JPH024210A - 波長選択素子及びその駆動方法 - Google Patents

波長選択素子及びその駆動方法

Info

Publication number
JPH024210A
JPH024210A JP15560788A JP15560788A JPH024210A JP H024210 A JPH024210 A JP H024210A JP 15560788 A JP15560788 A JP 15560788A JP 15560788 A JP15560788 A JP 15560788A JP H024210 A JPH024210 A JP H024210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
wavelength
refractive index
electric field
quantum well
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.)
Pending
Application number
JP15560788A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Shimizu
淳一 清水
Yoshiro Komatsu
啓郎 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP15560788A priority Critical patent/JPH024210A/ja
Publication of JPH024210A publication Critical patent/JPH024210A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、波長多重光通信用の波長選択素子及びその駆
動方法に関する。
〔従来の技術〕
近年の光通信システムの発展にともない、従来にない新
しい機能やサービスを提供するためのシステムが各検者
えられている。このようなシステムに於て必要とされる
デバイスの1つとしては、波長多重伝送系に必要とされ
る波長選択素子が挙げられる。従来、このような波長選
択素子としては、LiNbO3の一次電気光学効果を用
いた素子が、雑誌「アプライド・フィツクス・レターズ
(Appl。
Phys、Lett、) 40 、 (10)p861
 、 May4982 Jに記載されている。
第5図は、L i NbO3を用いた波長選択素子の従
来例を示している。その原理について簡単に説明すると
、第5図の場合は、LiNbO3基板32上のTi拡散
導波路31に電界を印加すれば10−3程度の比屈折率
変化が得られ、この結果導波路31を通過する光の光学
的距離が変化し、IOAの波長域で波長選択が可能であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ここで説明した従来技術には、以下のような課題がある
。まず、LiNbO3の場合は、得られる屈折率変化量
が小さいから、波長選択範囲が数1OAと小さい。又、
素子サイズが大きく、導波型であるから光ファイバとの
位置あわせ等に厳しい精度が必要とされる。さらにLi
NbO3の場合非線形屈折率変化量が小さいから、電気
的にではなく光で選択すべき波長を選ぶことは不可能で
ある。本発明の目的は、このような問題を除き、小型で
、波長選択範囲が広く、製作トレランスが大きく、かつ
光によって選択すべき波長が制御可能な波長選択素子を
提供することにある。
〔課題を解決するだめの手段〕
上記の課題を解決するために、本発明においては、基板
上に形成された半導体層の一部に屈折率変化を生じさせ
、光学的共振器長を変化させるファブリペロ−型の波長
選択素子において、前記半導体層がPIN構造で成り、
前記PIN構造の1層が多重量子井戸(MQW)構造で
構成され、前記屈折率変化が前記多重量子井戸構造に電
界を印加することによって生じ、前記電界を印加するた
めのオーミック接触性電極が前記PIN構造のP層及び
N層の一部に形成されており、前記共振器が前記P層及
