭＱＷ層のＫ（Ｖ）を表している。
（Ｖ）（横軸）と［数３］に示したＫ（Ｖ）（縦軸）と
の関係を示しており、図２において、実線４はシュタル
ク効果が殆ど寄与しないＰＬ波長１．４０μｍの井戸層
を持つＭＱＷ層のＫ（Ｖ）を表し、破線５はシュタルク
効果が大きく寄与するＰＬ波長１．５０μｍの井戸層を
持つＭＱＷ層のＫ（Ｖ）を表している。
【００３５】シュタルク効果が寄与しない場合、すなわ
ち実線４に示す場合には、０．４＜Ｖ＜１．８において
Ｋ（Ｖ）の値は０．００６の近傍で略一定である。従っ
て、ＭＱＷ−ＥＡ変調器において、ΓＬ＝０．００６
（Ｃｍ）となるように設計すると、連続した印加電圧の
領域である０．４＜Ｖ＜１．８において、［数４］に示
すＤが小さくなり、これによりＩＭ2 が小さくなる。こ
れに対して、シュタルク効果が寄与する場合、すなわち
破線５に示す場合には、Ｋ（Ｖ）が一定になる印加電圧
の領域が存在せず、ΓＬをどのように設計しても、連続
した印加電圧の領域においてＩＭ2 を小さくすることが
できない。すなわち、ＭＱＷ−ＥＡ変調器において、シ
ュタルク効果が寄与しない場合には、Ｋ（Ｖ）が略一定
になる連続した印加電圧領域が存在するため、ΓＬを最
適化することにより、ＩＭ2 を小さくすることができる
が、シュタルク効果が寄与する場合には、Ｋ（Ｖ）が略
一定になる連続した印加電圧領域が存在しないため、Γ
Ｌを最適化できないので、ＩＭ2 を小さくすることがで
きないのである。
ち実線４に示す場合には、０．４＜Ｖ＜１．８において
Ｋ（Ｖ）の値は０．００６の近傍で略一定である。従っ
て、ＭＱＷ−ＥＡ変調器において、ΓＬ＝０．００６
（Ｃｍ）となるように設計すると、連続した印加電圧の
領域である０．４＜Ｖ＜１．８において、［数４］に示
すＤが小さくなり、これによりＩＭ2 が小さくなる。こ
れに対して、シュタルク効果が寄与する場合、すなわち
破線５に示す場合には、Ｋ（Ｖ）が一定になる印加電圧
の領域が存在せず、ΓＬをどのように設計しても、連続
した印加電圧の領域においてＩＭ2 を小さくすることが
できない。すなわち、ＭＱＷ−ＥＡ変調器において、シ
ュタルク効果が寄与しない場合には、Ｋ（Ｖ）が略一定
になる連続した印加電圧領域が存在するため、ΓＬを最
適化することにより、ＩＭ2 を小さくすることができる
が、シュタルク効果が寄与する場合には、Ｋ（Ｖ）が略
一定になる連続した印加電圧領域が存在しないため、Γ
Ｌを最適化できないので、ＩＭ2 を小さくすることがで
きないのである。
【００３６】以下、井戸層のＰＬ波長を信号光よりも
０．１μｍ以上短波長側に設定することにより、電界効
果型光変調器の印加電圧−消光比特性の変調歪を低減で
きる理由についてまとめる。すなわち、ＰＬ波長が信号
光の波長よりも０．１μｍ以上短波長側である井戸層を
持つＭＱＷ−ＥＡ変調器においては、シュタルク効果が
信号光の吸収に寄与しない。シュタルク効果が信号光の
吸収に寄与しない場合には、Ｋ（Ｖ）が略一定になる連
続した印加電圧領域が存在するため、ΓＬを最適化する
ことにより、ＩＭ2 を小さくすることができるのであ
る。
０．１μｍ以上短波長側に設定することにより、電界効
果型光変調器の印加電圧−消光比特性の変調歪を低減で
きる理由についてまとめる。すなわち、ＰＬ波長が信号
光の波長よりも０．１μｍ以上短波長側である井戸層を
持つＭＱＷ−ＥＡ変調器においては、シュタルク効果が
信号光の吸収に寄与しない。シュタルク効果が信号光の
吸収に寄与しない場合には、Ｋ（Ｖ）が略一定になる連
続した印加電圧領域が存在するため、ΓＬを最適化する
ことにより、ＩＭ2 を小さくすることができるのであ
る。
【００３７】以下、第１の実施形態に係る電界吸収型半
導体光変調器を具体化する実施例について説明する。
導体光変調器を具体化する実施例について説明する。
【００３８】（第１実施例）図３は第１実施例に係る電
界吸収型半導体光変調器の断面構造を示しており、図３
において、１０はＡｕ／Ｚｎよりなる第１の電極層、１
１は厚さが１０００μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層、１２
はｐ型のＩｎＰよりなる厚さが９０００μｍの第１のク
ラッド層、１３はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓより
なるＭＱＷ層、１４はｎ型のＩｎＰよりなる厚さが１０
００μｍのバッファ層、１５はｎ型のＩｎＰよりなる第
２のクラッド層、１６はＡｕ／Ｓｎよりなる第２の電極
層、１７はＳｉＮ膜である。第１の電極層１０はＳｉＮ
膜１７の上に形成されている７０μｍ角のパッド型電極
（図示は省略している。）に電気的に接続されている。
界吸収型半導体光変調器の断面構造を示しており、図３
において、１０はＡｕ／Ｚｎよりなる第１の電極層、１
１は厚さが１０００μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層、１２
はｐ型のＩｎＰよりなる厚さが９０００μｍの第１のク
ラッド層、１３はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓより
なるＭＱＷ層、１４はｎ型のＩｎＰよりなる厚さが１０
００μｍのバッファ層、１５はｎ型のＩｎＰよりなる第
２のクラッド層、１６はＡｕ／Ｓｎよりなる第２の電極
層、１７はＳｉＮ膜である。第１の電極層１０はＳｉＮ
膜１７の上に形成されている７０μｍ角のパッド型電極
（図示は省略している。）に電気的に接続されている。
【００３９】尚、第１実施例の電界吸収型半導体光変調
器の素子長は２５０μｍである。また、導波路の両端面
にはＳｉＯ2 膜よりなる厚さ１．５５μｍのＡＲコート
が形成されていると共に、ＭＱＷ層１３の側面にはＳｉ
Ｏ2 膜が形成されている。
器の素子長は２５０μｍである。また、導波路の両端面
にはＳｉＯ2 膜よりなる厚さ１．５５μｍのＡＲコート
が形成されていると共に、ＭＱＷ層１３の側面にはＳｉ
Ｏ2 膜が形成されている。
【００４０】図４は、第１実施例に係る電界吸収型半導
体光変調器におけるＭＱＷ層１３の組成の層構造をＰＬ
波長で表した概念図であって、第１のクラッド層１２及
び第２のクラッド層１５については、図３において示し
たものと同じである。図４において、２１はＰＬ波長
１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる
第１の光導波層、２２はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ２
０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第２の光導波層、２３
は第２の光導波層２２と同じ組成で同じ厚さの第３の光
導波層、２４は第１の光導波層２１と同じ組成で同じ厚
