JPH0263024A - 光素子 - Google Patents
光素子Info
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- JPH0263024A JPH0263024A JP21698888A JP21698888A JPH0263024A JP H0263024 A JPH0263024 A JP H0263024A JP 21698888 A JP21698888 A JP 21698888A JP 21698888 A JP21698888 A JP 21698888A JP H0263024 A JPH0263024 A JP H0263024A
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- layer
- quantum well
- light
- well
- gaas
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- Pending
Links
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- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 11
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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。
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〕
この発明は制御光により信号光の透過強度を変調できる
光素子に関するものである。
光素子に関するものである。
第５図は例えばアプライド フィジックス レターズ
４４巻、１７号（１９８４）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ４４．１？ （１９８４）
）に示された従来の電界により光強度を変調する素子の
層構造を示す図であり、図において、１ば多重量子井戸
活性層、２はｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、３はｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、４はＧａＡｓ基板、５ａ、５ｂ
は電極である。また第６図は第５図に示す素子の活性層
１を拡大して示した図であり、図において、６は約１０
０人のＧａＡｓ井戸層、７は約１００人のＡＩＧａＡａ
バリア層である。
４４巻、１７号（１９８４）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ４４．１？ （１９８４）
）に示された従来の電界により光強度を変調する素子の
層構造を示す図であり、図において、１ば多重量子井戸
活性層、２はｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、３はｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、４はＧａＡｓ基板、５ａ、５ｂ
は電極である。また第６図は第５図に示す素子の活性層
１を拡大して示した図であり、図において、６は約１０
０人のＧａＡｓ井戸層、７は約１００人のＡＩＧａＡａ
バリア層である。
次に動作について説明する。
電極５ａと電極５ｂとの間に逆電界Ｖを加えていくと、
エネルギーバンドが曲がり、吸収ピークが第７図に示す
ように長波長（低エネルギー）側ヘシフトしていく、従
って第７図のλＳの波長の光を第５図の素子に入射すれ
ば第８図に示すように電界■により透過強度を変えるこ
とができる。
エネルギーバンドが曲がり、吸収ピークが第７図に示す
ように長波長（低エネルギー）側ヘシフトしていく、従
って第７図のλＳの波長の光を第５図の素子に入射すれ
ば第８図に示すように電界■により透過強度を変えるこ
とができる。
従来の光素子は以上のように構成されており、その量子
井戸活性層は各井戸層間の結合が無視できるほど十分小
さくなるようにバリア層が十分厚いものが用いられてい
るので、吸収ピークは第７図に示すように単調にしか変
化せず、かつその変化量はバンドの傾きに比べ小さいも
のであった。
井戸活性層は各井戸層間の結合が無視できるほど十分小
さくなるようにバリア層が十分厚いものが用いられてい
るので、吸収ピークは第７図に示すように単調にしか変
化せず、かつその変化量はバンドの傾きに比べ小さいも
のであった。
このため、従来の光素子における変調は大きくバンドを
曲げるために電界を用いなければならず、その吸収ピー