びN層の電極が形成されていない部分に形成された高反
射膜を反射面としていることを特徴とする波長選択素子
の構造、あるいは、基板上に形成さ几た半導体層の一部
に屈折率変化を生じさせ、光学的共振器長を変化さ2せ
るファブリベロー型の波長選択素子において、半導体層
がPI溝構造たはNI溝構造り成り、前記PI溝構造た
はNI溝構造1層が多重量子井戸構造より構成され、1
層の屈折率変化が前記多重量子井戸構造に電界を印加す
ることによって生じ、前記電界を印加するだめの電極が
前記PI溝構造たはNI溝構造1層では、シロットキー
電極であり、前記P■溝構造たはNI溝構造P層または
N層ではオーミック接触性であり、前記共振器が前記P
層またはN層及び1層の電極を除く部分に形成された高
反射膜を反射面としていることを特徴とする波長選択素
子の構造を採用し、また光制御波長選択素子を実現する
ためには、基板上に形成された多重量子井戸構造を含む
半導体層に屈折率変化を生じさせ、光学的共振器長を変
化させるファブリペロー型の波長選択素子を駆動する方
法であって、複数の異なる波長で成る信号光の中から特
定の波長の信号光を選択するために半導体層の屈折率変
化を生じさせる手段として、前記多重量子井戸構造のエ
キシトンピーク波長よりも短波長の制御光を前記多重量
子井戸構造に吸収させて、前記制御光の強度変化によシ
特定の波長の信号光を選択することを特徴とする波長選
択素子の駆動方法を採用した。
〔作用〕
本発明によれば、多重量子井戸(MQW)構造に特有な
室温エキシトン共鳴吸収ピークの電界によるシフト(シ
為タルクシフト)による屈折率変化を用いて、または室
温エキシトンの光による過飽和吸収による屈折率変化を
用いて、共振器の光学的長さを変化させ、複数の異なる
波長より成る入射信号光の中から任意の特定波長の信号
光を選択することができる。
MQW構造では、電界によって1%以上、エキシトンの
光による過飽和吸収によっても0.5%以上の屈折率変
化が得られることが知られている。
半導体層の厚さをLとすれば、ファブリペロ−型共振器
(エタロン)の透過光強度が極大となる条件は、 2 n L = mλ              ■
で表せる。ここでλは共振波長、nはエタロンの等側屈
折率、mは整数である。又、エネルギー透過率JT/J
0は、 JT/Jo=1/(1+4r2/(1−rz)2゜5I
N2δ/2)        ■ δ=2π/λ・2nL           ■であり
、ここでJoは入射光強度、Jは透過光強度、rは反射
率である。■式でわかるように、エネルギー透過率は極
大値1と極小値1/(x+4rx/(1−r”)”)と
の間を変動するが、rが小さいと、4N/(lr”)”
が小さいので、極小値と極大値とはあまり異ならず、コ
ントラストが弱い。反対に「が1に近い場合は412 
/ (1y2戸が非常に大きく、極小値がほとんど0に
なるだけでなく、極大値がきわめて鋭くなる。エネルギ
ー反射率r2をパラメータとし、波長によって透過率の
変わる様子を第4図(a)に示す。
第4図(a)において、隣あうピークの波長幅(フリー
スペクトラムレンジ)は、■式より△λFP”λ2/2
nLで表せる。ここで、素子に電界を印加するか、もし
くはエキシトン吸収ピークより短波長の光を入射するこ
とにより、MQW層の屈折率がn′に変化したとすると
、極大となる波長は、λ′となり、 mλ’=2n’L              ■と表
すことができる。ここで λ′;λ+△λ、n ’ = n+Δn      ■
とすれば、■、■式より △λ/λ=Δn/n            ■であり
、屈折率変化量に応じて極大となるピーク波長が選択で
きる。
従って、例えば、本発明をG a A s系の材料に用
いた場合には、共振器長10μm1屈折率3.5のエタ
ロンを仮定し、動作波長を85Qnm近傍とするとフリ
ースペクトラムレンジは約10OAとなり、MQWに屈
折率変化が1%生じたとすれば、0式より約8OAの波
長域で波長選択が可能であることがわかる。又、半導体
の面入射を用いるために光学的な位置合わせのトレラン
スが大きく、素子サイズの小型化が可能である。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