さの第４の光導波層であって、第１の光導波層２１と第
２の光導波層２２、及び第３の光導波層２３と第４の光
導波層２４はそれぞれ２段ＳＣＨ構造を構成している。
体光変調器におけるＭＱＷ層１３の組成の層構造をＰＬ
波長で表した概念図であって、第１のクラッド層１２及
び第２のクラッド層１５については、図３において示し
たものと同じである。図４において、２１はＰＬ波長
１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる
第１の光導波層、２２はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ２
０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第２の光導波層、２３
は第２の光導波層２２と同じ組成で同じ厚さの第３の光
導波層、２４は第１の光導波層２１と同じ組成で同じ厚
さの第４の光導波層であって、第１の光導波層２１と第
２の光導波層２２、及び第３の光導波層２３と第４の光
導波層２４はそれぞれ２段ＳＣＨ構造を構成している。
【００４１】また、図４において、２５はＰＬ波長１．
３１μｍ、厚さ７ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる井戸
層、２６はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍの障壁
層であって、ＭＱＷ層１３には、１０層の井戸層２５と
９層の障壁層２６とが交互に形成されている。
３１μｍ、厚さ７ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる井戸
層、２６はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍの障壁
層であって、ＭＱＷ層１３には、１０層の井戸層２５と
９層の障壁層２６とが交互に形成されている。
【００４２】図５は、前記構造の導波路に波長１．５５
μｍの一定強度の光を入射し、第１の電極層１０が正に
なり、第２の電極層１６が負になるように電界を印加し
たときの印加電圧−消光比特性を示している。図５に示
すように、印加電圧２．５７Ｖの印加電圧で−４０ｄＢ
の消光比が得られており、この印加電圧−消光比特性は
十分に満足できるものである。
μｍの一定強度の光を入射し、第１の電極層１０が正に
なり、第２の電極層１６が負になるように電界を印加し
たときの印加電圧−消光比特性を示している。図５に示
すように、印加電圧２．５７Ｖの印加電圧で−４０ｄＢ
の消光比が得られており、この印加電圧−消光比特性は
十分に満足できるものである。
【００４３】図６は、第１実施例に係る電界吸収型半導
体変調器の２次相互変調歪−印加電圧特性を示してい
る。ここでは、変調度５％、周波数２．５ＧＨｚの変調
を行なっている。図６に示すように、印加電圧２．２５
Ｖの近傍の２次相互変調歪が小さくなっており、その最
低値は−５７ｄＢであって、従来例における最低値−５
０ｄＢを７ｄＢも下回っている。
体変調器の２次相互変調歪−印加電圧特性を示してい
る。ここでは、変調度５％、周波数２．５ＧＨｚの変調
を行なっている。図６に示すように、印加電圧２．２５
Ｖの近傍の２次相互変調歪が小さくなっており、その最
低値は−５７ｄＢであって、従来例における最低値−５
０ｄＢを７ｄＢも下回っている。
【００４４】また、第１実施例に係る電界吸収型半導体
変調器の２次相互変調歪が最低になる印加電圧は２．２
５Ｖであるが、印加電圧２．２５Ｖ以外の印加電圧領域
の２次相互変調歪は、従来例における同様の印加電圧領
域の２次相互変調歪よりも小さくなっていると共に、広
い範囲の印加電圧領域において２次相互変調歪が小さく
なっている。
変調器の２次相互変調歪が最低になる印加電圧は２．２
５Ｖであるが、印加電圧２．２５Ｖ以外の印加電圧領域
の２次相互変調歪は、従来例における同様の印加電圧領
域の２次相互変調歪よりも小さくなっていると共に、広
い範囲の印加電圧領域において２次相互変調歪が小さく
なっている。
【００４５】以下、従来例と第１実施例との比較につい
て具体的に説明する。従来例では、図１６に示すよう
に、印加電圧０．１Ｖから０．４９Ｖまでの領域と、印
加電圧０．６８Ｖから０．９Ｖまでの領域とを合わせた
０．６１Ｖの印加電圧領域において、−３０ｄＢから−
３５ｄＢまでの２次相互変調が得られている。これに対
して、第１実施例では、図６に示すように、印加電圧
０．４Ｖから２Ｖまでの１．６Ｖの印加電圧領域におい
て、−４２ｄＢから−４５ｄＢまでのの２次相互変調歪
が得られている。つまり、第１実施例では従来例に比べ
て約２．６倍の広い印加電圧領域において、約１０ｄＢ
も低い２次相互変調歪が得られている。
て具体的に説明する。従来例では、図１６に示すよう
に、印加電圧０．１Ｖから０．４９Ｖまでの領域と、印
加電圧０．６８Ｖから０．９Ｖまでの領域とを合わせた
０．６１Ｖの印加電圧領域において、−３０ｄＢから−
３５ｄＢまでの２次相互変調が得られている。これに対
して、第１実施例では、図６に示すように、印加電圧
０．４Ｖから２Ｖまでの１．６Ｖの印加電圧領域におい
て、−４２ｄＢから−４５ｄＢまでのの２次相互変調歪
が得られている。つまり、第１実施例では従来例に比べ
て約２．６倍の広い印加電圧領域において、約１０ｄＢ
も低い２次相互変調歪が得られている。
【００４６】以下、本発明の第２の実施形態に係る電界
吸収型半導体光変調器について説明する。
吸収型半導体光変調器について説明する。
【００４７】本発明の第２の実施形態に係る電界吸収型
半導体光変調器は、順次形成された複数の井戸層及び複
数の障壁層を有する多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性
層を備えており、ＭＱＷ構造は、印加電圧−消光比特性
が凸状となるような井戸層と印加電圧−消光比特性が凹
状となるような井戸層とが組み合わされてなる。
半導体光変調器は、順次形成された複数の井戸層及び複
数の障壁層を有する多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性
層を備えており、ＭＱＷ構造は、印加電圧−消光比特性
が凸状となるような井戸層と印加電圧−消光比特性が凹
状となるような井戸層とが組み合わされてなる。
【００４８】印加電圧−消光比特性が凸状となるような
井戸層と印加電圧−消光比特性が凹状となるような井戸
層とを組み合わせると、印加電圧−消光比特性の凸状部
分と印加電圧−消光比特性の凹状部分とが相殺されるた
めに、印加電圧−消光比特性の線形性が向上する。
井戸層と印加電圧−消光比特性が凹状となるような井戸
層とを組み合わせると、印加電圧−消光比特性の凸状部
分と印加電圧−消光比特性の凹状部分とが相殺されるた