クも単調にしか変化させることができないという問題点
があった。
曲げるために電界を用いなければならず、その吸収ピー
クも単調にしか変化させることができないという問題点
があった。
この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
で、光制御により吸収ピークを多様に変化でき、信号光
の強度変調を行なえる光素子を得ることを目的とする。
で、光制御により吸収ピークを多様に変化でき、信号光
の強度変調を行なえる光素子を得ることを目的とする。
この発明に係る光素子は、ｐ−１−ｎ構造のｉ層を各井
戸間の結合が十分強くなるよう障壁巾を約５０Å以下に
した結合多重量子井戸を少なくとも１組有するものとし
、核層に入射する光を変調するようにしたものである。
戸間の結合が十分強くなるよう障壁巾を約５０Å以下に
した結合多重量子井戸を少なくとも１組有するものとし
、核層に入射する光を変調するようにしたものである。
この発明においては、ｉ層に結合多重量子井戸を少なく
とも１組含み、核層に入射する光を変調する構成とした
から、該量子井戸のビルトインポテンシャルをスクリー
ニングすることで量子準位を交差させた際に、量子井戸
間の結合効果により上記量子準位は反発するようになり
、この量子準位の反発により該結合多重量子井戸におけ
る吸収ピークを複雑に変化させることができ、さらに上
記スクリーニングは光励起によるキャリアを用いること
が可能であるため、光制御により信号光の強度変調を行
なうことができる。
とも１組含み、核層に入射する光を変調する構成とした
から、該量子井戸のビルトインポテンシャルをスクリー
ニングすることで量子準位を交差させた際に、量子井戸
間の結合効果により上記量子準位は反発するようになり
、この量子準位の反発により該結合多重量子井戸におけ
る吸収ピークを複雑に変化させることができ、さらに上
記スクリーニングは光励起によるキャリアを用いること
が可能であるため、光制御により信号光の強度変調を行
なうことができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例の基本的な層構造を示す図で
あり、図において、第５図と同一符号は同一または相当
部分であり、８は本実施例による特徴を備えた量子井戸
活性層である。第２図は第１図の素子の活性層８を拡大
して示した図であり、図において、９は１００人のＧａ
Ａｓ量子井戸層、１０は８０人のＧａＡｓ量子井戸層、
１１は約１０人のＡｌＧａＡｓ ）ンネルバリア、７は
従来素子と同様約１００人のＡｆＧａＡｓバリア層であ
る。
あり、図において、第５図と同一符号は同一または相当
部分であり、８は本実施例による特徴を備えた量子井戸
活性層である。第２図は第１図の素子の活性層８を拡大
して示した図であり、図において、９は１００人のＧａ
Ａｓ量子井戸層、１０は８０人のＧａＡｓ量子井戸層、
１１は約１０人のＡｌＧａＡｓ ）ンネルバリア、７は
従来素子と同様約１００人のＡｆＧａＡｓバリア層であ
る。
次に動作について説明する。
第２図に示すように本実施例の活性層は１００人のＧａ
Ａｓ量子井戸層９．約１０人のＡｊ！ＧａＡｓトンネル
バリア１１．８０人のＧａＡｓ量子井戸層１０からなる
非対称二重量子井戸の組を複数含んでいる。第３図は該
二重量子井戸構造のバンド構造を示す図であり、゛第３
図（ａ）はバンドがフラットな状態、第３図山）はバン
ドが曲がった状態である。図において、ｅフは１００人
のＧａＡｓ量子井戸層９の量子準位、ｅマは８０人のＧ
ａＡｓ量子井戸層の量子準位である。ｐ−１−ｎ構造に
おいてはビルトインポテンシャルがあるので熱平衡状態
あるいは弱励起状態ではバンド構造は第３図（ｂ）のよ
うに曲がっている。ここに強い光を入射するとそれによ
り発生するキャリアによりバンド構造は第３図（ａ）の
ようにフラットに近づく、このときに伝導帯におけるｅ
？とｅ ’ ７ レベルの間の交差が生じる。ここで２
つの井戸間の結合が本実施例のように十分強い場合には
、交差点あたりで２つのレベルは反発し、入射する光の
強度（励起強度）に対する吸収ピーク波長は第４図の実
線のようになる。一方、結合が十分弱く無視できる程度
のときは励起強度に対する吸収ピーク波長は第４図の点
線のようになる。ただし、結合がないときは太き（変化
するＥ ：’ｒｈｒ ＬやＥ７１ ｋ＋ Ｌによる吸収
は生じないので、利用できる吸収ピーク（Ｅ＋’＋ｈ。
Ａｓ量子井戸層９．約１０人のＡｊ！ＧａＡｓトンネル
バリア１１．８０人のＧａＡｓ量子井戸層１０からなる
非対称二重量子井戸の組を複数含んでいる。第３図は該
二重量子井戸構造のバンド構造を示す図であり、゛第３
図（ａ）はバンドがフラットな状態、第３図山）はバン
ドが曲がった状態である。図において、ｅフは１００人