第1図は本発明の第1の実施例であるPIN構造の波長
選択素子を示す断面図である。
第1図に示した波長選択素子の製造方法を簡単に説明す
る。本素子はn”−GaAs基板上1にn+−AIGa
As層2、ノンドープGaAs/AJGa MQW層3
、p”−AIGaAs層4、p+−GaAs ) yプ
層5を分子線エビタクシ−法により順次成長する。次に
、n  −GaAs基板1にオーミックコンタクトがと
れる電極6を、p”−GaAsキャップ層5にオーミッ
クコンタクトがとれる電極7を蒸着する。次に両者のさ
15をマスクとして、n+−GaAs基板1の一部をウ
ェットエツチングによって除去する。
この際のエチャントは、n”−AlGaAs Fd2で
選択的に止゛まるものを用いた。最後に、誘電体多層反
射膜8全工ツチング面及びp” −G a A Bキャ
ン1層5上に蒸着する。ここで、n”−AIGaAs層
2およびp”−A4GaAs 層4のA4の組成は、使
用波長域での吸収損失を受けないように、バンドギャグ
がMQW層3のエキシトンピーク波長よりも短波長とな
るよう0.35とした。また島原はどちらも0.9μm
である。MQW層3は二次元電子ガスの効果が顕著とな
るようにAlの組成を0.5とし、GaAs 100A
、AlGaAs100Aを300周期成長し、層厚は6
μmとした。キャップ層5は、吸収損失を少なくするた
めに厚さを0.2μmと薄くした。
これにより、共振器長L=8μmのエタロン作用成され
る。
第1図の素子の動作を第4図13) 、 (b)を参照
して説明する。波長845nm近傍の波長多重信号光を
入射すると、無電界時には本素子のエタロン作用でλ”
848nmの信号光だけが透過強度極大となって出射す
る。次に、本素子に逆バイアスを印加すると、MQWの
屈折率が変化し、透過強度極大となる波長を選択するこ
とができる。−例として、本素子では5vの逆バイアス
印加により透過強度極大となる波長はλ””8461m
へと移動した。
ここで素子に印加する電圧を変化させていくと、MQW
の屈折率が連続的に減少するので、透過強度極太となる
波長も連続的に変化し、本素子は電圧により制御可能な
波長選択素子として動作する。
なお、本素子による入射光強度の損失は主KMQW層の
吸収によるものであり、約10dBであつた0 第2図は本発明の第2の実施例を示す断面図でアリ、こ
の実施例ではMQW層に電界を印加する手段としてショ
ットキー電極を用いている。本実施例の製作方法は第一
の実施例(第1図)と同様であるが、本実施例の場合は
基板11上への成長をi−MQW層13で止め、i−M
QW層1層上3上ョットキー電極14を、n”−GaA
s基板11面にオーミック性電極15をそれぞれ蒸着し
た後に、高反射膜16を形成した。本素子の動作は第1
の実施例中に記述した内容と同様である。
第3図は本発明の第3の実施例を示す断面図であり、こ
の実施例ではMQWに屈折率変化を生ずる手段として光
によるエキシトンの過飽和吸収を用いている。本実施例
の製作工程は、第1の実施例(第1図)の製作工程と同
様であるが、本実施例では、制御光を効率よく吸収する
ために無反射ウィンドウ26を形成している。本発明の
動作原理について説明すると、波長多重光を入射光とし
て入射した時に所望の波長の光を選択するために半導体
層の屈折率変化を生じさせる手段としてMQWのエキシ
トンピーク波長よりも短波長の制御光を入射させるが、
この際制御光強度を変えることにより、MQWの屈折率
変化量を変えることができ、所望の波長を選択すること
ができ゛る。本実施例では50 m’vVのArレーザ
ーを信号光として入射することにより、0.5%の屈折
率変化を得ることができ、これによって約40Xの波長
選択が可能であった。
なお、以上の実施例で述べた製作方法は、それぞれあく
までも−例であって、かかる製作方法に限定されるもの
ではない。また、半導体層の成長には気相成長法や有機
金属法などを用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明は、従来のLiNb0.