めに、印加電圧−消光比特性の線形性が向上する。
【００４９】以下、第２の実施形態に係る電界吸収型半
導体光変調器を具体化する各実施例について説明する。
導体光変調器を具体化する各実施例について説明する。
【００５０】（第２実施例）図７は本発明の第２実施例
に係る電界吸収型半導体光変調器の断面構造を示してお
り、図７において、３０はＡｕ／Ｚｎよりなる第１の電
極層、３１は厚さが１０００μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
層、３２はｐ型のＩｎＰよりなる厚さが９０００μｍの
第１のクラッド層、３３はノンドープのＩｎＰよりなる
厚さが１０００μｍの第１のバッファ層、３４はＩｎＧ
ａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなるＭＱＷ層、３５はｎ
型のＩｎＰよりなる厚さが１０００μｍの第２のバッフ
ァ層、３６はｎ型のＩｎＰよりなる第２のクラッド層、
３７はＡｕ／Ｓｎよりなる第２の電極層、３８はＳｉＮ
膜である。第１の電極層３０はＳｉＮ膜３８の上に形成
されている７０μｍ角のパッド型電極（図示は省略して
いる。）に電気的に接続されている。
に係る電界吸収型半導体光変調器の断面構造を示してお
り、図７において、３０はＡｕ／Ｚｎよりなる第１の電
極層、３１は厚さが１０００μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
層、３２はｐ型のＩｎＰよりなる厚さが９０００μｍの
第１のクラッド層、３３はノンドープのＩｎＰよりなる
厚さが１０００μｍの第１のバッファ層、３４はＩｎＧ
ａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなるＭＱＷ層、３５はｎ
型のＩｎＰよりなる厚さが１０００μｍの第２のバッフ
ァ層、３６はｎ型のＩｎＰよりなる第２のクラッド層、
３７はＡｕ／Ｓｎよりなる第２の電極層、３８はＳｉＮ
膜である。第１の電極層３０はＳｉＮ膜３８の上に形成
されている７０μｍ角のパッド型電極（図示は省略して
いる。）に電気的に接続されている。
【００５１】尚、第２実施例の電界吸収型半導体光変調
器の素子長は２５０μｍである。また、導波路の両端面
にはＳｉＯ2 膜よりなる厚さ１．５５μｍのＡＲコート
が形成されていると共に、ＭＱＷ層３４の側面にはＳｉ
Ｏ2 膜が形成されている。
器の素子長は２５０μｍである。また、導波路の両端面
にはＳｉＯ2 膜よりなる厚さ１．５５μｍのＡＲコート
が形成されていると共に、ＭＱＷ層３４の側面にはＳｉ
Ｏ2 膜が形成されている。
【００５２】図８は、第２実施例に係る電界吸収型半導
体光変調器におけるＭＱＷ層３４の組成の層構造をＰＬ
波長で表した概念図であって、第１のクラッド層３２及
び第２のクラッド層３６については、図７において示し
たものと同じである。図８において、４１はＰＬ波長
１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる
第１の光導波層、４２はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ２
０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第２の光導波層、４３
は第２の光導波層４２と同じ組成で同じ厚さの第３の光
導波層、４４は第１の光導波層４１と同じ組成で同じ厚
さの第４の光導波層であって、第１の光導波層４１と第
２の光導波層４２、及び第３の光導波層４３と第４の光
導波層４４はそれぞれ２段ＳＣＨ構造を構成している。
体光変調器におけるＭＱＷ層３４の組成の層構造をＰＬ
波長で表した概念図であって、第１のクラッド層３２及
び第２のクラッド層３６については、図７において示し
たものと同じである。図８において、４１はＰＬ波長
１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる
第１の光導波層、４２はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ２
０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第２の光導波層、４３
は第２の光導波層４２と同じ組成で同じ厚さの第３の光
導波層、４４は第１の光導波層４１と同じ組成で同じ厚
さの第４の光導波層であって、第１の光導波層４１と第
２の光導波層４２、及び第３の光導波層４３と第４の光
導波層４４はそれぞれ２段ＳＣＨ構造を構成している。
【００５３】また、図８において、４５はＰＬ波長１．
５１μｍ、厚さ７ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の
井戸層、４６はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍの
第１の障壁層、４７はＰＬ波長１．４１μｍ、厚さ９ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第２の井戸層、４８はＰＬ
波長１．１９μｍ、厚さ８ｎｍの第２の障壁層であっ
て、ＭＱＷ層３４には、５層の第１の井戸層４５、５層
の第１の障壁層４６、５層の第２の井戸層４７及び４層
の第２の障壁層４８が交互に形成されている。
５１μｍ、厚さ７ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の
井戸層、４６はＰＬ波長１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍの
第１の障壁層、４７はＰＬ波長１．４１μｍ、厚さ９ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓＰよりなる第２の井戸層、４８はＰＬ
波長１．１９μｍ、厚さ８ｎｍの第２の障壁層であっ
て、ＭＱＷ層３４には、５層の第１の井戸層４５、５層
の第１の障壁層４６、５層の第２の井戸層４７及び４層
の第２の障壁層４８が交互に形成されている。
【００５４】図９は、前記構造の導波路に波長１．５５
μｍの一定強度の光を入射し、第１の電極層３０が正に
なり、第２の電極層３７が負になるように電界を印加し
たときの２次相互変調歪−印加電圧特性を示している。
ここでは、変調度５％、周波数２．５ＧＨｚの変調を行
なっている。図９に示すように、２次相互変調歪の最低
値は−５２ｄＢであって、従来例における最低値−５０
ｄＢを２ｄＢ下回っている。
μｍの一定強度の光を入射し、第１の電極層３０が正に
なり、第２の電極層３７が負になるように電界を印加し
たときの２次相互変調歪−印加電圧特性を示している。
ここでは、変調度５％、周波数２．５ＧＨｚの変調を行
