JP4209357B2 - 半導体光変調器 - Google Patents
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Description
図2に示すように、従来の半導体光変調器は、光入力部a、多モード干渉型(Multimodeinterferometer:MMI)カプラを含む光分岐部b、相互作用部c、(MMI)カプラを含む光合波部d、光出力部e、とから構成されている。光分岐部bは入力光を半分(3dB)づつに分岐し、各々の光を電気信号と光の相互作用部cに伝搬させる。
光入力部aの第1の入力用光導波路12から光を入射する。第2の入力用光導波路13はこの従来の半導体光変調器を2×2光スイッチとして使用する場合の予備用の入力用光導波路である。第1の入力用光導波路12に入力された光は光分岐部bの分岐用MMIカプラ14により2分され、相互作用部cの第1及び第2の相互作用部光導波路15、16にそれぞれ伝搬する。
半導体光変調器を動作する際には、中心導体7、8と接地導体9、10、11の間に電圧を印加した際に、電流がほとんど流れることなく、i−MQWコア層3に電界を印加することが必要となる。その対策として、この従来の半導体光変調器では、屈折率変化を生じるi−MQWコア層3の上下に形成した第1及び第2のn−InP層2、5が非常に導電性を有しているため、電流ブロック層としてSI−InP層4を設けている。
ΔW=(2κε0/q)1/2Eg/(NB|Vb|)1/2
として与えられることがよく知られている。ここで、κとε0は各々半導体の比誘電率と真空の誘電率、Egは逆バイアス時のエネルギーバンドギャップ、NBは接合した2つの半導体(ここでは第1のp+−InP層24と第1のi−InP層25、あるいは第2のp+−InP層27と第2のi−InP層26)のうち、低濃度側(ここでは第1のi−InP層25もしくは第2のi−InP層26)のキャリア濃度(ドーピングレベル)である。なお、ΔWが大きい方がトンネル電流は小さい、言い換えると高い逆バイアスを印加できることになる。
また、電極としては進行波電極でも良いし集中定数電極でも良いことは言うまでもない。
また、相互作用部cの中心導体7、8の直下にある部分以外の第2のp+−InP27をエッチング除去しておけば、光の伝搬損失を低減することができる。
また、半導体材料としてInPなど長波長用の材料について説明したが、動作波長がより短い場合にはAlGaAsなどの材料を用いればよいことは言うまでもない。
また、本実施形態においては、光を分岐、合波する手段としてMMIカプラ14、21としたが、Y分岐光導波路としてもよい。
Claims (5)
- 半導体基板上に、光を伝搬するための半導体コア層を含む光導波路と、前記半導体コア層に電気信号を印加するための電極とを備えた半導体光変調器において、
前記半導体コア層が真性半導体層もしくは少なくとも一部がn型である半導体層から成り、
前記半導体コア層の下方に第1のp型半導体層を、前記半導体コア層の上方に第2のp型半導体層を具備することを特徴とする半導体光変調器。 - 前記半導体コア層と前記第1のp型半導体層との間、もしくは前記半導体コア層と第2のp型半導体層との間の少なくとも一方に、少なくとも1層のi型半導体層もしくは少なくとも一部がn型である半導体層が形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体光変調器。
- 前記光導波路が前記半導体基板上に少なくとも2本形成されていることを特徴とする請求項1乃至2記載の半導体光変調器。
- 前記少なくとも2本の光導波路の前記半導体コア層を伝搬する光と前記半導体コア層に印加する前記電気信号の相互作用効率の絶対値がほぼ等しく且つ符号が反対となるように、前記半導体コア層と前記第1のp型半導体層との間にある半導体層の厚み及びドーピングレベルと、前記半導体コア層と前記第2のp型半導体層との間にある半導体層の厚み及びドーピングレベルとを設定したことを特徴とする請求項3記載の半導体光変調器。
- 前記半導体コア層と前記第1のp型半導体層との間にある半導体層の厚み及びドーピングレベルと、前記半導体コア層と前記第2のp型半導体層との間にある半導体層の厚み及びドーピングレベルとをほぼ等しく設定したことを特徴とする請求項4記載の半導体光変調器。
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