を用いた素子に比べて、小型で、選択波長域の広い波長
選択素子を提供できる。かかる波長選択素子は将来の波
長多重光通信システム等の実現に寄与するところが大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は本発明の第1゜第2及び
第3の実施例をそれぞれ示す断面図である。第4図は本
発明の詳細な説明するための特性図、第5図は従来の波
長選択素子を示す斜視図である。 代理人 弁理士  本 庄 伸 介 第 図 第 図 第 図 3o五有1九 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に形成された半導体層の一部に屈折率変化を
    生じさせ、光学的共振器長を変化させるファブリペロー
    型の波長選択素子において、前記半導体層がPIN構造
    で成り、前記PIN構造のI層が多重量子井戸構造で構
    成され、前記屈折率変化が前記多重量子井戸構造に電界
    を印加することによって生じ、前記電界を印加するため
    のオーミック接触性電極が前記PIN構造のP層及びN
    層の一部に形成されており、前記共振器が前記P層及び
    N層の電極が形成されていない部分に形成された高反射
    膜を反射面としていることを特徴とする波長選択素子。 2、基板上に形成された半導体層の一部に屈折率変化を
    生じさせ、光学的共振器長を変化させるファブリペロー
    型の波長選択素子において、半導体層がPI構造または
    NI構造で成り、前記PI構造またはNI構造のI層が
    多重量子井戸構造で構成され、I層の屈折率変化が前記
    多重量子井戸構造に電界を印加することによって生じ、
    前記電界を印加するための電極が前記PI構造またはN
    I構造のI層では、ショットキー電極であり、前記PI
    構造またはNI構造のP層またはN層ではオーミック接
    触性であり、前記共振器が前記P層またはN層及びI層
    の電極を除く部分に形成された高反射膜を反射面として
    いることを特徴とする波長選択素子。 3、基板上に形成された多重量子井戸構造を含む半導体
    層に屈折率変化を生じさせ、光学的共振器長を変化させ
    るファブリペロー型の波長選択素子を駆動する方法であ
    って、複数の異なる波長で成る信号光の中から特定の波
    長の信号光を選択するために半導体層の屈折率変化を生
    じさせる手段として、前記多重量子井戸構造のエキシト
    ンピーク波長よりも短波長の制御光を前記多重量子井戸
    構造に吸収させて前記制御光の強度変化により特定の波
    長の信号光を選択することを特徴とする波長選択素子の
    駆動方法。
JP15560788A 1988-06-23 1988-06-23 波長選択素子及びその駆動方法 Pending JPH024210A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15560788A JPH024210A (ja) 1988-06-23 1988-06-23 波長選択素子及びその駆動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15560788A JPH024210A (ja) 1988-06-23 1988-06-23 波長選択素子及びその駆動方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH024210A true JPH024210A (ja) 1990-01-09

Family

ID=15609723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15560788A Pending JPH024210A (ja) 1988-06-23 1988-06-23 波長選択素子及びその駆動方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH024210A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347734A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Nec Corp 面型光スイッチ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347734A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Nec Corp 面型光スイッチ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7179669B2 (en) Tunable semiconductor laser and method thereof
CA1294353C (en) Grating coupler with monolithically integrated quantum well index modulator
US5333219A (en) Asymmetric Y-branch optical device
US20020146196A1 (en) Optical switch having photonic crystal structure
US20070071061A1 (en) Tunable resonant grating filters
US7158547B2 (en) Wavelength tunable laser of small size
JP2957116B2 (ja) 同調可能なレーザ装置
US8179931B2 (en) Wavelength tunable filter and wavelength tunable laser module
JP5474844B2 (ja) チューナブル共鳴格子フィルタ
Segawa et al. Semiconductor double-ring-resonator-coupled tunable laser for wavelength routing
JPH0992933A (ja) 波長可変半導体レーザ
JPH024210A (ja) 波長選択素子及びその駆動方法
JPS6247620A (ja) 導波型光スイツチ
JP3246703B2 (ja) 偏波変調可能な半導体レーザおよびこれを用いた光通信方式
Segawa et al. High-speed wavelength-tunable optical filter using cascaded Mach–Zehnder interferometers with apodized sampled gratings
Segawa et al. Monolithically integrated filter-free wavelength converter with widely tunable double-ring resonator coupled laser
JPH0291623A (ja) 光フィルタ
JPS6373585A (ja) 周波数可変分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ
JP2006047895A (ja) フォトニック結晶半導体デバイス及び半導体レーザ集積デバイス
JPH01136116A (ja) 可変波長フィルタ
JP2703244B2 (ja) 光スイッチ
JP4920956B2 (ja) 光スイッチ及び光スイッチシステム
JPH05188412A (ja) 光半導体素子
JP4728530B2 (ja) 光集積デバイス
JPH04114133A (ja) 光スイッチ