なっている。図９に示すように、２次相互変調歪の最低
値は−５２ｄＢであって、従来例における最低値−５０
ｄＢを２ｄＢ下回っている。
【００５５】また、測定した全印加電圧領域において、
２次相互変調歪は−４３ｄＢから−５６ｄＢの間に分布
している。また、第２実施例においては、印加電圧１．
１５Ｖで−４０ｄＢの消光比が得られている。
２次相互変調歪は−４３ｄＢから−５６ｄＢの間に分布
している。また、第２実施例においては、印加電圧１．
１５Ｖで−４０ｄＢの消光比が得られている。
【００５６】従来例では２次相互変調歪が最低になる印
加電圧領域は極めて狭く、それ以外の印加電圧領域では
２次相互変調歪が非常に大きくなっていた。すなわち、
従来例では、図１６に示すように、印加電圧０．１Ｖか
ら０．４９Ｖまでの領域と、印加電圧０．６８Ｖから
０．９Ｖまでの領域とを合わせた０．６１Ｖの印加電圧
領域において、−３０ｄＢから−３５ｄＢまでの２次相
互変調が得られている。これに対して、第２実施例で
は、図９に示すように、印加電圧０．０５Ｖから１．０
Ｖまでの０．９５Ｖの印加電圧領域において、−４２ｄ
Ｂから−５２ｄＢまでの２次相互変調歪が得られてい
る。つまり、第２実施例では従来例に比べて約１．４倍
の広い印加電圧領域において、約１０ｄＢ〜約１５ｄＢ
も低い２次相互変調歪が得られている。
加電圧領域は極めて狭く、それ以外の印加電圧領域では
２次相互変調歪が非常に大きくなっていた。すなわち、
従来例では、図１６に示すように、印加電圧０．１Ｖか
ら０．４９Ｖまでの領域と、印加電圧０．６８Ｖから
０．９Ｖまでの領域とを合わせた０．６１Ｖの印加電圧
領域において、−３０ｄＢから−３５ｄＢまでの２次相
互変調が得られている。これに対して、第２実施例で
は、図９に示すように、印加電圧０．０５Ｖから１．０
Ｖまでの０．９５Ｖの印加電圧領域において、−４２ｄ
Ｂから−５２ｄＢまでの２次相互変調歪が得られてい
る。つまり、第２実施例では従来例に比べて約１．４倍
の広い印加電圧領域において、約１０ｄＢ〜約１５ｄＢ
も低い２次相互変調歪が得られている。
【００５７】さらに、第２実施例においては、２次相互
変調歪が局部的に小さくなることがない。つまり、小さ
い２次相互変調歪が０．０５Ｖから０．９５Ｖの印加電
圧領域において安定して得られている。
変調歪が局部的に小さくなることがない。つまり、小さ
い２次相互変調歪が０．０５Ｖから０．９５Ｖの印加電
圧領域において安定して得られている。
【００５８】（第３実施例）図１０は本発明の第３実施
例に係る電界吸収型半導体光変調器の断面構造を示して
おり、図１０において、５０はＡｕ／Ｚｎよりなる第１
の電極層、５１は厚さが１０００μｍのｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、５２はｐ型のＩｎＰよりなる厚さが９０００μ
ｍの第１のクラッド層、５３はノンドープのＩｎＰより
なる厚さが１０００μｍの第１のバッファ層、５４はＩ
ｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなる第１のＭＱＷ
層、５５はｎ型のＩｎＰよりなる厚さが１０００μｍの
第２のバッファ層、５６はｎ型のＩｎＰよりなる第２の
クラッド層、５７はＡｕ／Ｓｎよりなる第２の電極層、
５８はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなる第２の
ＭＱＷ層、５９はＳｉＮ膜である。第１の電極５０は、
ＳｉＮ膜５９の上に形成されている７０μｍ角のＡｕよ
りなるパッド型電極６０に、Ａｕよりなる電気線路６１
及びＡｕよりなるスルー電気接点６２によって電気的に
接続されている。スルー電気接点６２は、ＳｉＮ膜５９
を貫通しており、電気線路６１と第１の電極５０とを電
気的に接続している。
例に係る電界吸収型半導体光変調器の断面構造を示して
おり、図１０において、５０はＡｕ／Ｚｎよりなる第１
の電極層、５１は厚さが１０００μｍのｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、５２はｐ型のＩｎＰよりなる厚さが９０００μ
ｍの第１のクラッド層、５３はノンドープのＩｎＰより
なる厚さが１０００μｍの第１のバッファ層、５４はＩ
ｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなる第１のＭＱＷ
層、５５はｎ型のＩｎＰよりなる厚さが１０００μｍの
第２のバッファ層、５６はｎ型のＩｎＰよりなる第２の
クラッド層、５７はＡｕ／Ｓｎよりなる第２の電極層、
５８はＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりなる第２の
ＭＱＷ層、５９はＳｉＮ膜である。第１の電極５０は、
ＳｉＮ膜５９の上に形成されている７０μｍ角のＡｕよ
りなるパッド型電極６０に、Ａｕよりなる電気線路６１
及びＡｕよりなるスルー電気接点６２によって電気的に
接続されている。スルー電気接点６２は、ＳｉＮ膜５９
を貫通しており、電気線路６１と第１の電極５０とを電
気的に接続している。
【００５９】尚、第３実施例の電界吸収型半導体光変調
器の素子長は２７０μｍであって、第１のＭＱＷ層５４
の導波路方向の長さは２００μｍであり、第２のＭＱＷ
層５８の導波路方向の長さは５０μｍである。また、導
波路の両端面にはＳｉＯ2 膜よりなる厚さ１．５５μｍ
のＡＲコートが形成されていると共に、第１のＭＱＷ層
５４及び第２のＭＱＷ５８の側面にはＳｉＯ2 膜が形成
されている。
器の素子長は２７０μｍであって、第１のＭＱＷ層５４
の導波路方向の長さは２００μｍであり、第２のＭＱＷ
層５８の導波路方向の長さは５０μｍである。また、導
波路の両端面にはＳｉＯ2 膜よりなる厚さ１．５５μｍ
のＡＲコートが形成されていると共に、第１のＭＱＷ層
５４及び第２のＭＱＷ５８の側面にはＳｉＯ2 膜が形成
されている。
【００６０】図１１（ａ）は、第３実施例に係る電界吸
収型半導体光変調器における第１のＭＱＷ層５４の組成
の層構造をＰＬ波長で表した概念図であって、第１のク
ラッド層５２及び第２のクラッド層５６については、図
１０において示したものと同じである。図１１（ａ）に
おいて、６１はＰＬ波長１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍの
ＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の光導波層、６２はＰＬ波
長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりな
る第２の光導波層、６３は第２の光導波層６２と同じ組
成で同じ厚さの第３の光導波層、６４は第１の光導波層
６１と同じ組成で同じ厚さの第４の光導波層であって、