のＧａＡｓ量子井戸層９の量子準位、ｅマは８０人のＧ
ａＡｓ量子井戸層の量子準位である。ｐ−１−ｎ構造に
おいてはビルトインポテンシャルがあるので熱平衡状態
あるいは弱励起状態ではバンド構造は第３図（ｂ）のよ
うに曲がっている。ここに強い光を入射するとそれによ
り発生するキャリアによりバンド構造は第３図（ａ）の
ようにフラットに近づく、このときに伝導帯におけるｅ
？とｅ ’ ７ レベルの間の交差が生じる。ここで２
つの井戸間の結合が本実施例のように十分強い場合には
、交差点あたりで２つのレベルは反発し、入射する光の
強度（励起強度）に対する吸収ピーク波長は第４図の実
線のようになる。一方、結合が十分弱く無視できる程度
のときは励起強度に対する吸収ピーク波長は第４図の点
線のようになる。ただし、結合がないときは太き（変化
するＥ ：’ｒｈｒ ＬやＥ７１ ｋ＋ Ｌによる吸収
は生じないので、利用できる吸収ピーク（Ｅ＋’＋ｈ。
１やＥＩＩｈ＋Ｌ）はほとんど変化しない。従って、本
実施例において第４図の実線上に（るような信号光の波
長と強度を選んでおくと、それとは別の制御光を入射し
、キャリアをつくり出し、バンドの傾きをかえることで
透過率を変化させられ、信号光のスイッチを行なうこと
ができる。また信号光と制御光で第４図の実線上のある
点にくるようにしておくと、制御光の強度を変化させる
ことにより信号光の強度が変調できる。
実施例において第４図の実線上に（るような信号光の波
長と強度を選んでおくと、それとは別の制御光を入射し
、キャリアをつくり出し、バンドの傾きをかえることで
透過率を変化させられ、信号光のスイッチを行なうこと
ができる。また信号光と制御光で第４図の実線上のある
点にくるようにしておくと、制御光の強度を変化させる
ことにより信号光の強度が変調できる。
このように、本実施例ではｐ−１−ｎ構造の１層を各井
戸間の結合が十分強い、障壁巾が約１０人の非対称二重
量子井戸の組を複数含んだものとし、核層に入射する光
を変調するようにしたから、該量子井戸のビルトインポ
テンシャルを光励起で生ずるキャリアでスクリーニング
することで吸収ピ−クを複雑に変化させることができる
。
戸間の結合が十分強い、障壁巾が約１０人の非対称二重
量子井戸の組を複数含んだものとし、核層に入射する光
を変調するようにしたから、該量子井戸のビルトインポ
テンシャルを光励起で生ずるキャリアでスクリーニング
することで吸収ピ−クを複雑に変化させることができる
。
なお、上記実施例では量子井戸層に垂直に光を入射する
場合を考えたが、光は平行に入射し、この素子を導波路
として用いてもよい。
場合を考えたが、光は平行に入射し、この素子を導波路
として用いてもよい。
また、上記実施例では光によりバンドを変形することを
考えたが、第５図のような電極を付けた構造とすれば従
来例のように電界でバンドを曲げられ、第４図のような
特性が利用できる。
考えたが、第５図のような電極を付けた構造とすれば従
来例のように電界でバンドを曲げられ、第４図のような
特性が利用できる。
また、上記実施例では結合多重量子井戸として、各々の
量子井戸層厚を異ならせ、各量子井戸が異なる量子準位
をもつ非対称二重量子井戸を用いたものを示したが、こ
れは同じ１層厚で異なる材料を用いた量子井戸あるいは
、層厚、材料ともに異ならせた量子井戸により非対称量
子井戸を構成して用いてもよく上記実施例と同様の効果
を奏する。
量子井戸層厚を異ならせ、各量子井戸が異なる量子準位
をもつ非対称二重量子井戸を用いたものを示したが、こ
れは同じ１層厚で異なる材料を用いた量子井戸あるいは
、層厚、材料ともに異ならせた量子井戸により非対称量
子井戸を構成して用いてもよく上記実施例と同様の効果
を奏する。
また、本発明における結合多重量子井戸を必ずしも非対
称量子井戸とする必要はない。
称量子井戸とする必要はない。
以上のように、この発明によればｐ−１−ｎ構造を有す
る光素子において、１層に結合量子井戸構造を用いた構
成としたから、光により信号光をスイッチしたり変調し
たりできる光素子が得られる効果がある。
る光素子において、１層に結合量子井戸構造を用いた構
成としたから、光により信号光をスイッチしたり変調し
たりできる光素子が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光素子の層構造を示
す図、第２図は第１図の量子井戸活性層の構造を示す図
、第３図は結合量子井戸のバンド構造を示す図、第４図
は光吸収ピークの光励起強度依存性を示す図、第５図は
従来の光電気素子の層構造を示す図、第６図は第５図の
量子井戸活性層の構造を示す図、第７図は従来の光電気
素子の吸収特性の印加電圧依存性を示す図、第８図は従
来の光電気素子の透過特性を示す図である。 １は多重量子井戸活性層、２はｐ型ＡＩＧａＡＳクラッ
