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

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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0033】ところで、印加電圧−消光比特性T
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、
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
2 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
2 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図13】従来の電界吸収型半導体光変調器の断面図で
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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
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KR102291831B1 (ko) * 2019-11-08 2021-08-23 러브몽 주식회사 온도에 따라 색이 변하는 펜던트 및 이를 포함한 목걸이

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