第１の光導波層６１と第２の光導波層６２、及び第３の
光導波層６３と第４の光導波層６４はそれぞれ２段ＳＣ
Ｈ構造を構成している。
収型半導体光変調器における第１のＭＱＷ層５４の組成
の層構造をＰＬ波長で表した概念図であって、第１のク
ラッド層５２及び第２のクラッド層５６については、図
１０において示したものと同じである。図１１（ａ）に
おいて、６１はＰＬ波長１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍの
ＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の光導波層、６２はＰＬ波
長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりな
る第２の光導波層、６３は第２の光導波層６２と同じ組
成で同じ厚さの第３の光導波層、６４は第１の光導波層
６１と同じ組成で同じ厚さの第４の光導波層であって、
第１の光導波層６１と第２の光導波層６２、及び第３の
光導波層６３と第４の光導波層６４はそれぞれ２段ＳＣ
Ｈ構造を構成している。
【００６１】また、図１１（ａ）において、６５ａはＰ
Ｌ波長１．４２μｍ、厚さ８ｎｍのＩｎＧａＡｓＰより
なる第１の井戸層、６６ａはＰＬ波長１．１５μｍ、厚
さ１０ｎｍの第１の障壁層であって、第１のＭＱＷ層５
４には、１０層の第１の井戸層６５ａ及び９層の第１の
障壁層６６ａが交互に形成されている。
Ｌ波長１．４２μｍ、厚さ８ｎｍのＩｎＧａＡｓＰより
なる第１の井戸層、６６ａはＰＬ波長１．１５μｍ、厚
さ１０ｎｍの第１の障壁層であって、第１のＭＱＷ層５
４には、１０層の第１の井戸層６５ａ及び９層の第１の
障壁層６６ａが交互に形成されている。
【００６２】図１１（ｂ）は、第３実施例に係る電界吸
収型半導体光変調器における第２のＭＱＷ層５８の組成
の層構造をＰＬ波長で表した概念図であって、第１のク
ラッド層５２及び第２のクラッド層５６については、図
１０において示したものと同じである。図１１（ｂ）に
おいて、６１はＰＬ波長１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍの
ＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の光導波層、６２はＰＬ波
長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりな
る第２の光導波層、６３は第２の光導波層６２と同じ組
成で同じ厚さの第３の光導波層、６４は第１の光導波層
６１と同じ組成で同じ厚さの第４の光導波層であって、
第１の光導波層６１と第２の光導波層６２、及び第３の
光導波層６３と第４の光導波層６４はそれぞれ２段ＳＣ
Ｈ構造を構成している。また、図１１（ｂ）において、
６５ｂはＰＬ波長１．５２μｍ、厚さ７ｎｍのＩｎＧａ
ＡｓＰよりなる第２の井戸層、６６ｂはＰＬ波長１．１
μｍ、厚さ１１ｎｍの第２の障壁層であって、第２のＭ
ＱＷ層５８には、１０層の第２の井戸層６５ｂ及び９層
の第２の障壁層６６ｂが交互に形成されている。
収型半導体光変調器における第２のＭＱＷ層５８の組成
の層構造をＰＬ波長で表した概念図であって、第１のク
ラッド層５２及び第２のクラッド層５６については、図
１０において示したものと同じである。図１１（ｂ）に
おいて、６１はＰＬ波長１．０５μｍ、厚さ５０ｎｍの
ＩｎＧａＡｓＰよりなる第１の光導波層、６２はＰＬ波
長１．１５μｍ、厚さ２０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰよりな
る第２の光導波層、６３は第２の光導波層６２と同じ組
成で同じ厚さの第３の光導波層、６４は第１の光導波層
６１と同じ組成で同じ厚さの第４の光導波層であって、
第１の光導波層６１と第２の光導波層６２、及び第３の
光導波層６３と第４の光導波層６４はそれぞれ２段ＳＣ
Ｈ構造を構成している。また、図１１（ｂ）において、
６５ｂはＰＬ波長１．５２μｍ、厚さ７ｎｍのＩｎＧａ
ＡｓＰよりなる第２の井戸層、６６ｂはＰＬ波長１．１
μｍ、厚さ１１ｎｍの第２の障壁層であって、第２のＭ
ＱＷ層５８には、１０層の第２の井戸層６５ｂ及び９層
の第２の障壁層６６ｂが交互に形成されている。
【００６３】図１２は、前記構造の導波路に波長１．５
５μｍの一定強度の光を入射し、第１の電極層５０が正
になり、第２の電極層５７が負になるように電界を印加
したときの２次相互変調歪−印加電圧特性を示してい
る。ここでは、変調度５％、周波数２．５ＧＨｚの変調
を行なっている。図１２に示すように、印加電圧２．２
５Ｖの近傍の２次相互変調歪が小さくなっており、２次
相互変調歪の最低値は−５５ｄＢであって、従来例にお
ける最低値−５０ｄＢを５ｄＢも下回っている。
５μｍの一定強度の光を入射し、第１の電極層５０が正
になり、第２の電極層５７が負になるように電界を印加
したときの２次相互変調歪−印加電圧特性を示してい
る。ここでは、変調度５％、周波数２．５ＧＨｚの変調
を行なっている。図１２に示すように、印加電圧２．２
５Ｖの近傍の２次相互変調歪が小さくなっており、２次
相互変調歪の最低値は−５５ｄＢであって、従来例にお
ける最低値−５０ｄＢを５ｄＢも下回っている。
【００６４】従来例では２次相互変調歪が最低になる印
加電圧領域は極めて狭く、それ以外の印加電圧領域では
２次相互変調歪が非常に大きくなっていた。すなわち、
従来例では、図１６に示すように、印加電圧０．１Ｖか
ら０．４９Ｖまでの領域と、印加電圧０．６８Ｖから
０．９Ｖまでの領域とを合わせた０．６１Ｖの印加電圧
領域において、−３０ｄＢから−３５ｄＢまでの２次相
互変調が得られている。これに対して、第３実施例で
は、図１２に示すように、印加電圧０．０５Ｖから１．
０Ｖまでの０．９５Ｖの印加電圧領域において、−４４
ｄＢから−５５ｄＢまでの２次相互変調歪が得られてい
る。つまり、第３実施例では従来例に比べて約１．４倍
の広い印加電圧領域において、約１４ｄＢ〜約２０ｄＢ
も低い２次相互変調歪が得られている。
加電圧領域は極めて狭く、それ以外の印加電圧領域では
２次相互変調歪が非常に大きくなっていた。すなわち、
従来例では、図１６に示すように、印加電圧０．１Ｖか
ら０．４９Ｖまでの領域と、印加電圧０．６８Ｖから
０．９Ｖまでの領域とを合わせた０．６１Ｖの印加電圧
領域において、−３０ｄＢから−３５ｄＢまでの２次相
互変調が得られている。これに対して、第３実施例で
は、図１２に示すように、印加電圧０．０５Ｖから１．
０Ｖまでの０．９５Ｖの印加電圧領域において、−４４
ｄＢから−５５ｄＢまでの２次相互変調歪が得られてい
る。つまり、第３実施例では従来例に比べて約１．４倍
の広い印加電圧領域において、約１４ｄＢ〜約２０ｄＢ
も低い２次相互変調歪が得られている。
【００６５】さらに、第３実施例においては、２次相互