ド層、３はｎ型ＡＩＧａＡａクラ・ノド層、４はｎ型Ｇ
ａＡＳ基板、５は電極、６は約１００人のＧａ／”ｌ量
子井戸層、７は約１００人のＡｌＧａＡｓバリア層、８
は結合量子井戸を含んだ活性層、９はｉｏｏ人のＧａＡ
ｓ量子井戸、１０は８０人のＧａＡｓ量子井戸、１１は
約５０Å以下のＡｊ！ＧａＡｓ ）ンネルバリア。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
す図、第２図は第１図の量子井戸活性層の構造を示す図
、第３図は結合量子井戸のバンド構造を示す図、第４図
は光吸収ピークの光励起強度依存性を示す図、第５図は
従来の光電気素子の層構造を示す図、第６図は第５図の
量子井戸活性層の構造を示す図、第７図は従来の光電気
素子の吸収特性の印加電圧依存性を示す図、第８図は従
来の光電気素子の透過特性を示す図である。 １は多重量子井戸活性層、２はｐ型ＡＩＧａＡＳクラッ
ド層、３はｎ型ＡＩＧａＡａクラ・ノド層、４はｎ型Ｇ
ａＡＳ基板、５は電極、６は約１００人のＧａ／”ｌ量
子井戸層、７は約１００人のＡｌＧａＡｓバリア層、８
は結合量子井戸を含んだ活性層、９はｉｏｏ人のＧａＡ
ｓ量子井戸、１０は８０人のＧａＡｓ量子井戸、１１は
約５０Å以下のＡｊ！ＧａＡｓ ）ンネルバリア。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）ｐ−ｉ−ｎ構造からなり、入射光を変調して出力
する光素子において、 上記ｐ−ｉ−ｎ構造のｉ層を少なくとも１組の結合多重
量子井戸を有するものとし、該層に入射する光を変調す
るようにしたことを特徴とする光素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21698888A JPH0263024A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 光素子 |
| EP89307331A EP0361651B1 (en) | 1988-08-30 | 1989-07-19 | Optical element and method of modulating light by using the same |
| DE68925019T DE68925019T2 (de) | 1988-08-30 | 1989-07-19 | Optisches Element und Verfahren zum Modulieren von Licht unter Verwendung desselben. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21698888A JPH0263024A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263024A true JPH0263024A (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=16697057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21698888A Pending JPH0263024A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0263024A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03274525A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 多重量子井戸光変調素子 |
| US5963358A (en) * | 1995-04-26 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for its operation |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP21698888A patent/JPH0263024A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03274525A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 多重量子井戸光変調素子 |
| US5963358A (en) * | 1995-04-26 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for its operation |
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