変調歪が局部的に小さくなることがない。つまり、小さ
い２次相互変調歪が０．０５Ｖから０．９５Ｖの印加電
圧領域において安定して得られている。
変調歪が局部的に小さくなることがない。つまり、小さ
い２次相互変調歪が０．０５Ｖから０．９５Ｖの印加電
圧領域において安定して得られている。
【００６６】
【００６７】
【発明の効果】請求項１の発明に係る電界吸収型半導体
光変調器によると、印加電圧−消光比特性の凸状部分と
印加電圧−消光比特性の凹状部分とが相殺されるため
に、より広い印加電圧領域及びより大きな変調度におい
て、印加電圧−消光比特性の低い非線形性歪を得ること
ができる。
光変調器によると、印加電圧−消光比特性の凸状部分と
印加電圧−消光比特性の凹状部分とが相殺されるため
に、より広い印加電圧領域及びより大きな変調度におい
て、印加電圧−消光比特性の低い非線形性歪を得ること
ができる。
【００６８】請求項２の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる井戸層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組
み合わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状と
なる井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現で
きる。
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる井戸層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組
み合わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状と
なる井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現で
きる。
【００６９】請求項３の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる井戸層が導波路方向に組み合わされている
ため、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状
となる井戸層との組み合わせを実現できる。
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる井戸層が導波路方向に組み合わされている
ため、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状
となる井戸層との組み合わせを実現できる。
【００７０】請求項４の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる井戸層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合
わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状となる
井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現でき
る。
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる井戸層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合
わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状となる
井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現でき
る。
【００７１】請求項５の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる障壁層が導波路方向に組み合わされているた
め、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状と
なる井戸層との組み合わせを実現できる。
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる障壁層が導波路方向に組み合わされているた
め、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状と
なる井戸層との組み合わせを実現できる。
【００７２】請求項６の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる障壁層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組
み合わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状と
なる井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現で
きる。
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる障壁層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組
み合わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状と
なる井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現で
きる。
【００７３】請求項７の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる障壁層が導波路方向に組み合わされている
ため、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状
となる井戸層との組み合わせを実現できる。
変調器によると、多重量子井戸構造においてＰＬ波長が
互いに異なる障壁層が導波路方向に組み合わされている
ため、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状
となる井戸層との組み合わせを実現できる。
【００７４】請求項８の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる障壁層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合
わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状となる
井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現でき
る。
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる障壁層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合
わされているため、印加電圧−消光比特性が凸状となる
井戸層と凹状となる井戸層との組み合わせを実現でき
る。
【００７５】請求項９の発明に係る電界吸収型半導体光
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる障壁層が導波路方向に組み合わされているた
め、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状と
なる井戸層との組み合わせを実現できる。
変調器によると、多重量子井戸構造において厚さが互い
に異なる障壁層が導波路方向に組み合わされているた
め、印加電圧−消光比特性が凸状となる井戸層と凹状と
なる井戸層との組み合わせを実現できる。
【図１】シュタルク効果のＭＱＷ−ＥＡ変調器における
光の吸収に寄与する場合を示す模式図である。
光の吸収に寄与する場合を示す模式図である。
【図２】ＭＱＷ層に印加される印加電圧Ｖ（Ｖ）と［数
３］に示したＫ（Ｖ）との関係を示す図である。
３］に示したＫ（Ｖ）との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る電界吸収型半導体光
変調器の断面図である。
変調器の断面図である。
【図４】第１実施例に係る電界吸収型半導体光変調器に
おけるＭＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概念
図である。
おけるＭＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概念
図である。
【図５】第１実施例に係る電界吸収型半導体光変調器に
おける印加電圧−消光比特性を示す図である。
おける印加電圧−消光比特性を示す図である。
【図６】第１実施例に係る電界吸収型半導体変調器にお
ける２次相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
ける２次相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る電界吸収型半導体光
変調器の断面図である。
変調器の断面図である。
【図８】第２実施例に係る電界吸収型半導体光変調器に
おけるＭＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概念
図である。
おけるＭＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概念
図である。
【図９】第２実施例に係る電界吸収型半導体変調器にお
ける２次相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
ける２次相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例に係る電界吸収型半導体
光変調器の断面図である。
光変調器の断面図である。
【図１１】第３実施例に係る電界吸収型半導体光変調器
におけるＭＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概
念図である。
におけるＭＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概
念図である。
【図１２】第３実施例に係る電界吸収型半導体変調器に
おける２次相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
おける２次相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
【図１３】従来の電界吸収型半導体光変調器の断面図で
ある。
ある。
【図１４】従来の電界吸収型半導体光変調器におけるＭ
ＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概念図であ
る。
ＱＷ層の組成の層構造をＰＬ波長で表した概念図であ
る。
【図１５】従来の電界吸収型半導体光変調器における印
加電圧−消光比特性を示す図である。
加電圧−消光比特性を示す図である。
【図１６】従来の電界吸収型半導体変調器における２次
相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
相互変調歪−印加電圧特性を示す図である。
１０ 第１の電極層 １１ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 １２ 第１のクラッド層 １３ ＭＱＷ層 １４ バッファ層 １５ 第２のクラッド層 １６ 第２の電極層 １７ ＳｉＮ膜 ２１ 第１の光導波層 ２２ 第２の光導波層 ２３ 第３の光導波層 ２４ 第４の光導波層 ２５ 井戸層 ２６ 障壁層 ３０ 第１の電極層 ３１ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ３２ 第１のクラッド層 ３３ 第１のバッファ層 ３４ ＭＱＷ層 ３５ 第２のバッファ層 ３６ 第２のクラッド層 ３７ 第２の電極層 ３８ ＳｉＮ膜 ４１ 第１の光導波層 ４２ 第２の光導波層 ４３ 第３の光導波層 ４４ 第４の光導波層 ４５ 第１の井戸層 ４６ 第１の障壁層 ４７ 第２の井戸層 ４８ 第２の障壁層 ５０ 第１の電極層 ５１ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ５２ 第１のクラッド層 ５３ 第１のバッファ層 ５４ 第１のＭＱＷ層 ５５ 第２のバッファ層 ５６ 第２のクラッド層 ５７ 第２の電極層 ５８ 第２のＭＱＷ層 ５９ ＳｉＮ膜 ６１ 第１の光導波層 ６２ 第２の光導波層 ６３ 第３の光導波層 ６４ 第４の光導波層 ６５ａ 第１の井戸層 ６５ｂ 第２の井戸層 ６６ａ 第１の障壁層 ６６ｂ 第２の障壁層
フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4913506（ＵＳ，Ａ) 米国特許5402259（ＵＳ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．31 Ｎｏ．９ ｐｐ．1674 −1681（1995年９月) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/015 - 1/025 H01S 3/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (9)
- 【請求項１】 順次形成された複数の井戸層及び複数の
障壁層を有する多重量子井戸構造の活性層を備えた電界
吸収型半導体光変調器において、前記複数の井戸層が、
印加電圧−消光比特性が凸状となるような井戸層と印加
電圧−消光比特性が凹状となるような井戸層との組み合
わせからなることにより、印加電圧−消光比特性の線形
性が高められていることを特徴とする電界吸収型半導体
光変調器。 - 【請求項２】 前記複数の井戸層は、ＰＬ波長が互いに
異なる井戸層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わ
されていることを特徴とする請求項１に記載の電界吸収
型半導体光変調器。 - 【請求項３】 前記複数の井戸層は、ＰＬ波長が互いに
異なる井戸層が導波路方向に組み合わされていることを
特徴とする請求項１に記載の電界吸収型半導体光変調
器。 - 【請求項４】 前記複数の井戸層は、厚さが互いに異な
る井戸層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わされ
ていることを特徴とする請求項１に記載の電界吸収型半
導体光変調器。 - 【請求項５】 前記複数の障壁層は、厚さが互いに異な
る障壁層が導波路方向に組み合わされていることを特徴
とする請求項１に記載の電界吸収型半導体光変調器。 - 【請求項６】 前記複数の障壁層は、ＰＬ波長が互いに
異なる障壁層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わ
されていることを特徴とする請求項１に記載の電界吸収
型半導体光変調器。 - 【請求項７】 前記複数の障壁層は、ＰＬ波長が互いに
異なる障壁層が導波路方向に組み合わされていることを
特徴とする請求項１に記載の電界吸収型半導体光変調
器。 - 【請求項８】 前記複数の障壁層は、厚さが互いに異な
る障壁層が多重量子井戸構造の厚さ方向に組み合わされ
ていることを特徴とする請求項１に記載の電界吸収型半
導体光変調器。 - 【請求項９】 前記複数の障壁層は、厚さが互いに異な
る障壁層が導波路方向に組み合わされていることを特徴
とする請求項１に記載の電界吸収型半導体光変調器。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP8026367A JP3004902B2 (ja) | 1995-03-24 | 1996-02-14 | 電界吸収型半導体光変調器 |
| EP96104610A EP0733926A3 (en) | 1995-03-24 | 1996-03-22 | Electro absorption type semiconductor light modulator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-65638 | 1995-03-24 | ||
| JP6563895 | 1995-03-24 | ||
| JP8026367A JP3004902B2 (ja) | 1995-03-24 | 1996-02-14 | 電界吸収型半導体光変調器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327958A JPH08327958A (ja) | 1996-12-13 |
| JP3004902B2 true JP3004902B2 (ja) | 2000-01-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8026367A Expired - Fee Related JP3004902B2 (ja) | 1995-03-24 | 1996-02-14 | 電界吸収型半導体光変調器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102291831B1 (ko) * | 2019-11-08 | 2021-08-23 | 러브몽 주식회사 | 온도에 따라 색이 변하는 펜던트 및 이를 포함한 목걸이 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5784188A (en) * | 1996-02-13 | 1998-07-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Inc. | Electro-absorption optical modulator and method for fabricating the same |
| JP5944848B2 (ja) * | 2013-03-08 | 2016-07-05 | 日本電信電話株式会社 | 光信号バッファメモリ回路 |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| US4913506A (en) * | 1988-02-26 | 1990-04-03 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Optical modulation device |
| US5402259A (en) * | 1993-04-23 | 1995-03-28 | Trw Inc. | Linear electroabsorptive modulator and related method of analog modulation of an optical carrier |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP8026367A patent/JP3004902B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-22 EP EP96104610A patent/EP0733926A3/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．９ ｐｐ．１６７４−１６８１（１９９５年９月） |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102291831B1 (ko) * | 2019-11-08 | 2021-08-23 | 러브몽 주식회사 | 온도에 따라 색이 변하는 펜던트 및 이를 포함한 목걸이 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0733926A2 (en) | 1996-09-25 |
| JPH08327958A (ja) | 1996-12-13 |
| EP0733926A3 (en) | 1997-08-27 |
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